第一篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書11-周建國(guó)
華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院
計(jì)算機(jī)組成原理
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課。課程設(shè)計(jì)是學(xué)完該課程并進(jìn)行了多個(gè)單元實(shí)驗(yàn)后，綜合利用所學(xué)的理論知識(shí)，并結(jié)合在單元實(shí)驗(yàn)中所積累的計(jì)算機(jī)部件設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，設(shè)計(jì)出一臺(tái)具有自己指令系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能在基于EDA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上運(yùn)行一段程序，通過(guò)檢查程序結(jié)果的正確性來(lái)判斷所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正確性。
課程設(shè)計(jì)屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，不僅鍛煉學(xué)生簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，而且通過(guò)進(jìn)行主機(jī)系統(tǒng)底層電路的實(shí)現(xiàn)、故障分析與定位、系統(tǒng)調(diào)式等環(huán)節(jié)的鍛煉，進(jìn)一步提高了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。
1．課程設(shè)計(jì)題目
課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并調(diào)試通過(guò)。圍繞這一主要目標(biāo)，課程設(shè)計(jì)的題目可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)方式、所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從下列備選題中選取，也可以自己命題。
1)基于微程序控制器的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2)基于硬布線控制器的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3)基于微程序控制和硬布線相結(jié)合的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4)支持流水線的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5)基于總線結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6)基于FPGA的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7)基于MIPS指令集的計(jì)算機(jī)模型機(jī)設(shè)計(jì)
2、簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是設(shè)計(jì)模型機(jī)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和時(shí)序信號(hào)。在對(duì)該模型機(jī)系統(tǒng)中的部件功能利用EDA軟件的仿真功能進(jìn)行仿真分析和功能驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，將部分電路下載到FPGA，并與適當(dāng)?shù)耐鈬骷?包括部分芯片、輸入/輸出開關(guān)、LED顯示等)相配合，實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的總機(jī)系統(tǒng)。
要求所設(shè)計(jì)的總機(jī)系統(tǒng)能支持自動(dòng)和單步運(yùn)行方式，能正確地執(zhí)行存放在主存中的程序的功能，對(duì)主要的數(shù)據(jù)流和控制流通過(guò)LED適時(shí)顯示信息。
3．本科課程設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo) 1)支持算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)器讀寫、寄存器間數(shù)據(jù)傳送等幾類指令。2)支持立即數(shù)尋址、直接尋址、隱含尋址、寄存器尋址等幾種基本的數(shù)據(jù)尋址方式和順序?qū)ぶ贰⑻S尋址兩種指令的尋址方式。
3)支持10條以上的指令。
4)能運(yùn)行由自己所是設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)構(gòu)成的一段程序，程序執(zhí)行功能正確。
4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
1)根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的要求，制定出設(shè)計(jì)方案；
2)畫出自己所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的原理框圖和器件連接圖，分析器件連接圖中各器件不同引腳的功能，哪些可以固定連接，哪些需要通過(guò)微程序來(lái)控制，以及這些控制信號(hào)的有效形式；
3)畫出各指令的指令周期流程圖和所需要的控制信號(hào)； 4)設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)指令功能的微程序控制器或硬布線控制器； 5)布線、調(diào)試、驗(yàn)收;6)課程設(shè)計(jì)報(bào)告和總結(jié)。5．課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)定
1)評(píng)定成績(jī)根據(jù)考核、課程設(shè)計(jì)的過(guò)程、課程設(shè)計(jì)的效果、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量等幾部分組成。
