计算机组成课程设计
第3课 计算机的组成教案
第3课计算机的组成教案
第3课计算机的组成
信息技术组
教学内容计算机系统
教学目的1、知道计算机系统构成,建立软件、硬件的概念 2、掌握计算机硬件构成,了解计算机基本配置3、理解计算机工作原理教学重点计算机硬件构成及相关概念教学难点存储器的相关概念
教学方法注意根据高中学生自身特点,倡导探究自学的学习方法教学环境电子板书、多媒体网络教学过程
一、计算机的硬件 [板书] PPT演示
计算机的硬件结构和配置计算机软件系统计算机的工作原理[板书] 计算机的硬件结构和配置计算机系统硬件系统和软件系统组成
计算机硬件中央处理器、存储器、输入设备、输出设备组成其中:
中央处理器(CPU) 控制器、运算器组成,是计算机的核心部件
存储器存放二进制表示的数据和指令,计算机性能与存储容量和读写速度有关存储容量用存储器包含的字节(byte)数表示,单位为B 1B = 8位(bit) 1KB = 1024B
1MB = 1024 KB 1GB =1024MB 存储器又分为内存储器和外存储器内存储器
一是随机存储器(RAM),可读可写,断电后信息丢失一是只读存储器(ROM),只读不写,断电后信息不丢失外存储器
主要包含磁盘和光盘,其中磁盘分为软盘、硬盘和U 盘,相对内存的存储容量要大得多,价格低,速度慢,断电后信息不丢失
常用软盘规格为英寸,容量为 MB 常用硬盘一般容量为几十GB
常用光盘分为只读光盘CD-ROM和可改写光盘,容量640MB 输入和输出设备
将人们使用的各种信息转换为计算机可识别的二进制代码存入内存(一般介绍计算机基本配置,要求学生写出自己计算机的硬件配置) 二、计算机的软件
计算机组成课程设计
计算机组成课程设计
一、课程目标
知识目标：
1. 理解并掌握计算机硬件的基本组成，包括CPU、内存、硬盘、输入输出设备等；
2. 了解计算机硬件的工作原理，如CPU的运算和控制过程，内存的读写机制等；
3. 掌握计算机性能的主要指标，如CPU主频、内存容量、硬盘速度等。
技能目标：
1. 能够运用所学的计算机组成知识，分析并解决实际计算机使用过程中遇到的问题；
2. 学会使用相关软件检测和评估计算机硬件性能；
3. 能够自主搭建一台简单的计算机，并进行基本的硬件组装和调试。
情感态度价值观目标：
1. 培养学生对计算机硬件的兴趣和热情，提高学习积极性；
2. 培养学生团队合作意识，学会在团队中分工与协作；
3. 增强学生的创新意识和动手能力，鼓励他们勇于尝试，善于发现问题并解决。
本课程针对高中年级学生，结合计算机组成原理和硬件知识，注重理论与实践相结合。课程性质为实践性较强的学科，要求学生在掌握理论知识的基础上，能够运用所学解决实际问题。考虑到学生的年龄特点和认知水平，课程目标设
定既注重基础知识的学习，也关注实践技能的培养，同时关注学生情感态度价值观的塑造，使他们在学习过程中形成良好的学习态度和价值观。通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容
1. 计算机硬件基本组成
- 教材章节：第1章 计算机硬件概述
- 内容：CPU、内存、硬盘、输入输出设备等硬件组件的功能和作用。
2. 计算机硬件工作原理
- 教材章节：第2章 CPU与内存
- 内容：CPU的运算和控制过程，内存的读写机制，数据总线、地址总线、控制总线的原理。
计算机的基本组成及工作原理教案
计算机的基本组成及工作原理教案
一、教学目标
1. 让学生了解计算机的基本组成，包括硬件和软件。
2. 让学生理解计算机的工作原理，包括数据处理、存储和指令执行等。
3. 培养学生对计算机科学的兴趣和好奇心。
二、教学内容
1. 计算机的硬件组成：中央处理器（CPU）、内存、输入/输出设备等。
2. 计算机的软件组成：操作系统、应用软件、编程语言等。
3. 计算机的工作原理：冯·诺依曼架构、二进制、指令执行过程等。
三、教学方法
1. 采用讲授法，讲解计算机的基本组成和工作原理。
2. 利用多媒体演示，展示计算机硬件和软件的图片及工作过程。
3. 进行课堂互动，让学生提问和解答问题，巩固所学知识。
四、教学步骤
1. 导入：简要介绍计算机的发展历程，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解计算机的硬件组成，展示相关图片，让学生了解各部分功能。
