计算机组成原理课程设计报告--京江

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计算机组成原理课程设计报告书

**大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书专业班级学生姓名学号指导教师日期2012-6-21一、设计目的1．融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。

2．学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验二、设计任务1．根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。

2．根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。

3．在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括：（1）总框图（数据通路图）；（2）微程序控制器逻辑图；（3）微程序流程图；（4）微程序代码表；（5）设计说明书及工作小结。

三、设计内容1．数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下：7 6 5 4 3 2 12．指令格式本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMPIN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。

ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放在R0寄存器中。

STA指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。

OUT指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将内存中以第二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线，显示之。

JMP指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址。

数据通路图一旦确定，指令流与数据流的通路也就确定了。

图1中各功能器件上标注的控制点及控制信号，就是微程序控制器设计的依据。

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计算机组成原理课程设计实验报告目录一、程序设计 (1)1、程序设计目的 (1)2、程序设计基本原理 (1)二、课程设计任务及分析 (6)三、设计原理 (7)1、机器指令 (7)2、微程序流程图 (9)3、微指令代码 (10)4、课程设计实现步骤 (11)四、实验设计结果与分析 (15)五、实验设计小结 (15)六、参考文献 (15)一、程序设计1、程序设计目的（1）在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。

（2使用简单模型机和复杂模型机的部分机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。

（3）掌握微程序控制器的组成原理。

（4）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。

（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。

2、程序设计基本原理（1）实验模型机结构[1] 运算器单元（ALU UINT）运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。

ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。

ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。

[2] 寄存器堆单元（REG UNIT）该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。

三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。

[3] 指令寄存器单元（INS UNIT）指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。

[4] 时序电路单元（STATE UNIT）用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。

计算机组成原理课程设计报告书

计算机组成原理课程设计报告书计算机组成原理课程设计报告书目录一．实验计算机设计 1 1.整机逻辑框图设计1 2.指令系统的设计2 3．微操作控制部件的设计5 4．设计组装实验计算机接线表 13 5．编写调试程序 14 二．实验计算机的组装 14 三．实验计算机的调试 15 1.调试前准备 15 2.程序调试过程16 3.程序调试结果16 4.出错和故障分析16 四．心得体会17 五．参考文献 17 题目研制一台多累加器的计算机一实验计算机设计1.整机逻辑框图设计此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。

1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器R0，R1，R2等组成。

2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。

3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。

4输入设备是由置数开关SW控制完成的。

5.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的LR0 LR1 LR2 寄存器Ax Bx Cx R0-G R1-G R2-G 数据总线（D_BUS）ALU-G ALU M CN S3S2S1S0 暂存器LT1 暂存器LT2 LDR1 LDR2 移位寄存器 M S1 S0 G-299 输入设备 DIJ-G 微控器脉冲源及时序指令寄存器 LDIR 图中所有控制信号 LPC PC-G 程序计数器 LOAD LAR 地址寄存器存储器 6116 CE WE 输出设备 D-G W/R CPU 图 1 整机的逻辑框图图1-1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。

微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。

除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。

计算机组成原理课程设计报告

计算机组成原理课程设计报告一、课程设计目的1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。

二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。

三、课程设计使用的设备（环境）1．硬件●COP2000实验仪●PC机2．软件●COP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤）1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现（1）该模型机指令系统的特点：①指令系统设计模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。

指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。

而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。

在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。

模型机有24位控制位以控制寄存器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。

模型机的缺省的指令集分几大类：算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、数据传输指令、跳转指令、中断返回指令、输入/输出指令、用户还可以自行设计自己的指令系统。

②模型机寻址方式③指令格式（2）该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：①设计思想该模型机的微命令是以直接表示法进行编码的，其特点是操作控制字段中的每一位代表一个微命令。

这种方法的优点是简单直观，其输出直接用于控制。

计算机组成原理课程设计报告

计算机组成原理课程设计报告一、引言计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程之一，通过学习该课程，我们可以深入了解计算机的硬件组成和工作原理。

本次课程设计旨在通过设计一个简单的计算机系统，加深对计算机组成原理的理解，并实践所学知识。

二、设计目标本次课程设计的目标是设计一个基于冯·诺依曼体系结构的简单计算机系统，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。