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果占70%，報(bào)告和圖紙部分占30% 2)課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定等級(jí)為不及格、及格、中、良好、優(yōu)秀五級(jí)，具體的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)評(píng)分規(guī)則。
3)對(duì)基本功能進(jìn)行擴(kuò)展或設(shè)計(jì)具有非常鮮明的特征和一定程度的創(chuàng)新，可根據(jù)實(shí)際情況加分。
6、對(duì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求
1)課程設(shè)計(jì)報(bào)告是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計(jì)成果的載體，主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)目的、設(shè)備器材、設(shè)計(jì)原理及內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟、遇到的問(wèn)題及解決方法、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)等。
2)在適當(dāng)位置配合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理圖、數(shù)據(jù)通路圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖、微指令代碼表等圖表進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。
3)設(shè)計(jì)總結(jié)部分主要寫本人完成工作簡(jiǎn)介以及自己的設(shè)計(jì)體會(huì)，包括通過(guò)課程設(shè)計(jì)學(xué)到了什么，哪里遇到了困難，解決的辦法以及今后的目標(biāo)。
4)為統(tǒng)一格式和要求，課程設(shè)計(jì)報(bào)告一般采用《計(jì)算機(jī)組成原理》專用設(shè)計(jì)報(bào)告本手寫，頁(yè)數(shù)在15頁(yè)左右。如需打印時(shí)采用A4紙，正文采用宋體小五號(hào)字，文中標(biāo)題采用黑體小四號(hào)字，字?jǐn)?shù)不低于5000，除框圖外需附下載的設(shè)計(jì)圖以及微指令控制點(diǎn)圖。
7．特別強(qiáng)調(diào)
1)不能帶電插拔導(dǎo)線！
2)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能插拔下載電纜！3)不能插拔其它實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的FPGA芯片！8．課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排
課程設(shè)計(jì)的總體時(shí)間為2周，總體安排如下: 第一天：到實(shí)驗(yàn)室布置任務(wù)和集中講解。
第二天：學(xué)生自己設(shè)計(jì),選擇并熟悉自己所要的芯片
第三天：領(lǐng)取導(dǎo)線和芯片,進(jìn)行芯片功能測(cè)試，在此基礎(chǔ)上修改和完善原設(shè)計(jì)方案。第四天到第十天：其余時(shí)間 ：實(shí)驗(yàn)室調(diào)試調(diào)試、驗(yàn)收
(期間根據(jù)實(shí)際情況加開１～２個(gè)晚班)。
參考文獻(xiàn): 1.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)(自編)2.番松 潘明.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理.北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2007年第一版.3.易小琳 朱文軍 魯鵬程.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐教程,基于EDA平臺(tái).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006年第一版.4.謝樹煜 周繼群 李潮激.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),北京:清華大學(xué)出版社,2004年第一 版.5.方愷晴.基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn).長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)出版社,2006年第一版.
第二篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
《計(jì)算機(jī)組成原理》
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、設(shè)計(jì)任務(wù)：
1、基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；
2、在基本模型機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一臺(tái)復(fù)雜模型機(jī)。
二、功能指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求：
利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，特別是微程序設(shè)計(jì)的思想，設(shè)計(jì)基于微程序控制器的模型計(jì)算機(jī)，包括設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件平臺(tái)、機(jī)器指令系統(tǒng)和微指令等。設(shè)計(jì)環(huán)境為TD－CMA計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、微機(jī)，聯(lián)機(jī)軟件等。同時(shí)設(shè)計(jì)好基于模型機(jī)的測(cè)試驗(yàn)證程序，并在設(shè)計(jì)好的硬件平臺(tái)上調(diào)試通過(guò)，以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的模型機(jī)功能的可行性與可靠性。在設(shè)計(jì)完成的前提下，撰寫出符合要求的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書并通過(guò)設(shè)計(jì)答辯。
