计算机组成原理课程设计报告
课程设计报告(计算机组成原理)
课程设计（大作业）报告一、题目分析本次课程设计课题是设计基于微程序控制器的简单计算机设计与实现，宏观上利用CPU、cache、存储器以及一些外设设备来组成一台简单计算机，微观上由运算器、译码电路、和存储器指令用的控制存储器构成。
此次设计要求完成各个指令的格式以及编码的设计，实现各个机器指令的微代码。
本计算机实现的功能有：IN（输入）,OUT（输出），ADD（加法），SUB（减法），STA（存数），JMP（跳转）。
设计进行开始,在了解微程序的基本格式, 及各个字段值的作用后, 按微指令格式参照指令流程图，设计出程序以及微程序，将每条微指令代码化，译成二进制代码表，并将二进制代码转换为联机操作时的十六进制格式文件。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址。
设计的加法和减法中, 被加数和被减数都由调试人员输入, 而加数和减数都从存储器中读取. 最后上机调试，各个功能运行结果正确。
二、基本理论计算机原理图（一）、ALU1、功能及组成它是数据加工处理部。
执行所有的算术运算执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，通常，一个算术操作产生一个运算结果，而一个逻辑操作则产生一个判决。
2、设计图（二）、CPU1、如何执行指令（1）MOV指令a. 程序计数器PC中装入第一条指令地址101b. PC的内容被放到指令总线ABUS上，对指存进行译码，并启动读命令。
c. 从101号地址读出的MOV指令通过指令总线IBUS装入指令寄存器IR。
d. 程序计数器内容加1，变成102，为取下一条指令做好准备。
e. 指令寄存器中的操作码被译码。
f. CPU识别出是MOV指令。
至此，取值周期结束。
g. 操作控制（OC）器送出控制信号到通用寄存器，选择R1作源寄存器，选择R0作目标寄存器。
h. OC送出控制信号到ALU，制定ALU做传送操作。
i. OC送出控制信号，打开ALU输出三态门，将ALU输出送到数据总线DBUS 上。
（任何时候DBUS上只能有一个数据）j. OC送出控制信号，将DBUS上的数据打入到数据缓冲寄存器DR。
计算机组成原理课程设计报告
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实验报告
计算机组成原理课程设计实验报告（1-3）山东大学计算机组成原理课程设计实验一------利用ispEXPERT SYSTEM软件设计四位全加器（一）实验环境：windows 98上的ispEXPERTSYSTEM（二）实验目的：熟悉ispEXPERTSYSTEM的初步使用（三）实验要求：用门电路设计一个一位二进制全加器。
二个加数为a,b,地位进位ci，向高位进位co.进而使用层次化设计思想设计一个四位全加器。
（四）实验步骤：4.1创建新项目4.1.1启动ISPEXPERTSYSTEM。
在windows下，选Lattice Semiconductor 项的ispEXPERTSYSTEM Project Navigator.4.1.2.建立新项目：选择菜单 File选择New Project键入项目名D:\EXP1\wuyupeng.syn4.1.3项目命名：用鼠标双击Untitled。
在 Title 文本框中输入“EXP1 Project”, 并选 OK。
4.2 选择器件：双击ispLSIispLSI5384V-125LB388,你会看到Choose Device 对话框 ( 如下图所示)在 Choose Device 窗口中选择 ispLSI1000 项按动器件目录中的滚动条，直到找到并选中器件 ispLSI 1032E-70LJ84揿 OK 按钮，选择这个器件(各种参数的设置)4.3设计输入：首先设计一个一位全加器，然后以这个器件作为本地器件来使用设计一个四位全加器4.3.1设计一个一位全加器：4.3.1.1原理图命名：选中Source下的NEW选项选中Schematic（确认按OK）输入文件名ADD.SCH进入原理图编辑窗口。
4.3.1.2 在图纸上添加器件：根据逻辑电路知识可知：s=a b ci; co=a*b+（a)*ci;接下来就是根据逻辑原理选择相信的器件来完成逻辑电路的设计，具体方法是：选择Add菜单下的Symbol)然后在各种库中选择所需要的器件4.3.1.3 添加连线：选择Add菜单下的wire项，进入画线状态，单击左键定义连线的左端，将光标移至线的另一端，在此单击左键即可定义这根线。
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]
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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。
计组实验报告（共10篇）
计组实验报告(共10篇)计组实验报告计算机组成原理实验报告一一、算术逻辑运算器1. 实验目的与要求：目的：①掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
②掌握简单运算器的数据传输通道。
③验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运输功能发生器运输功能。
④能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。
要求：完成实验接线和所有练习题操作。
实验前，要求做好实验预习，掌握运算器的数据传送通道和ALU 的特性，并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法。