通过该设计，我们可以掌握计算机系统的基本组成和工作原理，加深对计算机组成原理的理解。

三、设计方案1. CPU设计1.1 硬件设计CPU由控制单元和算术逻辑单元组成。

控制单元负责指令的解码和执行，算术逻辑单元负责算术和逻辑运算。

1.2 指令设计设计一套简单的指令集，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传输指令等。

1.3 寄存器设计设计一组通用寄存器，用于存储数据和地址。

2. 存储器设计2.1 主存储器设计一块主存储器，用于存储指令和数据。

2.2 辅助存储器设计一个简单的辅助存储器，用于存储大容量的数据。

3. 输入输出设备设计3.1 键盘输入设备设计一个键盘输入设备，用于接收用户的输入。

3.2 显示器输出设备设计一个显示器输出设备，用于显示计算结果。

四、实施步骤1. CPU实现1.1 根据CPU的硬件设计，搭建电路原型。

1.2 编写控制单元的逻辑电路代码。

1.3 编写算术逻辑单元的逻辑电路代码。

1.4 进行仿真验证，确保电路的正确性。

2. 存储器实现2.1 设计主存储器的存储单元。

2.2 设计辅助存储器的存储单元。

2.3 编写存储器的读写操作代码。

2.4 进行存储器的功能测试，确保读写操作的正确性。

3. 输入输出设备实现3.1 设计键盘输入设备的接口电路。

3.2 设计显示器输出设备的接口电路。

3.3 编写输入输出设备的读写操作代码。

3.4 进行输入输出设备的功能测试，确保读写操作的正确性。

五、实验结果与分析通过对CPU、存储器和输入输出设备的实现，我们成功设计了一个基于冯·诺依曼体系结构的简单计算机系统。

计算机组成原理课程设计总结报告[优秀范文5篇]

计算机组成原理课程设计总结报告[优秀范文5篇]第一篇：计算机组成原理课程设计总结报告大庆师范学院计算机组成原理课程设计总结报告设计题目：基本模型机的模拟设计与实现子题目：外部中断控制流水灯、蜂鸣器学生姓名：院别：专业：班级：学号：指导教师:2011 年 7 月 5日大庆师范学院课程设计任务书题目基本模型机的模拟设计与实现主要内容：对基本模型机的设计与实现，能够自己设计机器指令并且能够翻译为微程序，并能将机器指令和微程序分别打入模拟机的内存和控制存储其中，并通过程序调试能将所编写的程序正确运行。

参考资料：《计算机组成原理》唐朔飞著《计算机组成原理》白中英著《计算机组成原理实验指导》完成期限：一周指导教师签名：2011年 7 月5日大庆师范学院本科毕业论文（设计）大庆师范学院本科毕业论文（设计）目录一、设计目标 (1)二、采用设备 (1)三、设计的原理 (1)3.1 单片机..............................................................................1 3.2中断方式...........................................................................2 3.3实现控制LED 和蜂鸣器的原理 (3)四、逻辑电路图 (3)4.1LED小灯原理图..................................................................... 3 4.2扬声器原理图..................................................................... 3 4.3单片机的独立按键原理图 (4)五、程序代码...........................................................................4 5.1C语言的特点及选择...............................................................4 5.2 程序代 (5)六、调试情况 (5)6.1在keil环境下，编写外部中断的程序…………………………………6 6.2软件调试的步骤 (6)七、心得体会 (6)八、参考文献 (7)大庆师范学院本科毕业论文（设计）摘要：本文介绍了在89c51单片机系统中设计外部中断流水灯、蜂鸣器的一种方法。

计算机组成原理课程设计报告

计算机组成原理课程设计设计任务：综合前面实验单元典型部件设计与调试，对数据选择器（A、B）、计数器、运算器、寄存器和微程序控制器透彻了解的基础上，完成一个简单计算机的设计，使其具有简单运算功能：取数、读数、做加法、送数等。

设计目的：通过一个简单计算机的设计，对计算机系统的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序的编制与调试等全过程有一个较为综合、深入的认识和理解。