3. 讲解计算机的软件组成，介绍操作系统和应用软件的作用。
4. 讲解计算机的工作原理，讲解冯·诺依曼架构和二进制知识。
5. 通过示例，讲解计算机指令的执行过程。
五、课后作业
2. 调查身边的计算机设备，了解它们的具体型号和性能，下节课分享。
3. 预习下一节课内容，了解计算机的操作系统及其作用。
六、教学评价
1. 课后作业的完成情况，了解学生对知识的掌握程度。
2. 课堂互动的表现，鼓励学生积极参与讨论。
3. 下一节课的课堂表现，观察学生对预习内容的掌握情况。
七、教学资源
1. 计算机硬件和软件的图片及资料。
2. 教学课件和多媒体演示材料。
3. 课后作业本。
八、教学时间
1课时（45分钟）
九、教学注意事项
计算机系统的组成教学设计1
教 学 课件、硬件实物（计算机的核心部件） 资源
设 计 学习计算机，就要了解计算机的构成，这是最起码的要求，因此本章节内容对学生来说是全面认识
思路 计算机的必需过程，而信息的数字化表示对今后的程序设计打下了一定的基础，因此，本章节无论
是从内容上，还是知识性方面都是值得好好学习的。
教学环节
教学内容
教师活动
组成及各
控制逻辑电路：产生执行微操作中所需的控制信 部分的功
号。
能。
时钟控制电路：用于产生指令执行过程中所需的时
间控制信号。
3、寄存器
教师讲解
寄存器：CPU 内部的临时存储单元，用于存储运算 寄存器的
中的数据、中间结果、地址和状态信息等。 功能。
寄存器的数量太多或太少将影响 CPU 的运行速度。
寄存器的位数一般和算术逻辑运算单元、数据总线
（3）软件：指让计算机完成各种任务所需的程序 教师补充
及相关文档。
指令、程
（4）绿色软件：指无需安装即可使用的软件。 序、软件
（5）裸机：指不安装任何软件的计算机。
相关概
三、中央处理器
念。
中央处理器的英文缩写是 CPU，是一块体积不大而
集成度非常高、功能非常强大的芯片，在微型计算
机中也称为微处理器。
学生活动
复习 引入
（1）计算机发展简史及各阶段主要特点？ （2）简述计算机的特点及性能指标？ 计算机目前在我们的生活中随处可见，那么它们都 有哪些种类呢？
计算机系统的组成教学设计
计算机系统的组成教学设计
（经典版）
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编制时间：____年____月____日
序言
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《计算机的组成》教案精选
用助记符代替二进制代码，易于理解和记忆，但仍需转换为机器语言才能执行。
高级语言
接近自然语言，易于编写和理解，如C、Java、Python等。高级语言编写的程序需通过编译 器或解释器转换为机器语言才能执行。高级语言提高了编程效率，降低了编程难度，是现代 软件开发的主要工具。
04
操作系统原理与实践
Fra Baidu bibliotek 操作系统定义及功能
01
02
03
定义
操作系统是一种系统软件， 它是计算机上的一个关键 组成部分。
功能
操作系统主要负责管理计 算机系统的硬件和软件资 源，控制程序的执行，提 供用户界面等。
重要性
操作系统的好坏直接影响 到计算机系统的性能和用 户的使用体验。
常见操作系统类型及特点
批处理操作系统
分时操作系统
接口。
总线结构
包括数据总线、地址总线和控制 总线，用于在计算机各部件之间 传输数据和地址信息，以及控制
信号。
性能指标
芯片组、扩展槽、接口类型等。
03
计算机软件系统组成
系统软件分类及功能
操作系统
负责管理计算机硬件与软件资源，
提供用户界面，如Windows、
Linux等。
01
设备驱动程序
02 连接计算机硬件和操作系统的软 件，使硬件设备能在操作系统中 正常工作。
计算机的组成教学设计
计算机的组成教学设计
1. 引言
计算机是现代社会中不可或缺的工具，了解计算机的组成结构对于学习和应用计算机至关重要。本教学设计旨在帮助学生系统地学习计算机的组成部分，并理解其工作原理。
2. 教学目标
通过本次教学，学生将能够: - 理解和描述计算机的基本组成部分 - 掌握计算机的工作原理和功能 - 分析计算机硬件和软件之间的关系 - 学会使用适当的技术术语来描述计算机组织和结构
3. 教学内容