实验过程中，要认真进行实验操作，仔细思考实验有关的内容，把自己想得不太明白的问题通过实验去理解清楚，争取得到最好的实验结果，达到预期的实验教学目的。
实验完成后，要求每个学生写出实验报告。
2. 实验方案：1．两片74LS181（每片4位）以并/串联形式构成字长为8为的运算器。
2．8为运算器的输出经过一个输入双向三态门（74LS245）与数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别与两个8位寄存器（74LS273）DR1和DR2的输出端相连，DR1和DR2寄存器是用于保存参加运算的数据和运算的结果。
寄存器的输入端于数据总线相连。
3．8位数据D7~D0（在“INPUT DEVICE”中）用来产生参与运算的数据，并经过一个输出三态门（74LS245）与数据总线相连。
数据显示灯（BUS UNIT）已与数据总线相连，用来显示数据总线上所内容。
4．S3、S2、S1、S0是运算选择控制端，由它们决定运算器执行哪一种运算（16种算术运算或16种逻辑运算）。
5．M是算术/逻辑运算选择，M＝0时，执行算术运算，M＝1时，执行逻辑运算。
6．Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0(低电平)，表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1，Cn=1(高电平)，表示无进位。
逻辑运算与进位无关。
7．ALU-B是输出三态门的控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
计算机组成原理实验报告精品9篇
计算机组成原理实验报告课程名称计算机组成原理实验学院计算机专业班级学号学生姓名指导教师20年月日实验一：基础汇编语言程序设计实验1实验目的●学习和了解TEC-XP+教学实验监控命令的用法;●学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统;●学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编程序设计。
2实验设备及器材●工作良好的PC机;●TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。
3实验说明和原理实验原理在于汇编语言能够直接控制底层硬件的状态，通过简单的汇编指令查看、显示、修改寄存器、存储器等硬件内容。
实验箱正如一集成的开发板，而我们正是通过基础的汇编语言对开发板进行使用和学习，过程中我们不仅需要运用汇编语言的知识，还需要结合数字逻辑中所学的关于存储器、触发器等基本器件的原理，通过串口通讯，实现程序的烧录，实验箱与PC端的通讯。
4实验内容1)学习联机使用TEC－XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC；2)学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件；3)使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储内容、E命令修改存储内容；4)使用A命令写一小段汇编程序，U命令反汇编输入的程序，用G命令连续运行该程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行情况。
5实验步骤1)准备一台串口工作良好的PC机器;2)将TEC-XP+放在实验台上,打开实验箱的盖子,确定电源处于断开状态;3)将黑色的电源线一段接220V交流电源,另一端插在TEC-XP+实验箱的电源插座里;4)取出通讯线,将通讯线的9芯插头接在TEC-XP+实验箱上的串口"COM1"或"COM2"上,另一端接到PC机的串口上;5)将TEC-XP+实验系统左下方的六个黑色的控制机器运行状态的开关置于正确的位置,再找个实验中开关应置为001100(连续、内存读指令、组合逻辑、联机、16位、MACH),6)控制开关的功能在开关上、下方有标识;开关拨向上方表示"1",拨向下方表示"0","X"表示任意,其他实验相同;7)打开电源,船型开关盒5V电源指示灯亮;8)在PC机上运行PCEC16.EXE文件,根据连接的PC机的串口设置所用PC机的串口为"1"或"2",其他的设置一般不用改动,直接回车即可; （8）按一下"RESET"按键,再按一下"START"按键,主机上显示：6实验截图及思考题【例3】计算1到10的累加和。
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班级：计算机________ 班姓名： _________ 学号:完成时间：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该模型机指令系统的特点：1. 模型机总体结构COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。
其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。
微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。
模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。
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，用指令码作为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。
计算机组成原理课程设计报告模板
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.