设计与调试步骤：结合计算机组成原理的教学内容和课程设计平台系统，计算机的设计与调试步骤如下：数据通路：数据通路的设计在总体结构中是最重要的一个环节。

实验室的仿真模型机的数据通路是以总线为基础、以CPU为核心构成的。

系统简介:机器指令存放在3#RAM中将3#RAM作为内存使用，机器指令是按由上到下顺序执行的，其执行顺序由PC（程序计数器）和MAR（地址寄存器）控制。

2#RAM和1#RAM作为控制存储器简称为控存一条微指令由十六个微命令组成高八位存放于2#RAM中，低八位存放于1#RAM中。

后继地址有三种形成方式μIR2μIR1μIR0为001时μPC+1安顺序执行微指令为010时JP无条件转移，地址由μIR15-8提供。

本简单计算机基于简化处理μIR15-8均为0它代表了均跳向为指令寄存器的00入口即取指令入口。

为011时QJP高四位安机器指令的操作码转移，第四位为0其由后继地形成逻辑实现，所有涉及的地址转移均为指令的转移。

因为机器指令是按顺序执行的。

每按一次单脉冲键执行一条微指令，一条机器指令由若干条微指令组成，一条微指令由十六个微命令组成其中因为μIR3μIR6μIR7全为零故省略掉了。

为保证机器指令是从第一条开始顺序执行的，在操作前应按一次复位键将微指令计数器μpc，机器指令计数器pc，内存地址寄存中的内容清零。

第一条微指令地址为00，微操作为RAM→IR即从内存中取出指令放到机器指令寄存器中，此时地址寄存器中的内容为00，所以在3#RAM的00地址中取出MOV1指令18，取出指令后PC+1→PC（01）为取下一条内存内容做好准备，再按一次单脉冲键执行QJP及按操作码转移，此时指令寄存器中存放的为18 操作码为0001，所以转移后高四位为：0001 低四位为全零：0000 。

《计算机组成原理》课程设计报告

《计算机组成原理》课程设计报告电⼦信息学院实验报告书课程名：《计算机组成原理》题⽬：实验类别【验证】班级：学号：姓名：⽬录第⼀章实训任务概述 (3)1.1实训⽬的 (3)1.2 实训任务 (3)第⼆章设计内容 (4)2.1 指令的执⾏流程 (4)2.1.1“异或”指令 (4)2.1.2读取指令 (5)2.1.3 “ADD”指令 (5)2.2 储存器 (5)2.3 运算器 (5)2.4 硬件系统 (5)2.4.1计算机硬件组成 (5)2.4.2 采⽤门电路设计⼀个8位的全加器电路 (7)2.4.3 定点补码加减法装置逻辑框图 (8)2.5 模型机综合实验 (8)2.5.2 转移实验 (8)第三章图表格式 (9)3.1“异或”指令 (9)3.2 读取指令 (9)3.3“ADD ”指令 (10)3.4 储存器 (10)3.5 设计计算机运算器 (12)3.6 了解计算机硬件系统 (18)3.6.1 8位全加器 (18)3.6.2 定点补码加减法逻辑图 (18)3.7 运算器的逻辑组成及设计模型及综合实验 (19)3.7.1移位/取反实验 (19)3.7.2 转移实验 (21)第四章个⼈总结 (23)4.1 主要结论 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

4.2 对实训的认识................................................................................. 错误！未定义书签。

参考⽂献 . (23)致谢 (24)第⼀章课设任务概述1.1课设⽬的通过本周的课设，使我们对计算机组成与体系结构这门课有⼀个更深⼊的了解。

主要要了解计算机的硬件组成、微操作以及储存器中的地址变换等。

京江PLC课程设计

京江PLC课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习京江PLC的相关知识，使学生能够理解并掌握PLC的基本原理和应用，提高学生在自动化控制领域的实际操作能力。