3.1 计算机的基本组成部分
•中央处理器（CPU）
•存储器（内存）
•输入设备
•输出设备
•控制器
•总线
3.2 计算机的工作原理
•冯·诺依曼结构
•五大基本运算
•程序与数据的存储与传输3.3 计算机硬件和软件之间的关系
•操作系统
•应用软件
•驱动程序
本教学设计将采用以下方法来达到教学目标：
4.1 讲授
通过讲授相关知识和理论，向学生介绍计算机的组成部分和工作原理。
4.2 示例和演示
使用示例和演示来说明计算机组成部分的功能和工作原理。
4.3 实践操作
让学生亲自操作计算机，通过实践来加深对计算机组成的理解。
4.4 小组讨论
组织学生进行小组讨论，共同解决计算机组成和工作原理的相关问题。
5.1 课堂测试
设计一份课堂测试，用于检查学生对计算机组成和工作原理的理解。
5.2 实践项目
要求学生完成一个实践项目，例如组装一台简单的计算机或编写一
个简单的程序，以展示他们对计算机组成和工作原理的理解。
5.3 个人报告
要求学生撰写个人报告，总结他们在学习计算机组成和工作原理方
面所取得的进展和收获。
6. 参考资料
•Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2018). 计算机组成与设计：硬件/软件接口 (第5版). 机械工业出版社.
计算机的组成教案
计算机病毒与防护
计算机病毒定义
计算机病毒是一种恶意软件，它能够在计算机之间传播，并破坏 或干扰计算机的正常运行。
计算机病毒的传播途径
计算机病毒通常通过电子邮件附件、网络下载、移动存储设备等方 式传播。
计算机病毒的防护措施
为防止计算机病毒的传播，应定期更新防病毒软件，不随意打开未 知来源的邮件和链接，不下载和运行未知来源的程序。
软件开发与维护
软件开发
包括需求分析、设计、编码、测试等阶段， 目标是开发出满足用户需求的软件。
软件维护
包括改正性维护、适应性维护、完善性维护 和预防性维护，以确保软件的正常运行和使 用。
04
计算机网络组成
网络硬件
01
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04
路由器
路由器是网络中的重要设备， 用于连接不同的网络，实现数
据包的转发和路径选择。
02
计算机硬件组成
中央处理器
总结词
中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据 。
详细描述
中央处理器，也称为CPU，是计算机的运算和控制中心。它 负责执行计算机程序中的指令，处理和操作数据，控制计算 机的各个部件协调工作。CPU的性能决定了计算机的整体性 能和运行速度。
存储器
总结词
存储器是计算机中用于存储数据和程序的硬件设备。
中传输和路由。
计算机组成原理项目课程设计
计算机组成原理项目课程设计
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，也是计算机科学与技术学科的基础课之一。作为一个计算机科学与技术专业的学生，我们在学习计算机组成原理的过程中，需要进行一定的实践和项目设计，以加深对课程内容的理解和应用。
计算机组成原理项目课程设计是一种将理论知识与实践技能相结合的学习方式。通过项目设计，我们可以更好地理解计算机组成原理的各个模块，掌握计算机系统的结构和工作原理，培养实践能力和解决问题的能力。
在计算机组成原理项目课程设计中，我们可以选择不同的主题和方向进行设计。例如，我们可以设计一个简单的计算机系统，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等，通过设计和实现这个系统，我们可以深入理解计算机系统的各个组成部分以及它们之间的协作关系。
在项目设计中，我们需要考虑计算机系统的性能、可靠性和安全性等方面的问题。例如，我们可以设计一个高性能的缓存系统，优化计算机系统的访存速度；或者设计一个容错系统，提高计算机系统的可靠性和容错性；还可以设计一个安全系统，保护计算机系统的数据和信息安全。
在计算机组成原理项目课程设计中，我们还可以选择不同的开发工
具和编程语言进行实现。例如，我们可以使用硬件描述语言（HDL）进行硬件设计和实现；或者使用汇编语言进行指令级的编程和实现；还可以使用高级编程语言进行系统级的软件设计和实现。