计算机组成原理课程设计报告班级：计算机班姓名：学号：完成时间：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该模型机指令系统的特点：1.模型机总体结构COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。
其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。
微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。
模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。
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，用指令码作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。
计算机组成原理课程设计报告
学号：课程设计题目硬件加减法器的设计教学院计算机学院专业计算机科学与技术班级姓名指导教师年月日课程设计任务书2012～2013学年第 1 学期学生姓名：专业班级：指导教师：工作部门：一、课程设计题目硬件加减法器的设计二、课程设计内容（含技术指标）1．利用QUARTUS软件设计8位的补码加减法电路。
方案一：用原理图设计法设计8位行波进位加减法器。
方案二：用原理图设计法设计8位超前进位加法器。
方案三：用VHDL设计法设计8位加减法器。
2. 输入两个8位数据分别存放在A、B寄存器中，通过计算，将结果Y以十进制显示在数码管上，并判断是否产生溢出，用V表示，如果溢出，使蜂鸣器报警。
总体框图参考下图：三、进度安排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，进行测试5.2013年1月11日，成果验收，进行答辩四、基本要求1.能够熟练掌握计算机中补码加法减法的计算方法及溢出判断方法；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。
目录1 课程设计概述 (5)1.1课设目的 (5)1.2设计任务 (5)1.3设计要求 (5)2 实验原理与环境 (6)2.1实验原理 (7)2.2实验环境 (8)3 总体方案设计 (8)3.1需求分析 (9)3.2硬件设计 (9)3.3软件设计 (12)4 实验过程与调试 (15)4.1仿真XXX (15)4.2主要故障与调试 (16)4.3实验流程图 (17)5 设计总结与心得 (18)5.1课设总结 (18)5.2课设心得 (18)参考文献 (18)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。
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（中央处理器--微程序控制器设计）
“计算机组成原理”课程设计报告微程序控制器的设计一、设计思路按照要求设计指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，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。
从而可以想到如下指令： （１）24位控制位分别介绍如下：位控制位分别介绍如下： XRD XRD ：： 外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。
定外设读数据。
EMWR EMWR：： 程序存储器EM 写信号。
写信号。
EMRD EMRD：： 程序存储器EM 读信号。
读信号。
PCOE PCOE：： 将程序计数器PC 的值送到地址总线ABUS 上。
上。
EMEN EMEN：： 将程序存储器EM 与数据总线DBUS 接通，由EMWR 和EMRD 决定是将DBUS 数据写到EM 中，还是从EM 读出数据送到DBUS DBUS。
IREN IREN：： 将程序存储器EM 读出的数据打入指令寄存器IR 和微指令计数器uPC uPC。
EINT EINT：： 中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。
中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。
ELP ELP：： PC 打入允许，与指令寄存器的IR3IR3、、IR2位结合，控制程序跳转。