在知识目标方面，学生需要了解PLC的基本组成、工作原理、编程方法以及应用场景。

通过学习，学生能够熟练掌握PLC的硬件结构、软件编程以及系统配置。

在技能目标方面，学生需要具备运用PLC进行自动化控制系统设计和调试的能力。

通过实践操作，学生能够独立完成PLC控制系统的搭建、编程和调试工作。

在情感态度价值观目标方面，学生应树立正确的职业观念，具备团队合作精神和创新意识。

通过课程学习，学生能够充分认识到PLC技术在现代工业中的重要性，激发对自动化控制领域的兴趣和热情。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、编程方法、应用案例以及实践操作。

首先，学生将学习PLC的基本组成，包括控制器硬件、外围设备以及通信接口等。

接着，学生将了解PLC的工作原理，包括信号处理、程序执行以及输出控制等。

随后，学生将学习PLC的编程方法，包括指令系统、编程软件以及程序调试等。

在此过程中，学生将掌握PLC编程的基本技巧，并能够独立编写简单的控制程序。

最后，学生将学习PLC在实际应用中的案例分析，了解PLC在不同领域的应用特点和优势。

同时，学生将进行实践操作，亲自动手搭建和调试PLC控制系统，提高实际操作能力。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

首先，将采用讲授法，系统地向学生介绍PLC的基本原理、编程方法和应用案例。

通过教师的讲解，学生能够对PLC有一个全面的认识，为后续实践操作打下基础。

其次，将采用讨论法，鼓励学生积极参与课堂讨论，分享学习心得和经验。

通过课堂讨论，学生能够加深对PLC知识的理解，提高团队合作能力。

此外，将采用案例分析法，引导学生分析实际应用案例，了解PLC在不同领域的应用特点和优势。

通过案例分析，学生能够将理论知识与实际应用相结合，提高解决问题的能力。

计算机组成原理课程设计报告

计算机组成原理课程设计报告计算机组成原理课程设计报告课程设计的题目：精简微指令系统的设计及九位计数器的实现二级学院：信息工程学院2021年 6月 27 日CPTH计算机组成原理试验仪，可以由用户自己设计指令/微指令系统，根据前面所做的实验，我们小组决定创建了一个有如下功能的指令系统，主要用于实现累加器里的数据从零开始增加，并且每次循环递增一的功能。

该指令系统包含指令如下：指令助记符指令意义 LD A,#* 把立即数装入到累加器A中 ADD A,#* 累加器A进行加法运算 OUT A 把累加器A中内容输出到端口 GOTO * 无条件跳转一・创建指令系统1．打开CPTH组成原理实验软件，选择[文件|新建指令系统/微程序]，清除原来的指令/微程序系统，观察软件下方的“指令系统”窗口，所有指令码都“未使用”。

因为硬件系统需要指令机器码的最低两位做为R0-R3 寄存器寻址用，所以指令机器码要忽略掉这两位。

于是我们暂定这四条指令的机器码分别为04H，08H，0CH，10H。

2．选择第二行，即“机器码1”为0000 01XX行，在下方的“助记符”栏填入数据装载功能的指令助记符“LD”，在“操作数1”栏选择“A”，表示第一个操作数为累加器A。

在“操作数2”栏选择“#*”，表示第二个操作数为立即数。

按“修改”按钮确认。

3．选择第三行，即“机器码1”为0000 10XX行，在下方的“助记符”栏填入加法功能的指令助记符“ADD”，在“操作码1”栏选择“A”，表示第一操作数为累加器A，在“操作数2”栏选择“#*”，表示第二操作数为立即数。

按“修改”按钮确认。

4．选择第四行，即“机器码1”为0000 11XX行，在下方的“助记符”栏填入无条件跳转功能的指令助记符“GOTO”，在“操作码1”栏选择“*”，表示跳转地址为*，此指令无第二操作数，无需选择“操作数2”。

按“修改”按钮确认。

因为硬件设计时，跳转指令的跳转控制需要指令码的第3 位和第2位IR3、IR2来决定，无条件跳转的控制要求IR3必需为1，所以无条件跳转的机器码选择在此行，机器码为000011XX。

