简单运算器的数据通路课程设计

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1、 1 课课 程程 设设 计计 学 号： 教教 学学 院院 计算机学院计算机学院 课程名称课程名称 计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计 题题 目目 简单运算器数据通路的设计简单运算器数据通路的设计 专专 业业 计算机科学与技术计算机科学与技术 班班 级级 计算机科学与技术（计算机科学与技术（3）班）班 姓姓 名名 同组人员同组人员 指导教师指导教师 2013 年 1 月 22 日 2 课程设计任务书课程设计任务书 20122013 学年第 1 学期 一、课程设计一、课程设计题目题目 简单运算器数据通路的设计 二、课程设计内容二、课程设计内容（含技术指标） 1利用 QUARTUS 软件设

2、计一个 8 位简单运算器数据通路。 2. 运算器可实现两个 8 位二进制数的加法、减法、传送运算三种运算。 3. 包括 R1、R2、R3 三个通用寄存器和 DR。 4. 数据有 IN 输入，经过运算后结果写入某寄存器中。同时将结果显示在数码管上。 总体框图参考下图： 三、进度安排三、进度安排 3 1. 2012 年 12 月 29 日，课题讲解，布置任务 2. 2012 年 12 月 30 日到 2013 年 1 月 4 日，查阅资料，分析、讨论与设计 3. 2013 年 1 月 5 日到 8 日，进行各子模块的设计，并进行调试 4. 2013 年 1 月 9 日到 10 日完成各模块联调，进

3、行测试 5. 2013 年 1 月 11 日，成果验收，进行答辩 四、四、基本要求基本要求 （1） 能够熟练掌握计算机中运算器和寄存器之间数据通路的工作原理； （2） 掌握硬件描述语言 VHDL 及原理图设计方法； （3） 熟练掌握 Quartus II 软件平台； （4） 各小组按模块分工，每人独立完成自己负责的模块； （5） 合作完成最终的硬件下载及调试； （6） 独立撰写符合要求的课程设计报告。 1 课程设计概述 1.1 课设目的 计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课。课程设计属于设计型实验， 不仅锻炼学生简单计算机系统的设计能力，而且通过进行设计及实现，进一步提高 分析和解决问题

4、的能力。 通过对知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认 识，建立计算机整机概念。对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微 程序控制器的设计、 微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论 课程的理解。锻炼学生的独立思考和动手能力。 1.2 设计任务 本课程设计的题目是简单运算器数据通路。 具体设计任务如下： （7） 利用 QUARTUS 软件设计一个 8 位简单运算器数据通路。 （8） 运算器可实现两个 8 位二进制数的加法、减法、传送运算三种运算。 （9） 包括 R1、R2、R3 三个通用寄存器和 DR。 （10） 数据有 IN 输入，经过运算后结

5、果写入某寄存器中。同时将结果显示在 数码管上。 1.3 设计要求 根据理论课程所学的至少，设计出简单计算机系统的总体方案，结合各单元实 验积累和课堂上所学知识，选择适当芯片，设计简单的计算机系统，具体要求如下： （1） 能够熟练掌握计算机中运算器和寄存器之间数据通路的工作原理； （2） 掌握硬件描述语言 VHDL 及原理图设计方法； （3） 熟练掌握 Quartus II 软件平台； （4） 各小组按模块分工，每人独立完成自己负责的模块； （5） 合作完成最终的硬件下载及调试； （6） 独立撰写符合要求的课程设计报告。 2 实验原理与环境 2.1 实验原理 计算机的一个最主要的功能就是处理各种

6、算术和逻辑运算，这个功能要由 CPU 中的运算去来实现，运算器也称作算术逻辑部件 ALU。算术逻辑运算部件 ALU 主要完成二进制代码的定点算术和逻辑运算，有时也叫多功能函数发生器。 总线是计算机中连接各个功能部件的纽带，是计算机各部件之间进行信息传输 的公共通路。总线不只是一组简单的信号传输线，它还是一组协议。分时与共享是 总线的两大特征。所谓共享，在总线上可以挂接多个部件，它们都可以使用这一信 息通路来和其它部件传送信息。所谓分时，同一总线在同一时刻，只能有一个部件 占领总线发送信息，其它部件要发送信息得在该部件发送完释放总线后才能申请使 用。总线结构是决定计算机性能、可扩展和标准化程度的重要因素。 2.2 实验环境 计算机组成原理教学试验仪，PC 机，TD-CMA 试验系统。 3 总体方案设计 3.1 需求分析 运算器可以实现两个 8 位二进制的加法、减法、传送运算三种运算，同时接收 来自两个选择器的数据，ALU 对操作数进行何种运算由控制信号、和 M 决定， 但任何时候 ALU 只能选择其中一种运算。由于存储器和输入输出设备最终是要挂 在总