1.基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單模型機(jī)，在具備基本必要的硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步要求其機(jī)器指令系統(tǒng)至少要包括五條不同類型指令：如一條輸入指令（假設(shè)助記符為IN），一條加法指令（假設(shè)助記符為ADD），一條輸出指令（假設(shè)助記符為OUT）、一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令（假設(shè)助記符為JMP）和一條停機(jī)指令（假設(shè)助記符為HLT）；在設(shè)計(jì)好的模型機(jī)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)行兩個(gè)數(shù)求和運(yùn)算的測(cè)試驗(yàn)證程序，用以驗(yàn)證模型機(jī)功能的可行性與可靠性。
2.在任務(wù)1的基礎(chǔ)上，增加機(jī)器指令系統(tǒng)的功能，設(shè)計(jì)具有不少于10條機(jī)器指令的復(fù)雜指令系統(tǒng)模型機(jī)，包含算術(shù)邏輯指令、訪問(wèn)內(nèi)存指令、控制轉(zhuǎn)移指令、輸入輸出指令、停機(jī)指令等。數(shù)據(jù)的尋址方式要包括直接、間接、變址和相對(duì)尋址等多種尋址方式。利用設(shè)計(jì)的復(fù)雜模型機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)的減法運(yùn)算并判斷差得正負(fù)，差為正數(shù)則輸出A，差為負(fù)數(shù)則輸出B，差為零則輸出C。在設(shè)計(jì)好的模型機(jī)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試驗(yàn)證程序，驗(yàn)證模型機(jī)功能的可行性與可靠性。
3、基本模型機(jī)和復(fù)雜模型機(jī)的CPU數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為8位，采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示。指令字長(zhǎng)為8的整數(shù)倍。微指令字長(zhǎng)為24位。
三、設(shè)計(jì)步驟：
1、確定設(shè)計(jì)目標(biāo) 進(jìn)行全面深入的模型機(jī)設(shè)計(jì)需求分析，確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。
2、總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn)
總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定模型機(jī)應(yīng)具有的基本功能部件（如運(yùn)算器、控制器以及基本的寄存器等等）以及它們之間的數(shù)據(jù)通路。
硬件實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有的基本實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)，根據(jù)所設(shè)計(jì)模型機(jī)選擇必要的元器件，并通過(guò)接插件（各種連線等）進(jìn)行器件連接，組成所設(shè)計(jì)的模型機(jī)硬件系統(tǒng)（物理機(jī)）。綜合考慮計(jì)算機(jī)的速率、性能價(jià)格比、可靠性等要求，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通路不同，執(zhí)行指令所需要的邏輯操作就不同，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)也就不一樣。在此基礎(chǔ)上，在后面的微指令設(shè)計(jì)階段，就可以依據(jù)數(shù)據(jù)通路關(guān)系確定模型機(jī)工作過(guò)程中的所有微操作，并進(jìn)一步確定微指令格式中的相應(yīng)微命令。
3、確定指令系統(tǒng)（機(jī)器指令系統(tǒng)）
確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類型、需要設(shè)計(jì)哪些指令及使用的尋址方式。確定相對(duì)應(yīng)指令所包含的微操作。
4、機(jī)器指令轉(zhuǎn)化為微程序執(zhí)行的相關(guān)設(shè)計(jì)
過(guò)程2、3完成后，就可以根據(jù)機(jī)器指令系統(tǒng)進(jìn)行指令周期分析，確定出每條機(jī)器指令的CPU周期數(shù)。對(duì)于微程序控制的計(jì)算機(jī)，進(jìn)一步確定出每個(gè)CPU周期內(nèi)的微操作（明確哪些微操作可以安排在同一CPU周期中，哪些微操作則不能）。設(shè)計(jì)出每條機(jī)器指令的方框圖形式的指令周期流程圖。
5、微指令代碼化
依據(jù)指令周期流程圖以及指定的微指令格式，將設(shè)計(jì)出程序格式中的各字段（操作控制字段、P測(cè)試字段、直接微地址字段）相應(yīng)的二進(jìn)制代碼（即對(duì)應(yīng)的微命令編碼）。
6、設(shè)計(jì)微指令的相關(guān)微地址
根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法（直接微地址或P測(cè)試轉(zhuǎn)移后重新形成），確定每條微指令的相關(guān)后續(xù)微地址。確定好微命令在控存中的存放地址，并將所有微命令寫入到控存的相應(yīng)存儲(chǔ)單元中。
7、組裝、調(diào)試
7.1、在總調(diào)試前，先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)，因?yàn)橹挥懈鞴δ苣K工作正常后，才能保證整機(jī)的正常運(yùn)行。首先調(diào)試每條微指令功能，再調(diào)試每條機(jī)器指令功能。
連接所有模塊，用單步微指令方式執(zhí)行機(jī)器指令的微程序流程圖，當(dāng)全部微程序流程圖檢查完后，若運(yùn)行結(jié)果正確，則在內(nèi)存中裝入一段機(jī)器指令，進(jìn)行其他的運(yùn)行方式等功能調(diào)試及執(zhí)行指令的正確性驗(yàn)證。
7.2、當(dāng)所有功能模塊都調(diào)試正常后，進(jìn)入總調(diào)試。根據(jù)設(shè)計(jì)好的模型機(jī)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)一個(gè)功能測(cè)試驗(yàn)證程序，運(yùn)行程序并驗(yàn)證所涉及的模型機(jī)功能是否可行和可靠。
