计算机组成原理课程设计—基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现

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1、 课程设计课程设计任务书任务书 一、设计题目 基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现 二、设计内容 设计模型机系统的总体结构、 指令系统和时序信号。 在对该模型机系统中的部件功能利用 EDA 软件的仿真功能进行仿真分析和功能验证的基础上，将部分电路下载到 FPGA，并与适当的外围器 件相配合，实现模型机的整机系统。要求所设计的整机系统能支持自动和单步运行方式，能正确 地执行存放在主存中的程序的功能，对主要的数据流和控制流通过 LED 适时显示信息。 三、设计要求 1) 支持算术运算、逻辑运算、存储器读写、寄存器间数据传送等几类指令； 2) 支持立即

2、数寻址、 直接寻址、 隐含寻址、 寄存器寻址等几种基本数据寻址方式和顺序寻址、 跳跃寻址方式； 3) 支持 10 条以上的指令； 4) 能运行由自己设计的指令系统构成的一段程序，程序执行功能正确。 四、设计流程 1) 根据课程设计指导书的要求，制定出设计方案； 2) 画出模型计算机系统的原理框图和器件连接图，分析器件连接图中各器件不同引脚的功 能，哪些可以固定连接，哪些需要通过微程序来控制，以及这些控制信号的有效形式； 3) 画出各指令的指令周期流程图和所需要的控制信号； 4) 设计出实现指令功能的微程序控制器或硬布线控制器； 5) 布线、调试、验收； 6) 课程设计报告和总结。 五、成绩评定

3、 成绩评定根据考勤、课程设计的过程、课程设计的效果、课程设计报告质量等进 行综合评定；其中设计过程和结果占 70%，课程设计报告占 30%；课程设计的成绩评 定等级为不及格、及格、中、良好、优秀五级；对基本功能进行扩展或设计具有非常 鲜明的特征和一定程度的创新，可根据实际情况加分。 六、设计报告要求 课程设计报告主要内容包括：设计题目、设计目的、设备器材、设计原理及内容、设计步骤、 遇到的问题及解决方法、设计总结、参考文献等。要求在适当位置配合相应的实验原理图、数据 通路图、微程序流程图、实验接线图、微指令代码表等图表进行说明。总结部分主要写设计工作 简介以及设计体会。应做到文理通顺，内容正确

4、完整，书写工整，装订整齐。课程设计报告采用 计算机组成原理专用设计报告模板，A4 纸双面打印，除框图外需附下载的设计图以及微指令 控制点图。 七、时间安排 课程设计的总体时间为 2 周，具体安排如下: 1) 第 1 天：到实验室布置任务和集中讲解。 2) 第 2 天：学生自己设计，选择并熟悉自己所要的芯片。 3) 第 3 天：领导线和芯片，进行芯片功能测试，在此基础上修改完善原设计方案。 4) 第 4 天到第 10 天：实验室调试、验收。 八、主要参考文献 1 秦磊华， 王小兰. 计算机组成原理实验指导及课程设计指导书(基于 EDA 平台). 武汉： 华 中科技大学出版社，2010 年. 2

5、秦磊华，吴非，莫正坤.计算机组成原理. 北京：清华大学出版社，2011 年. 3 DAVID A.PATTERSON(美).计算机组成与设计硬件/软件接口(原书第 3 版).北京：机械工业 出版社. 2007 年. 4 袁春风编著. 计算机组成与系统结构. 北京：清华大学出版社，2011 年. 目 录 1 课程设计概述课程设计概述 . 7 1.1 课设目的 7 1.2 设计任务 7 1.3 设计要求 8 2 实验原理与环境实验原理与环境 . 9 2.1 实验原理 9 2.2 实验环境 9 3 总体方案设计总体方案设计 . 10 3.1 需求分析 10 3.2 硬件设计 10 3.3 软件设计

6、16 4 详细设计与实现详细设计与实现 . 18 4.1 选用芯片 18 4.2 硬件实现 24 4.3 软件实现 30 5 实验过程与调试实验过程与调试 . 48 5.1 仿真 XXX . 48 5.2 主要故障与调试 XLVI 5.3 功能测试 5XLVII 5.4 实验流程图. 53 6 设计总结与心得设计总结与心得 . 55 6.1 课设总结 55 6.2 课设心得 57 参考文献参考文献 59 附录附录 （实验电路大图及部分重要的图）附在纸质档后面（实验电路大图及部分重要的图）附在纸质档后面 1 1、课程设计概述、课程设计概述 1.11.1 课设目的课设目的 计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课,也是作为计算机专业的学生应该要好好掌 握的重要学科。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，考验同学 的创新思维，而且通过进行设计及实现，进一步提高分析和解决问题的能力。再者，组成原理课 设也是对学生们一个学期的学习成果的检验和巩固，也是同学们提高分析、定位、排错能力的一 次机会。 1.21.2 设计任务设计任务 计算机系