转。
MAREN MAREN：将数据总线：将数据总线DBUS 上数据打入地址寄存器MAR MAR。
MAROE MAROE：将地址寄存器：将地址寄存器MAR 的值送到地址总线ABUS 上。
上。
OUTEN OUTEN：将数据总线：将数据总线DBUS 上数据送到输出端口寄存器OUT 里。
里。
STEN STEN：： 将数据总线DBUS 上数据存入堆栈寄存器ST 中。
中。
RRD RRD：： 读寄存器组读寄存器组R0-R3R0-R3，寄存器，寄存器R?R?的选择由指令的最低两位决定。
的选择由指令的最低两位决定。
的选择由指令的最低两位决定。
《计算机组成原理》课程设计报告
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
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1
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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。
存储器的设计和制作需要掌握数字电路设计、电子工艺制作和人机交互等知识和技能。
下面是存储器设计的主要步骤：1.确定存储器的类型和容量。
根据实际需要和使用场景，确定存储器的类型和容量，包括SRAM、DRAM、FLASH等。
2.设计存储器的电路和控制线路。
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姓名：班级：学号：指导老师：年月日目录第一章课程设计任务概述 (1)1.1课设目的 (1)1.2 课设任务 (1)第二章题目解答 (2)2.1指令的执行流程 (2)2.1.1“异或”指令 (2)2.1.2 读取指令 (3)2.1.3 “JMP”指令 (4)2.2存储器 (4)2.3计算机运算器 (5)2.4硬件系统 (12)2.4.1输入设备 (12)2.4.2输出设备 (13)2.4.3存储器 (13)2.4.4运算器 (13)2.4.5控制器 (13)2.4.6采用门电路设计一个8位的全加器电路 (14)2.4.7 定点补码加减法装置逻辑框图 (14)2.5运算器的组成及设计 (15)第三章个人总结 (20)4.1主要结论 (20)4.2 对实训的认识 (20)参考文献 (21)第一章课程设计任务概述1.1课设目的通过课程设计，掌握计算机硬件的基本工作原理，并能利用所学知识，完成课设内容。
理解计算机基本构造以及微观操作。
对指令在计算机内部的执行过程进行深入了解，掌握存储器中的地址变换等。
1.2 课设任务1参考给出的或者课本上的计算机的硬件（应有中断功能）组成，写出完成下面给定的指令格式的指令的执行流程；（1）累加器内容完成“异或”运算“异或”指令的指令格式操作码 DR SR（2）把一个内存单元中的内容读到所选择的一个累加器中。
操作码 DR SR(3)以下五条机器指令为选做题目，给出指令执行流程（选做要求：(组号mod5)+1=红色题目编号）：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT（输出）、JMP（无条件转移），其指令格式如下：助记符机器指令码说明①IN 0000 0000 “I NPUT DEVICE”中的开关状态→R0②ADD addr 0001 0000 ×××× R0+[addr] →R0③STA addr 0010 0000 ×××× R0→ [addr]④OUT addr 0011 0000 ×××× [addr] →BUS⑤JMP addr 0100 0000 ×××× addr→PC注释：本小组为第四组，选做题目为52要求用128K×16位的SRAM芯片设计512K×16位的存储器，SRAM芯片有两个控制端：当 CS 有效时该片选中。
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。
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计算机组成原理课程设计报告文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）南通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课题名模型计算机的设计与实现班级计123班姓名流星雪雨学号指导教师顾辉日期目录1 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。