四、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求：
課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求打印,其中的數(shù)據(jù)通路框圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖用VISIO等繪圖工具軟件繪制或用鉛筆工工整整繪制，要求圖文清晰，報(bào)告內(nèi)容包括：
（1）封面
（包括：題目、所在系、班級(jí)、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師及時(shí)間等項(xiàng)）（2）任務(wù)書（3）目錄
（目錄要層次清晰，要給出標(biāo)題及頁(yè)次，目錄的最后一項(xiàng)是無(wú)序號(hào)的“參考文獻(xiàn)”）。（4）正文
正文應(yīng)按目錄中編排的章節(jié)依次撰寫，要求論述清楚，文字簡(jiǎn)練通順，插圖清晰，書寫整潔。“設(shè)計(jì)”不同于實(shí)驗(yàn)，要充分體現(xiàn)出“設(shè)計(jì)”的思想，不能寫成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式。文中圖、表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書寫。正文是實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告的主體，具體由以下幾部分組成：
1）課程設(shè)計(jì)題目；
2）課程設(shè)計(jì)使用的相關(guān)軟硬件資源；
3）設(shè)計(jì)的具體方法和步驟（包括確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途、總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路與硬件設(shè)計(jì)、指令系統(tǒng)、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程、確定微程序地址、微指令代碼化、組裝、調(diào)試、測(cè)試驗(yàn)證程序與功能驗(yàn)證情況。）
4）課程設(shè)計(jì)總結(jié)（包括自己的收獲與體會(huì)；遇到的問(wèn)題和解決的方法等）；（5）附錄
附錄1：數(shù)據(jù)通路圖 附錄2：微程序流程圖
附錄3：實(shí)驗(yàn)接線圖
附錄4：實(shí)驗(yàn)程序及微程序 附錄5：參考文獻(xiàn)（資料）
五、設(shè)計(jì)工作量：
(1)作品：設(shè)計(jì)的最終作品包括硬件和軟件兩個(gè)部分，要求硬件實(shí)現(xiàn)正確，能夠演示并達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。每個(gè)學(xué)生（或小組）在作品完成后，要經(jīng)指導(dǎo)教師檢查，同意拆除后方可拆卸。(2)論文：嚴(yán)格按上述課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書的要求撰寫和裝訂。每個(gè)學(xué)生一份。
六、成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：
課程設(shè)計(jì)的成績(jī)分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。
優(yōu)秀：完成復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)完備有更新擴(kuò)充。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。
良好：完成模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)指令種類豐富有一定的更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。
中等：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在老師指導(dǎo)下對(duì)指令系統(tǒng)有更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。
及格：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。不及格：沒(méi)有課程設(shè)計(jì)報(bào)告，無(wú)故缺勤，不能完成調(diào)試者不及格。
七、工作計(jì)劃：
時(shí)間：18周周1~周5 講授：2課時(shí)
設(shè)計(jì)及調(diào)試：26課時(shí) 設(shè)計(jì)報(bào)告編8課時(shí) 答辯：4課時(shí)
八、參考資料：
1、《計(jì)算機(jī)組成原理》教材，陳智勇主編；
2、《CMA組成原理與系統(tǒng)結(jié)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》
第三篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（最終版）
《計(jì)算機(jī)組成原理》
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
一、設(shè)計(jì)任務(wù)：
1、基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；
2、在基本模型機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一臺(tái)復(fù)雜模型機(jī)。
二、功能指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求：