计组课程设计报告_图文

《计算机组成原理》课程设计报告年级专业班级：完成日期： 2015.12.51.引言1.1 实验目的1）在掌握传统的、顺序执行的CPU工作原理基础上，理解掌握流水CPU的工作原理；2）掌握流水线的设计思路和方法，尤其是对结构相关、数据相关和控制相关的解决思路；3）理解硬件设计流程，熟悉掌握指令系统的设计方法，并设计简单的指令系统；4）理解和掌握基于VHDL语言和TEC-CA硬件平台设计模型机的方法，并藉此掌握工程设计的思路和方法。

1.2 实验要求1）基本设计要求参考《16位5级流水无cache实验CPU课程设计实验要求》文档及其VHDL 代码，在理解其思想和方法的基础上，将其改造成8位的5级流水无cache的实验CPU，包括对指令系统、数据通路、各流水段模块、存储器模块等方面的改造。

利用VHDL语言编程实现，并在TEC-CA平台上进行仿真测试。

为方便起见，后续16位5级流水无cache实验CPU简记为ExpCPU-16，而8位的则记为ExpCPU-8。

对于存储器模块的改造，参考《计算机组成原理》课程综合实验的方法，独立设计一块8位的RAM。

要求测试减法的溢出标志位，如测试192-(-96)或者-192-96的溢出标志位。

2）额外设计要求时间允许的情况下，进行一些额外的、探索性的改造，可用于加分。

例如：（1）利用TEC-CA平台上的16位RAM来存放8位的指令和数据；（2）实现一条JRS指令，以便在符号标志位S=1时跳转。

需要改写ID段的控制信息，并改写IF段；（3）实现一条CMPJ DR,SR,offset指令，当比较的两个数相等时，跳转到目标地址PC+1+offset；（4）可以探索从外部输入指令，而不是初始化时将指令“写死”在RAM中；（5）此5段流水模块之间，并没有明显地加上流水寄存器，可以考虑在不同模块间加上流水寄存器；（6）探索5段流水带cache的CPU的设计。

1.3 实验设备本课程综合设计中，需要用到的实验设备如下：1）PC两台；2）TEC-CA硬件实验箱一个；3）Quartus II软件平台一个；4）DebugController软件一个；5）JTAG连接线。

计算机组成原理课程设计报告模板

7、启动程序,验证结果。将上述程序的起始地址输入PC寄存器，运行这段程序，运行时，可先作单步运行，便运行边检查程序运行的正、误和运行中间结果的正误。并根据这些结果，判别问题所在，反复检查硬件的故障和程序以及微程序的故障，并修改之，以至最终得出正确的运行结果。
三、课程设计的时间安排
序号
教学顺序
教学内容
2、控制信号的说明；
3、；实验的关键设计；
4、实验的步骤
5、实验运行图；
6、实验结果分析；
六、结论（应当准确、完整、明确精练；也可以在结论或讨论中提出建议、设想、尚待解决问题等。）
七、参考文献
（一）教科书
唐朔飞编著，《计算机组成原理》，高等教育出版社第三版
（二）参考书
（1）李勇编著，《计算机原理与设计》，国防科技大学出版社
2、学生独立设计出对应每一条指令的一段微指令，并将若干段微程序写入控制存储器，并检查其正误。
3、把程序通过存储器写操作写入内存中
4、通过存储器读操作连续进行读操作，验证6、读寄存器对寄存器堆中的寄存器连续进行读操作，验证写的数据是否正确。
《计算机组成原理》课程设计
系院：
学生姓名：
专业：
年级：
完成日期
指导教师：
课程设计小组成员名单及分工
姓名
学号
主要完成内容
备注
一、课程设计的目的与要求
本课程设计是在完成了计算机组成原理的教学后进行的，目的在于让学生在掌握了计算机组成原理的基本理论之后，在实验室里老师指导下，自己动手，搭建一个简单的计算机的模型，其模型中包括计算机中的运算器、寄存器、译码电路、存储器、和存储微指令用的控制存储器。在此基础上，给出若干条计算机指令，要求学生自行设计出这若干条指令的微指令，并将其存放于控制存储器，然后用这几条指令设计一段程序。将该段程序存放于内存中，并运行此段程序，且显示该段程序运行后其结果的正、误，分析其原因。通过该实习，让学生在实际操作中加深对计算机的组成原理和指令在计算机中运行过程的理解。