2 设计内容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。
3 设计要求（1）对指令系统中的各条指令进行分析，得出所需要的占领周期与操作序列，以便确定各器件的类型和数量；（2）设计总框图草图，进行各逻辑部件之间的互相连接，即初步确定数据通路，使得由指令系统所要求的数据通路都能实现，并满足技术指标的要求；（3）检查全部指令周期的操作序列，确定所需要的控制点和控制信号；（4）检查所设计的数据通路，尽可能降低成本，简化线路，优化性能。
以上过程可以反复进行，以便得到一个较好的方案。
4 数据格式与指令系统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 21指令系统本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：7 6543210INADDSTAOUTJMPIN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。
5 设计原理与电路图(包括总框图、微程序控制器的逻辑图、电路图和封装图)总的逻辑框图：通过这个逻辑框图，可以看出整个模型机的设计主要是微程序控制器，PC计数器，时序产生器三个部分，然后再结合前面的设计好的控制器和存储器的部分，就可以设计好这个模型机的逻辑图。
微控制信号说明：nROM_BUS：ROM数据输出到总线控制信号，低电平有效。
nRAM_BUS：RAM数据输出到总线控制信号，低电平有效。
m：加、减法选择控制信号，为1做加法，为0做减法。
nSW_BUS：数据输入到总线控制信号，低电平有效。
LDN：PC置数控制信号，低电平有效。
nCS：RAM片选信号。
（此信号的有效值根据所用RAM器件特性来定）WE：RAM写信号，高电平时做写操作。
LDR0：数据打入R0锁存控制信号，脉冲上升沿有效。
LDDR1：数据打入R1锁存控制信号，脉冲上升沿有效。
LDDR2：数据打入R2锁存控制信号，脉冲上升沿有效。
LDIR：数据打入IR锁存控制信号，脉冲上升沿有效。
LDPC：数据打入PC锁存控制信号，脉冲上升沿有效。
LDAR：数据打入AR控制信号，脉冲上升沿有效。
nALU_BUS：运算器ALU结果输出到总线控制信号，低电平有效。
nPC_BUS，低电平有效。
nR0_BUS，低电平有效。
以下封装成的芯片的信号不再赘述。
微程序控制器：地址转移逻辑图封装成芯片：对其生成波形文件如下：由波形文件可以总结看出clr是总的清零端，当其为零时输出始终为0，当其为1时，逻辑地址转移器正常工作，T2，T4为脉冲控制端，上升沿有效。
当PRN的控制端为1时，输入等于输出，当PRN的控制端为0时，输出始终为1，p1端则是指令的译码端，当其为1时，指令产生译码，根据指令的操作码来确定指令执行的第一条微指令的地址。
当p1端为0时不译码，直接指向下一条微指令的地址。
微程序控制器逻辑图封装成芯片：对该图进行波形文件测试:分析波形文件可以得出：通过给定指令操作码，可以看出我设计的微指令的微命令信号的情况。
之后的总得电路图不再显示每条指令的微命令信号。
PC计数器封装成芯片：对其产生波形文件：分析该波形文件可以得出:LDPC是计数端，默认从00开始计数，每次经过CLK的上升沿脉冲计数器进行+1操作。
LDN为置数控制端，当其为1时，计数器将从设置的数据值开始进行+1计数。
时序产生器封装成芯片：对其产生波形文件：分析波形文件可以得出：当控制端startup为0时，stop为0或者1时都会产生正确的时序电路，产生时序信号对通路的部件加以控制，以避免单总线上各个部件之间数据传输产生冲突，一个CPU周期包含4个时钟脉冲，四个时钟脉冲依次产生。
一条微指令如果需要同时使用两个或以上的脉冲信号时，一定要注意脉冲信号的产生的先后顺序。
当控制端startup为1时，stop为0时，则会停止脉冲信号的产生。
总的逻辑组成图（运算器和存储器不再说明）：逻辑图及波形文件对其产生波形文件：初始化数据微指令的储存情况（十六进制表示）：ROM的初始化数据（存放指令操作码）：RAM的初始化数据（存放操作数地址以及操作数）：指令的具体分析IN指令：PC计数器+1，此时为01，执行第01条微指令，从ROM中取出操作码20H通过P字段译码转到第09条微指令,将输入的数据送到R0中，执行公操作。