利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，特別是微程序設(shè)計(jì)的思想，寫出要設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)的微程序。設(shè)計(jì)環(huán)境為TDN－CM＋計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、微機(jī)，聯(lián)機(jī)軟件等。將所設(shè)計(jì)的微程序在此環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試，并給出測(cè)試思路和具體程序段。最后撰寫出符合要求的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書、完成答辯。1.基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1.1、設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單模型機(jī)，要求其指令系統(tǒng)至少要包括五條不同類型指令：如一條輸入指令（假設(shè)助記符為IN），一條加法指令（假設(shè)助記符為ADD），一條存數(shù)指令（假設(shè)助記符為STA），一條輸出指令（假設(shè)助記符為OUT）和一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令（假設(shè)助記符為JMP）；利用設(shè)計(jì)的模型機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)行兩個(gè)數(shù)求和運(yùn)算的測(cè)試驗(yàn)證程序，驗(yàn)證模型機(jī)的功能。
1.2、在1.1的基礎(chǔ)上，給基本模型機(jī)增加一條加法指令（假設(shè)助記符仍為ADD），但是該加法指令的尋址方式與1.1中的加法指令尋址方式不同。利用設(shè)計(jì)的模型機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)行兩個(gè)數(shù)求和運(yùn)算的測(cè)試驗(yàn)證程序，驗(yàn)證模型機(jī)的功能。
2.在任務(wù)1的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)具有不少于10條指令的復(fù)雜指令系統(tǒng)模型機(jī)。其中，包含算術(shù)邏輯指令、訪問(wèn)內(nèi)存指令、轉(zhuǎn)移指令、程序控制指令（控制臺(tái)指令）、輸入輸出指令、停機(jī)指等令。數(shù)據(jù)的尋址方式要包括直接、間接、變址和相對(duì)尋址等多種尋址方式。利用設(shè)計(jì)的復(fù)雜模型機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)的減法運(yùn)算并判斷差得正負(fù)，差為正數(shù)則輸出A，差為負(fù)數(shù)則輸出B，差為零則輸出C。設(shè)計(jì)該測(cè)試驗(yàn)證程序，驗(yàn)證模型機(jī)的功能。
3、基本模型機(jī)和復(fù)雜模型機(jī)的CPU數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為8位，采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示。指令字長(zhǎng)為8的整數(shù)倍。微指令字長(zhǎng)為24位。
三、設(shè)計(jì)步驟：
1、確定設(shè)計(jì)目標(biāo)
進(jìn)行全面深入的模型機(jī)設(shè)計(jì)需求分析，確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。
2、確定指令系統(tǒng)
確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類型、需要設(shè)計(jì)哪些指令及使用的尋址方式。確定相對(duì)應(yīng)指令所包含的微操作。
3、總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路與硬件實(shí)現(xiàn)
總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定各部件設(shè)置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，就可以擬出各種信息傳輸路徑，以及實(shí)現(xiàn)這些傳輸所需要的微命令。綜合考慮計(jì)算機(jī)的速率、性能價(jià)格比、可靠性等要求，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，確定采用何種方案的內(nèi)總線及外總線。數(shù)據(jù)通路不同，執(zhí)行指令所需要的操作就不同，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)也就不一樣。
硬件實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有的基本實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)，根據(jù)所設(shè)計(jì)模型機(jī)選擇必要的元器件，并通過(guò)接插件（各種連線等）進(jìn)行器件連接，組成所設(shè)計(jì)的模型機(jī)硬件系統(tǒng)（物理機(jī)）。
4、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程
數(shù)據(jù)通路確定和硬件實(shí)現(xiàn)后，就可以設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)中每條指令所需要的機(jī)器周期數(shù)。對(duì)于微程序控制的計(jì)算機(jī)，根據(jù)總線結(jié)構(gòu)，需考慮哪些微操作可以安排在同一條微指令中，哪些微操作不能安排在同一條微指令中。
5、確定微程序地址
根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法，確定每個(gè)微程序地址及分支轉(zhuǎn)移地址。
6、微指令代碼化
根據(jù)微指令格式，將微程序流程中的所有微指令代碼化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二進(jìn)制代碼寫入到控制存儲(chǔ)器中的相應(yīng)單元中。
7、組裝、調(diào)試
7.1、在總調(diào)試前，先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)，因?yàn)橹挥懈鞴δ苣K工作正常后，才能保證整機(jī)的正常運(yùn)行。首先調(diào)試每條微指令功能，再調(diào)試每條機(jī)器指令功能。
連接所有模塊，用單步微指令方式執(zhí)行機(jī)器指令的微程序流程圖，當(dāng)全部微程序流程圖檢查完后，若運(yùn)行結(jié)果正確，則在內(nèi)存中裝入一段機(jī)器指令，進(jìn)行其他的運(yùn)行方式等功能調(diào)試及執(zhí)行指令的正確性驗(yàn)證。
7.2、當(dāng)所有功能模塊都調(diào)試正常后，進(jìn)入總調(diào)試。根據(jù)設(shè)計(jì)的模型機(jī)設(shè)計(jì)模型機(jī)功能測(cè)試驗(yàn)證程序，運(yùn)行程序驗(yàn)證模型機(jī)功能。