在项目设计过程中，我们需要进行系统分析和设计，制定合理的实施计划，并按照计划逐步实施和测试。通过项目设计，我们可以提高自己的分析和设计能力，培养解决实际问题的能力，并且加深对计算机组成原理课程的理解和应用。
计算机组成原理项目课程设计
计算机组成原理项目课程设计
计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，旨在介绍计算机硬件系统的组成和工作原理。为了巩固学生对计算机组成原理的理论知识，提高实践能力，通常会设置计算机组成原理项目课程设计。
计算机组成原理项目课程设计是一个综合性的实践项目，旨在让学生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，并在实践中提升解决问题的能力。
在计算机组成原理项目课程设计中，学生需要完成以下几个主要任务：
1. 设计计算机系统的整体架构。学生需要根据计算机组成原理的知识，设计一个简单的计算机系统，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
2. 实现计算机系统的各个部件。学生需要根据设计的计算机系统架构，逐个实现各个部件的功能。例如，设计并实现一个简单的指令集，编写控制器代码等。
3. 进行计算机系统的集成与测试。学生需要将各个部件进行集成，并进行一系列的测试，验证计算机系统的正确性和稳定性。例如，编写测试程序，测试指令的执行结果是否符合预期。
4. 进行性能优化与扩展。学生可以根据自己的兴趣和能力，对设计的计算机系统进行性能优化或扩展。例如，改进指令集，增加硬件资源等。
在计算机组成原理项目课程设计中，学生需要运用所学的计算机组成原理的知识，理解计算机系统的工作原理。通过设计和实现一个简单的计算机系统，学生可以更加深入地理解计算机硬件系统的组成和工作原理，培养解决实际问题的能力。
在计算机组成原理项目课程设计中，学生还可以学习到团队合作和项目管理的能力。通常情况下，计算机组成原理项目课程设计是以小组为单位进行的，学生需要与小组成员共同合作，分工合作，完成项目的各个阶段。
计算机组成原理简明教程课程设计
计算机组成原理简明教程课程设计
1. 课程背景
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门基础课程，课程内容涵盖计算机硬件的组成、运行原理和体系结构等方面，是学生们理解和掌握计算机硬件基本工作原理的必修课程。本课程设计旨在提高学生对计算机硬件体系结构的理解和掌握，以及编写简单汇编程序的能力。
2. 课程目标
本课程设计的目标为：
1.学习计算机硬件组成的基本原理和体系结构；
2.分析计算机系统的层次结构，并理解其运行原理；
3.掌握8086汇编语言的基本指令和程序设计思路；
4.提高学生逻辑思维和问题分析的能力。
3. 课程内容
课程设计的内容包括以下几个方面：
3.1 计算机硬件组成基本原理
介绍计算机硬件的组成和功能，包括CPU、存储器、输入输出设备等硬件元件的功能及其相互关系。
3.2 计算机体系结构
介绍计算机体系结构及其层次结构，包括指令集、寄存器、程序计数器、内存地址和数据总线等基本概念。
3.3 8086汇编语言
介绍8086汇编语言的基本语法、指令系统和程序设计思路，通过实例演示学生如何编写简单汇编程序，例如计算机加法、乘法和阶乘等。
3.4 程序设计思路和问题分析
通过实例分析，引导学生理解程序设计的思路，培养学生分析和解决问题的能力。
4. 课程安排
本课程设计安排10周时间，每周3学时，总计30学时，具体课程安排如下表所示：
课程内容学时安排
计算机硬件组成基本原理2学时
计算机体系结构3学时
8086汇编语言12学时
程序设计思路和问题分析13学时
5. 教学方法
本课程设计采用讲授、分析和实践相结合的教学方法，重点培养学生的实际操作能力。同时，注重与企业实际需求的结合，引导学生合理应用所学知识。
计算机的组成的教案
如键盘、鼠标等，用于将数据和命令输入到 计算机中。
存储器
包括内存和外存，用于存储数据和程序。
输出设备
如显示器、打印机等，用于将计算机处理的 结果输出给用户。
软件系统组成
01
02
03
系统软件
包括操作系统、编译器等 ，是计算机运行的基础软 件。
应用软件
如办公软件、图像处理软 件等，用于满足用户的各 种应用需求。
02