ADD指令：PC为02H，从ROM的02单元取出操作码40H通过译码转移到第10条微指令从RAM的02H单元取出操作数的地址08H送到AR寄存器，接着第3条微指令从RAM的08单元取出操作数13H送到DR1，执行第四条微指令将R0寄存器中的数送到DR2，执行第5条微指令将和数送到R0，执行公操作。
STA指令：PC为03H，从ROM的03单元取出操作码60H通过译码转移到第11条微指令，从RAM的03H单元中取出操作数地址09H，送到寄存器AR，执行第6条微指令将R0中的数据存放到RAM的09H地址单元中，执行公操作。
OUT指令：PC为04H，从ROM的04单元取出操作码80H通过译码转移到第12条微指令，从RAM的04H单元中取出操作数地址09H，送到寄存器AR，执行第7条微指令将RAM的09H地址单元的数输出到总线上去，执行公操作。
JMP指令：PC为05H，从ROM的05单元取出操作码A0H通过译码转移到第13条微指令，从RAM的05H单元中取出操作数地址0AH，送到寄存器AR，执行第8条微指令将PC计数器的值置数为0AH单元的数值01，执行公操作。
6 微程序流程图、代码表微程序流程图：代码表：微指令分析：其中00微指令是默认开始的，从储存器中取出第一条微指令。
01—02表示的是公操作指令，就是从ROM中取出每条指令的操作码，P1字段为1，进行译码操作，找到对应的微指令的地址。
每次都是让其跳转到第八条指令的后面去寻找正确的微指令地址。
第9条表示的是IN指令的微指令，第10,3,4,5表示的是ADD指令的微指令，第11,6表示的是STA指令的微指令，第12,7表示的是OUT指令的微指令，第13,8表示的是JMP指令的微指令，其中JMP指令对PC计数器进行置数，使其模型机转移到IN指令如此循环的执行。
每一条微指令的后5位通过P1字段的控制用来指示下一条微指令的地址，其他各个数据位相应的各个器件的控制信号。
7系统调试情况(1）一开始并没有对D触发器有很深刻的认识，所以对其的控制端的作用不是很了解，以致对整个地址逻辑转移图没有完全理解。
然后我通过对单独的一个D触发器进行波形测试调试，通过结果分析出D触发器各控制端的作用，并完全理解逻辑地址转移的情况。
我通过译码端P字段让指令操作码与普通逻辑地址0100B进行译码得出新的逻辑地址，方便微指令的执行。
(2）对于在画逻辑电路图时，一定要注意，如果要用总线对相同类型的控制端进行集合，总线的命名一定要和集合中的相同，而且属于同一个总线的命名一定要一致，不同的总线的命名一定不能相同。
在这一方面我也有栽过很大的跟头。
(3）在设计微指令的时候，如果一条微指令使用了不同的时钟脉冲，一定有注意时钟脉冲的先后关系。
(4）在创建MIF文件时一定要注意地址单元和数据单元的进制位，不能搞混，要在正确的地址单元中写入正确的数据值。
(5）每次在进行波形文件的调试的时候，要首先更新一下更改过的的MIF 文件才能有作用，否则是在以前的MIF文件下的生成的波形文件。
(6）在PC计数器中要注意每次计数和置数的条件，以及时钟脉冲的设置。
在这里我还是弄得不太明白，还需要进一步的了解和研究。
8 设计总结与体会在这短短的一周时间内，我通过自己的不断学习和在老师的指导与同学的帮助下，终于成功的完成了这个课程设计，虽然时间很紧张，但是在这个过程中我还是学习到了很多的东西。
在设计的过程中我深深地体会到看起来不难的东西其实设计起来是相当复杂的，万万不能眼高手低，而且必须要有足够的耐心才能做得好做得完美。
由于时间有限，我只是按照课程设计的要求设计出了5条指令。
而且指令设计的浅显易懂，在之后有兴趣的话我会设计出多的指令出来，从而进一步发现问题解决问题，对计算机组成原理做更深的了解和研究。
我在设计的过程中将指令的操作码放到了ROM的存储器中，将指令的操作数地址和数据值放到了RAM的存储器中，这样可以方便分析和各项操作的正确进行，可是不利于计算机的存储工作。
在后续的工作中，可以考虑把他们放在一起，这样就更加结合实际需要。
在老师的指导和交流中，发现我的指令的储存方式不对，在计算机中无法将指令的操作码和操作数的地址放到不同的存储器中，计算机无法实现，必须把他们放到同一个存储器中并且指令的操作码和操作数要在相邻的地址单元中。
在后续的工作中我会加以改正和优化的。
在整个课程设计中，与同学互帮互助，团队合作能力也是至关重要的，当然最主要的还是自己要肯下功夫，肯花时间在这上面。
9 参考文献[1] 白中英.《计算机组成原理(第五版)》[M].科学出版社， 139—183[2] 康华光.《电子技术基础（第五版）》[M].高等教育出版社， 127—318。