四、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求：
課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求打印,其中的數(shù)據(jù)通路框圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖用VISIO等繪圖工具軟件繪制或用鉛筆工工整整繪制，要求圖文清晰，報(bào)告內(nèi)容包括：（1）封面
（包括：題目、所在系、班級(jí)、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師及時(shí)間等項(xiàng)）（2）任務(wù)書（3）目錄
（目錄要層次清晰，要給出標(biāo)題及頁(yè)次，目錄的最后一項(xiàng)是無(wú)序號(hào)的“參考文獻(xiàn)”）。（4）正文
正文應(yīng)按目錄中編排的章節(jié)依次撰寫，要求論述清楚，文字簡(jiǎn)練通順，插圖清晰，書寫整潔，充分體現(xiàn)“設(shè)計(jì)”的思想。文中圖、表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書寫。正文是實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告的主體，具體由以下幾部分組成：
1）課程設(shè)計(jì)題目； 2）課程設(shè)計(jì)使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備；
3）課程設(shè)計(jì)步驟（包括確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途、指令系統(tǒng)、總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程、確定微程序地址、微指令代碼化、組裝、調(diào)試、測(cè)試驗(yàn)證程序與功能驗(yàn)證情況。）
4）課程設(shè)計(jì)總結(jié)（包括自己的收獲與體會(huì)；遇到的問(wèn)題和解決的方法等）；（5）附錄
附錄1：數(shù)據(jù)通路圖 附錄2：微程序流程圖 附錄3：實(shí)驗(yàn)接線圖
附錄4：實(shí)驗(yàn)程序及微程序 附錄5：參考文獻(xiàn)（資料）
五、設(shè)計(jì)工作量：
(1)作品：設(shè)計(jì)的最終作品包括硬件和軟件兩個(gè)部分，要求硬件實(shí)現(xiàn)正確，能夠演示并達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。每個(gè)學(xué)生（或小組）在作品完成后，要經(jīng)指導(dǎo)教師檢查，同意拆除后方可拆卸。
(2)論文：嚴(yán)格按上述課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書的要求撰寫和裝訂。每個(gè)學(xué)生一份。
六、成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：
課程設(shè)計(jì)的成績(jī)分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。
優(yōu)秀：完成復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)完備有更新擴(kuò)充。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。
良好：完成模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)指令種類豐富有一定的更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。
中等：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在老師指導(dǎo)下對(duì)指令系統(tǒng)有更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。
及格：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。不及格：沒(méi)有課程設(shè)計(jì)報(bào)告，無(wú)故缺勤，不能完成調(diào)試者不及格。
七、工作計(jì)劃：
時(shí)間：14周周1~周5（40課時(shí)）講授：2課時(shí)
設(shè)計(jì)及調(diào)試：26課時(shí) 設(shè)計(jì)報(bào)告編8課時(shí) 答辯：4課時(shí)
八、參考資料：
1、《計(jì)算機(jī)組成原理》教材，陳智勇主編；
2、《計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》（唐都版）；
3、《計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》（西南科技大學(xué)版）；
4、《計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告》范例
第四篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院
計(jì)算機(jī)組成原理
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課。課程設(shè)計(jì)是學(xué)完該課程并進(jìn)行了多個(gè)單元實(shí)驗(yàn)后，綜合利用所學(xué)的理論知識(shí)，并結(jié)合在單元實(shí)驗(yàn)中所積累的計(jì)算機(jī)部件設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，設(shè)計(jì)出一臺(tái)支持自有指令系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能在基于EDA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上運(yùn)行一段基于自有指令的程序，通過(guò)檢查程序結(jié)果的正確性來(lái)判斷所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正確性。
課程設(shè)計(jì)屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，不僅鍛煉學(xué)生簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，而且通過(guò)進(jìn)行主機(jī)系統(tǒng)及底層功能部件電路的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的故障分析與定位、系統(tǒng)調(diào)式等環(huán)節(jié)的鍛煉，進(jìn)一步提高分析和解決問(wèn)題的能力。