中央处理器（CPU）详解
CPU结构与功能
控制单元（Control Unit）
负责解析指令，控制计算机各部件协同工作。
算术逻辑单元（ALU）
执行算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非等）。
寄存器（Register）
临时存储数据和指令，提高CPU处理速度。
高速缓存（Cache）
位于CPU内部的高速存储器，用于暂时存储频繁访问的数据和指令， 提高处理效率。
编程语言
是人与计算机交流的桥梁 ，用于编写各种程序。
工作原理及基本操作
程序和数据在计算机中以二进制 代码形式存储和处理。
计算机的基本操作包括算术运算 、逻辑运算、数据传输和程序控 制等。
01
计算机采用二进制数制，通过电 路的高低电平表示0和1。
02
03
04
计算机执行程序的过程包括取指 、译码、执行和写回等步骤。
计算机系统的组成教案
计算机系统的组成教案教案：计算机系统的组成
一、教学目标：
1.理解计算机系统的基本组成和工作原理。
2.掌握计算机系统各组成部分的功能和相互关系。
3.能够分析和解决计算机系统中的常见问题。
二、教学内容：
1.计算机系统的概述
-什么是计算机系统？
-计算机系统的基本组成
-计算机系统的工作原理
2.计算机硬件部分
-中央处理器（CPU）的功能和工作原理
-存储器的分类和作用
-输入输出设备的分类和功能
-总线的作用和分类
3.计算机软件部分
-操作系统的作用和功能
-应用软件与系统软件的区别和例子
-开发软件的分类和用途
4.计算机系统的性能指标
-主频和时钟周期
-存储器容量和速度
-I/O传输速率和响应时间
-性能评估和提升的方法
5.计算机系统的问题分析与解决
-硬件故障的常见类型和排除方法
-软件故障的常见类型和解决方法
-网络故障的常见类型和排除方法
三、教学方法：
1.教师讲授结合案例分析的方式进行知识传授，让学生对计算机系统有整体的了解。
2.通过小组讨论、问题分析和案例分析，让学生深入理解计算机系统的组成和工作原理，并能够运用知识解决问题。
3.设计实际案例，让学生在实践中巩固所学知识，加深体会。
四、教学资源：
1.计算机硬件和软件的实物展示或模型。
2.计算机故障案例和解决方法的相关资料。
3.预先准备好的多媒体教学设备。
五、教学评估：
1.设计小组讨论或互动问答，检查学生对计算机系统的理解程度。
2.在实践活动中观察学生的表现，评估他们是否掌握了计算机系统的组成和解决问题的能力。
3.组织小测验，测试学生对于计算机系统基本原理的理解。
课程教案计算机组成原理
课程教案计算机组成原理课程教案：计算机组成原理
教学目标：
1. 理解计算机组成原理的基本概念和理论；
2. 掌握计算机系统结构及其主要组成部分；
3. 了解计算机内部数据传输与控制的基本原理；
4. 掌握计算机数据表示和运算的基础知识；
5. 能够分析和解决计算机硬件设计中的基本问题。教学内容：
一、计算机组成原理概述
1. 计算机组成原理的定义和作用
2. 计算机系统的层次结构
3. 计算机硬件与软件的关系
二、计算机系统结构
1. 冯·诺依曼结构
2. 存储程序与指令执行
3. 控制单元与运算器
4. 输入输出设备和存储器
三、数据传输和控制
1. 内部数据传输的基本原理
2. 控制器的功能与设计原则
3. 输入输出设备的接口设计
四、数据表示和运算
1. 二进制数系统
2. 数字信号的表示与编码
3. 逻辑运算和算术运算
4. 浮点数表示与运算
五、计算机硬件设计
1. 存储器的层次结构与设计
2. 中央处理器的设计与优化
3. 输入输出设备的设计与接口
教学方法：
1. 课堂讲授：教师对计算机组成原理的相关概念和理论进行详细讲解，帮助学生理解和掌握知识；
2. 实验演示：通过实际的计算机硬件实验，展示计算机组成原理在
实践中的应用，加深学生对知识的理解；
3. 分组讨论：鼓励学生自主学习和合作讨论，在小组内共同解决计
算机硬件设计问题，提高问题解决能力；
4. 课堂练习：通过课堂上的练习题，检验学生对计算机组成原理的
掌握情况，加强知识运用能力。
教学评价：
1. 课堂表现：学生的参与度、表达能力和问题解决能力；
2. 实验报告：学生的实验记录和实验结果分析；
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计