计算机组成原理课程设计报告书

**大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书专业班级学生姓名学号指导教师日期一、设计目的1．融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。

2．根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。

三、设计内容1．数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下：7 6 5 4 3 2 12．指令格式本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：INADDSTAOUTJMPIN8位数据输入到R0寄存器。

ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放在R0寄存器中。

STA指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。

JMP指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址。

数据通路图一旦确定，指令流与数据流的通路也就确定了。

图1中各功能器件上标注的控制点及控制信号，就是微程序控制器设计的依据。

微指令格式建议采用水平型微指令格式，后继微地址采用断定方式。

计算机组成原理课程设计报告

(4) P(4)=0有效时，SWBSWA影响微地址后两位µ1µ0；µ5µ4µ3µ2保持微指令的后续地址不变，而µ1=µ1+SWB，µ0=µ0+SWA。
3.3寄存器译码
LDRi、RI-B、RS-B、RD-B、R0-B、R1-B、R2-B均为低电平有效。
图2-3寄存器译码
分析图2-3可以得出各控制信号对寄存器的选择规律。
A9
A8
Y
含义
0
0
Y0
“INPUT UNIT”中SW-B有效，输入数据
0
1
Y1
“INPUT UNIT”中CE-B有效与WE共同控制读写操作
1
0
Y2
“INPUT UNIT”中LED-B有效，数据在显示器上输出
1
1
Y3
空操作
表2-5-7 WE、Y字段
WE
Y
含义
0
Y0
由“INPUT UNIT”输入数据
0
Y1
I7I6I5I4I3I2I1I0
00H
7FH
80H
FFH
D7D6D5D4D3D2D1D0
图1-5存储器空间分配
3微控程序设计
3.1系统数据通路
图2-1 数据通路框图
3.2指令译码
图2-2指令译码
指令译码原理：
由图2-2可以推出SE5—SE1的逻辑方程
SE5= ; SE4= ; SE3=
SE2= ; SE1=
(8)R-MOV
S3 S2 S1 S0 MCnWE A9 A8 A B C
0 0 0 0 0 0 0 1 1001001000
LDRi Rs-B
01
(9) ADD
S3 S2 S1 S0 MCnWE A9 A8 A B C

计算机组成原理课程设计的实验报告

计算机组成原理课程设计的实验报告实验报告：计算机组成原理课程设计摘要：本实验报告旨在介绍计算机组成原理课程设计的实验过程和结果。

该实验旨在深入理解计算机的组成和工作原理，并通过设计和实现一个简单的计算机系统来加深对计算机组成原理的理解。

本实验报告将包括实验的目的、实验环境、实验步骤、实验结果以及实验的分析和讨论。

1. 实验目的：本实验的目的是通过设计和实现一个简单的计算机系统，加深对计算机组成原理的理解。

具体目标包括：- 理解计算机的基本组成和工作原理；- 掌握计算机硬件的设计和实现方法；- 学习使用计算机组成原理相关的软件工具。

2. 实验环境：本实验所需的硬件和软件环境如下：- 硬件环境：一台支持计算机组成原理课程设计的计算机；- 软件环境：计算机组成原理相关的软件工具，如Xilinx ISE、ModelSim等。

3. 实验步骤：本实验的步骤主要包括以下几个部分：3.1 系统需求分析在设计计算机系统之前，首先需要明确系统的需求和功能。

根据实验要求，我们需要设计一个简单的计算机系统，包括指令集、寄存器、运算单元等。

3.2 系统设计根据系统需求分析的结果，进行系统设计。

设计包括指令集的设计、寄存器的设计、运算单元的设计等。

3.3 系统实现在系统设计完成后，需要进行系统的实现。

具体步骤包括使用硬件描述语言（如VHDL）进行电路设计，使用Xilinx ISE进行逻辑综合和布局布线，最终生成bit文件。

3.4 系统测试在系统实现完成后，需要进行系统的测试。

测试包括功能测试和性能测试。

功能测试主要是验证系统是否按照设计要求正常工作；性能测试主要是测试系统的性能指标，如运行速度、吞吐量等。

4. 实验结果：经过实验，我们成功设计和实现了一个简单的计算机系统。

该系统具有以下特点：- 指令集：支持基本的算术运算和逻辑运算；- 寄存器：包括通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等；- 运算单元：包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元。