1．課程設(shè)計(jì)題目
課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并調(diào)試通過(guò)。圍繞這一主要目標(biāo)，課程設(shè)計(jì)的題目可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)方式、所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從下列備選題中選取，也可以自己命題。
1)基于微程序控制器的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 2)基于硬布線控制器的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3)基于微程序控制和硬布線相結(jié)合的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4)支持流水線的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5)基于總線結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6)基于FPGA的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 7)支持中斷的簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
還可以在上述機(jī)器中支持其它功能,如溢出判斷功能、浮點(diǎn)運(yùn)算功能等。
2、簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是設(shè)計(jì)模型機(jī)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和時(shí)序信號(hào)。在對(duì)該模型機(jī)系統(tǒng)中的部件功能利用EDA軟件的仿真功能進(jìn)行仿真分析和功能驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，將部分電路下載到FPGA，并與適當(dāng)?shù)耐鈬骷?包括部分芯片、輸入/輸出開關(guān)、LED顯示等)相配合，實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的主機(jī)系統(tǒng)。
要求所設(shè)計(jì)的主機(jī)系統(tǒng)能支持自動(dòng)和單步運(yùn)行方式，能正確地執(zhí)行存放在主存中程序的功能，對(duì)主要的數(shù)據(jù)流和控制流通過(guò)LED適時(shí)顯示信息。
3．本課程設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo) 1)支持算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)器讀寫、寄存器間數(shù)據(jù)傳送等幾類指令。2)支持立即數(shù)尋址、直接尋址、隱含尋址、間接尋址、寄存器尋址等幾種基本的數(shù)據(jù)尋址方式和順序?qū)ぶ贰⑻S尋址兩種指令的尋址方式。
3)支持10條以上的指令。
4)能運(yùn)行由自己所設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)構(gòu)成的一段程序，程序執(zhí)行功能正確。
4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
1)根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的要求，選定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；
2)畫出自己所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的原理框圖和器件連接圖，分析器件連接圖中各器件不同引腳的功能，哪些可以固定連接，哪些需要通過(guò)微程序來(lái)控制，以及這些控制信號(hào)的有效形式；
3)畫出各指令的指令周期流程圖和所需要的控制信號(hào)； 4)設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)指令功能的微程序控制器或硬布線控制器； 5)布線、調(diào)試、驗(yàn)收； 6)課程設(shè)計(jì)報(bào)告和總結(jié)。5．課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)定
1)成績(jī)根據(jù)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程、課程設(shè)計(jì)的效果、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量綜合評(píng)定，三部分的比例為2:5:3。
2)課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定等級(jí)為不及格、及格、中、良好、優(yōu)秀五級(jí)，具體的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)評(píng)分規(guī)則。
3)對(duì)基本功能進(jìn)行擴(kuò)展或具有非常鮮明特征或具有一定程度的創(chuàng)新的課程設(shè)計(jì)，可根據(jù)實(shí)際情況加分,但總分仍然以優(yōu)秀為最高等級(jí)。
6、對(duì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求
1)課程設(shè)計(jì)報(bào)告是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計(jì)成果的載體，主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)目的、所選用芯片、設(shè)計(jì)方案、指令周期流程圖、主要功能部件電路和系統(tǒng)電路圖、指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、微指令和微程序的設(shè)計(jì)(硬布線控制器中各控制信號(hào)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電路)、遇到的問(wèn)題及解決方法、設(shè)計(jì)總結(jié)、課程設(shè)計(jì)感想、參考文獻(xiàn)等。