一、课程介绍
本课程主要介绍计算机组成原理，包括计算机的结构，功能，性能，介绍CPU，存储器，总线，输入/输出系统，及这些部件之间的工作关系。
二、课程目标
1. 学生能够认识计算机的概念、主要组成部分及功能。
2. 了解计算机基本工作原理，包括CPU，存储器，总线，输入/输出系统，以及这些部件之间的工作关系。
3. 掌握主要软件技术，包括汇编语言，编译语言，操作系统等。
三、内容安排
本课程包括以下主要内容：
1. 计算机基本概念：计算机的构成，计算机系统和计算机网络。
2. CPU：架构、指令集、运算法则和程序控制。
3. 存储器：存储器的类型、特性和性能。
4. 总线：总线的结构、架构及特点。
5. 输入输出系统：计算机系统的输入输出结构、设备接口、通信协议。
6. 汇编语言程序设计：汇编语言基本语法，程序编写及调试。
7. 编译语言程序设计：编译语言程序设计，程序语言、数据结构、程序编写及调试。
8. 操作系统程序设计：操作系统概念、基本功能结构，虚拟存储器，任务调度，工作管理，系统文件管理等。
四、课程评价
课程主要采用学习报告、小组讨论、实验报告等方式进行评价。
计算机组成原理课程设计3篇
计算机组成原理课程设计
第一篇：CPU设计
计算机中心处理器（Central Processing Unit, CPU）
是计算机的心脏，它负责执行指令，完成计算和控制计算机的所有运算和数据传输。在计算机组成原理课程设计中，设计一块CPU是非常重要的一步。
CPU的设计与制作需要有一定的基础和经验。首先，需要了解CPU的工作原理和基本组成，包括寄存器、ALU、控制器
和数据通路等。其次，需要掌握数字逻辑、硬件描述语言和电子工艺制作等知识和技能，以实现CPU的具体功能。
设计一块CPU可分为以下几个步骤：
1.确定CPU的整体架构和指令集。根据需求和实际应用，确定CPU的整体架构和指令集。可以参考现有的CPU设计，并根据实际情况进行优化和改进。
2.编写CPU的硬件描述语言代码。使用硬件描述语言
（如VHDL）编写CPU的硬件描述语言代码，包括寄存器、ALU、控制器和数据通路等。
3.使用仿真工具进行验证。使用仿真工具模拟CPU的运
行过程，验证硬件描述语言代码的正确性和功能实现。
4.设计和制作PCB电路板。将CPU的硬件描述语言代码
转换为PCB电路板设计，并制作出实际的电路板。
5.测试CPU的性能和功能。对制作出的CPU进行测试，
验证其性能和功能可靠性。
CPU的设计和制作是计算机组成原理课程设计中非常关键
的一步，它直接影响到完成整个计算机系统的可靠性和性能。因此，设计和制作一块优秀的CPU需要耐心和实践经验的积累。
第二篇：存储器设计
存储器是计算机系统中重要的组成部分，用于存储数据
和程序。存储器需要具有读、写、删等常见操作，设计一块性能良好和容量适中的存储器是计算机组成原理课程设计的核心内容之一。
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计算机组成课程设计
Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
计算机组成原理课程设计
目录
1.第一部分复杂模型计算机的设计任务 (3)
设计目的 (3)
设计任务 (3)
设计指标 (3)
实验类型 (3)
实验设备 (3)
2.第二部分模型计算机的总体设计 (4)
主要部件的工作原理 (4)
微程序的设计 (5)
微地址转移逻辑的设计 (7)
3.第三部分模型及的组装的调试 (9)
模型机的组装 (9)
模型机的调试 (10)
实验步骤 (11)
4.第四部分附
录 (11)
八位数据原理总图 (12)
微程序流程图 (12)
微程序控制器原理图 (13)
微程序代码表(十六位) (14)
机器码汇............17 编程序 (18)
5.第五部分小
结 (18)
第一部分复杂模型计算机的设计任务一、设计目的：
建立清晰完整的整机概念；
学习设计与调试计算机的基本方法与步骤；
培养严谨的科研风格与独立的工作能力。
二、设计任务：
综合运用所学计算机原理知识，按给定的指令系统
和数据格式，在所提供设备的范围内，设计一台字
长八位的由微程序控制的模型计算机。设计并实现
较为完整的八位模型计算机。
设计微程序控制器的逻辑原理电路图；
设计微地址转移的逻辑电路图；