《计算机组成原理》课程设计报告

5、设计微指令……………………………………………………………………5
7.连接实验线路…………………………………………………………………..12
8.运行与调试……………………………………………………………………..13
五总结…………………………………………………………………………………………….13
六参考文献…………………………………………………………………………………………15
OUT addr
0011 0000 XXXX XXXX
[addr] -> LED
JMP addr
0100 0000 XXXX XXXX
[addr] -> PC
4
（1）微指令格式
微指令字长共24位，其控制位顺序如下表所示：
A字段
B字段
C字段
15
14
13
选择
12
11
10
选择
9
8
7
选择
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
110
110
000110
0B
0
0
0
0
0
0
0
1
1
110
110
110
011000
0C
0
0
0
0
0
0
0
1
1
110
110
110
001101
0D
0
0
0
0
0
0
0
0
1
101
000
110
000001
18
0
0

计算机组成原理(毕业设计报告)

《计算机组成原理》课程设计报告实验计算机的设计学院：班级：学号：姓名：完成时间：目录一、设计目的 (2)二、设计内容 (2)三、设计要求 (2)四、设计原理 (2)五、调试程序 (6)六、应用程序 (6)七、心得体会 (8)一. 设计目的:巩固和深刻理解"计算机组成原理"课程所讲解的原理,加深对计算机各模块协同工作的认识,掌握微程序设计的思想和具体方法,培养我们独立思考和创新思维的能力,取得设计与调试的实践经验.二. 设计内容:按照要求设计一指令系统,该指令系统能够实现数据传送,进行加,减运算和逻辑左移和右移,具有累加器寻址,寄存器寻址,寄存器间接寻址,存储器直接寻址,立即数寻址等五种寻址方式.三. 设计要求:仔细复习所学过的理论知识,掌握微程序设计的思想,并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序.运算器采用多累加器结构.指令系统至少要包括六条指令,具有上述功能和寻址方式.将所设计的微程序在虚拟环境中进行调试,并给出测试思路和具体程序段（1）运算器：采用单累加器多寄存器结构（开关KA,KB,KC,KR分别置左，右，右，左）（2）指令系统：多于16条指令，外设和内存统一编址，统一操作指令（3）内存寻址方式：寄存器直接寻址寄存器间接寻址直接寻址立即数寻址（4）微程序设计微操作信号发生器四. 设计原理用FD-CES-B型试验仪的硬件资源，实验者可自行设计指令系统以及相应的微程序，研制一台微程序控制的试验计算机。

把微程序输入控存，在给定具体的程序后，用汇编语言编出算法。

手工编译为微指令，输入主存，调试得到预期结果。

部分接线图如下所示：接线：SA 接 X0 接 M16 SB 接 X1 接 M17 P0、SR、SL 接CYP1 接 A0P2 接 A7CA、CC、RCP、CI 接ΦS3～S0 接 M23~M20Cn 接M19M 接M18CG 接M11OB 接M8OT 接 M10CT 接＋5VRR 接M1A 接 I0B 接 I1P+1 接M6GI 接 M7CK 接ΦCLR 接＋5VOI 接M15B1、B3 接RFKA 接IAB0PA 接 IAB1DR 接 M5MLD 接 M4MP+1 接 +5VMCLR 接 ROMCLK 接POMIG 接地MD10～MD6 接地MD5 接 I7MD4 接 I6MD3 接 I5MD2 接 I2MD1～MD0 接+5V根据设计要求,实验计算机属多累加器结构.因此,应将实验仪上的KA,KB,KC,KR四组开关分别置为右,左,左,上的位置.另外,实验计算机和外设不仿采用I/O查询方式.下图是整机逻辑框图：微指令格式和指令微程序：五. 调试程序（一）准备工作：1、测试控制台的复位功能：加电按RET键，应显示CPU READY字样，表示实验仪监控程序开始工作。