2)在課程設(shè)計(jì)報(bào)告的適當(dāng)位置配合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理圖、數(shù)據(jù)通路圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖、微指令代碼表等圖表進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。
3)設(shè)計(jì)總結(jié)部分主要寫本人完成工作簡(jiǎn)介以及自己的設(shè)計(jì)體會(huì)，包括通過(guò)課程設(shè)計(jì)學(xué)到了什么，哪里遇到了困難，解決的辦法以及今后的目標(biāo)。
4)課程設(shè)計(jì)報(bào)告打印時(shí)采用A4紙，頁(yè)邊距均為20mm，正文采用宋體小四號(hào)字，行間距18磅。文中大標(biāo)題采用黑體小三號(hào)字，一級(jí)節(jié)標(biāo)題采用黑體四號(hào)字，二級(jí)節(jié)標(biāo)題采用黑體小四號(hào)字，表題與圖題采用宋體五號(hào)字。
7．特別強(qiáng)調(diào)
1)不能帶電插拔導(dǎo)線。
2)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能插拔下載電纜。3)不能插拔其它實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的FPGA芯片。4)不能拔插實(shí)驗(yàn)臺(tái)上與自己實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的芯片。8．課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排
課程設(shè)計(jì)的總體時(shí)間為2周，總體安排如下: 第一天：到實(shí)驗(yàn)室布置任務(wù)和集中講解；
第二天：學(xué)生自己設(shè)計(jì),選擇并熟悉自己所要的芯片；
第三天：領(lǐng)取導(dǎo)線和芯片,進(jìn)行芯片功能和導(dǎo)線連通性能測(cè)試，在此基礎(chǔ)上修改和完善原設(shè)計(jì)方案。
第四天到第十天：實(shí)驗(yàn)室調(diào)試、驗(yàn)收(期間根據(jù)實(shí)際情況加開１～２個(gè)晚班)。
參考文獻(xiàn): 1.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)(自編)2.番松 潘明.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理.北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2007年第一版.3.易小琳 朱文軍 魯鵬程.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐教程,基于EDA平臺(tái).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006年第一版.4.謝樹煜 周繼群 李潮激.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),北京:清華大學(xué)出版社,2004年第一 版.5.方愷晴.基于EDA技術(shù)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn).長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)出版社,2006年第一版.
第五篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)參考任務(wù)書（共）
計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)
任務(wù)說(shuō)明書
題目1：硬布線控制器設(shè)計(jì)
要求：用硬布線控制器實(shí)現(xiàn)以下指令功能，設(shè)計(jì)各指令格式以及編碼，根據(jù)定義的機(jī)器指令，自擬編寫包含以下指令的應(yīng)用程序。參考實(shí)驗(yàn)5.2，在此基礎(chǔ)上增加如下指令
加：ADD Ri
Ri
;R0? R0+ Ri,i={0-3}
;
減：SUB 與：AND
R0? R0-Ri, i={0-3} Imme mem
;R0? R0 and Imme
或：OR;R0? R0 or(mem)題目2：微程序設(shè)計(jì)
要求：用微程序控制器實(shí)現(xiàn)以下指令功能，設(shè)計(jì)各指令格式以及編碼，并實(shí)現(xiàn)各機(jī)器指令微代碼，根據(jù)定義的機(jī)器指令，自擬編寫包含以下指令的應(yīng)用程序。參考實(shí)驗(yàn)5.3、6.1，在此基礎(chǔ)上增加如下指令
調(diào)用：
CALL addr;指令功能與80X86相同，addr是8位二進(jìn)制地址
返回：
RET
；
存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器傳送：
MOV memi , memj 帶左移的加法運(yùn)算：
ADD Ri , Rj , N 說(shuō)明： 1、2人一組，自由組合，任選一題完成
2、每組提交一份課程設(shè)計(jì)報(bào)告，每人提交一份課程設(shè)計(jì)總結(jié)，每人提交一份評(píng)
;Ri ?（Ri）+（Rj）<
分成績(jī)頁(yè)
3、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求至少應(yīng)包含以下部分：
微程序控制器原理
總體設(shè)計(jì)（系統(tǒng)構(gòu)成）詳細(xì)設(shè)計(jì)（標(biāo)明成員完成內(nèi)容）
指令格式、編碼，微指令格式以及編碼，微程序流程圖等
測(cè)試
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
4、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定
考核內(nèi)容：實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果演示，回答相關(guān)問(wèn)題 成績(jī)?cè)u(píng)定方法：考核內(nèi)容結(jié)合課程設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)定成績(jī)
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