设计说明书。
三、设计指标：
字长八位；
时钟源MF=QB=1μs;
内存容量不得小于2^8；
指令系统不得小于十四条。要求算术逻辑指令七
条，访问内存和程序控制指令四条、输入输出指令
两条、其他指令一条。
四、实验类型：设计型实验
五、实验设备：
CM++试验仪一台；
双总示波器一台；
集成电路芯片及排线若干。
第二部分模型计算机的总体设计总体设计的主要任务是根据设计要求选出所需要的主要器件，计算机的工作过程实质是不同的数据流在控制信号的作用下，在限定的数据通道中进行传送。数据通路的不同指令所通过的操作过程也不同，机器结构也各不相同。因此对数据通道的设计及其应用也是非常重要的。总体设计的原则是性价比好，尽量使用大规模的集成电路器件，以便大大减少接线的工作量。
一、主要部件的工作原理：
通常把许多寄存器之间传送信息的通道称为“数据通路”。信息从什么地方开始，中间进过哪些寄存器，最后传到哪个寄存器，都要加以控制。这些工作是由称为“操作控制器”的不见来完成的。对数据通路和时序部分，直接使用CM++实验仪器的现成电路。这次设计主要是微程序控制部分。对一台数字计算机基本
可分为两部分，即控制部件和执行部件。微程序控制器就是控制部件，而其他设备相对来讲则是执行部件。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令并且通过反馈线向控制部件反馈情况，以便使用控制部件根据执行部件的状态发出新的命令，保证机器正常运行。
微程序控制器的基本思想，就是仿照通常的解题方法，把操作控制信号编成为指令，存放在E2PROM中，当机器运行时，一条一条的读出这些微指令，从而产生全机所需的各种操作控制信号，是相应部分执行所规定的操作。
二、微程序的设计：
将机器的全部指令系统采用微指令实现的过程，叫做微程序设计。一条机器指令对应一条微指令，本模型机要求至少14条机器指令应对应14条微程序。微程序是由微指令解释执行的。一条机器指令对应一个指令周期。而一条伪指令对应一个CPU周期。微程序的设计包括横向设计和纵向设计。横向设计指的是正确的选择数据通路。保证一条微指令在一个CPU内完成而不发生数据冲突，纵向设计指的是正确的确定后继地址。
①横向设计：
由于指令功能不一样，有的简单，有的复杂，一次他们的指令周期也不一样，但他们都是由取指令周期和执行周期完成。取指周期包括把地址寄存器中的地址送到地址总线上，从内存中读取一条指令，打入指令寄存器中，然后地址寄存器中的地址加一。执行周期：对于访内指令，由于寻址模式不同，因此执行周期也不一样。直接寻址只要两个cpu周期，间接寻址需要三个cpu周期，R2变址和相对寻址则需要四个cpu周期。在算术逻辑指令中，传送指令比较简单，只需要一个cpu周期，其他指令要长一些。
②纵向设计：
由于该设计的后继地址采用判定方式，其通常做法是首先确定微程序分支处的微地址，因为这些分支处需要判别测试。然后再确定其他地址。
③为了向RAM装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作的为程序。
存储器读操作（KRD）：波动总线开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“00”时，按START微动开关,可对RAM进行连续手动读出。
存储器写操作（KWE）:波动总线开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为”01”时，按START微动开
关，可对RAM进行连续写入。
启动程序：波动总线开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为”11”时，按START微动开关，即可转入到第13、01号微地址“取指”指令，启动程序运行。
控制台指令的开关状态SWB、SWA的状态设置：
SWB SWA 控制台指令
0 0 读内存(KRD)
0 1 写内存(KWE)
1 1 启动程序(RP)
④根据以上要求设计数据通路框图，如下所示：
图1 模型及数据通路总框图
三、微地址转移逻辑的设计：
①微地址转移逻辑的设计：微地址6位，用三片双D正
沿触发器（74LS74）组成，并带有预置端和清零端，在不判别测试情况下，微地址寄存器的内容为下条微指令的地址。执行的功能：