计算机组成原理课程设计
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、教学目标1. 了解计算机硬件系统的组成及功能2. 掌握数据的表示和运算方法3. 理解存储器的层次结构和工作原理4. 掌握中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标5. 了解计算机的输入输出系统及其接口技术二、教学内容1. 计算机硬件系统计算机的组成输入输出设备存储器中央处理器（CPU）2. 数据的表示和运算数制转换计算机中的数据类型算术运算逻辑运算3. 存储器层次结构随机存储器（RAM）只读存储器（ROM）硬盘存储器虚拟存储器4. 中央处理器（CPU）CPU的组成和结构指令集和指令系统指令执行过程CPU性能指标5. 输入输出系统输入输出设备I/O接口技术中断和直接内存访问（DMA）总线和接口三、教学方法1. 采用讲授法，讲解基本概念、原理和方法。
2. 结合实例分析，让学生更好地理解计算机组成原理。
3. 使用实验和实训，培养学生的实际操作能力。
4. 开展课堂讨论和小组合作，提高学生的分析和解决问题的能力。
四、教学资源1. 教材：《计算机组成原理》2. 课件：PowerPoint或其他教学软件3. 实验设备：计算机、内存条、硬盘等4. 网络资源：相关在线教程、视频、论文等五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业、实验报告等（30%）2. 期中考试：测试计算机组成原理的基本概念、原理和方法（30%）3. 期末考试：综合测试计算机组成原理的知识点和实际应用（40%）六、教学安排1. 课时：共计48课时，每课时45分钟。
第一章：8课时第二章：6课时第三章：10课时第四章：10课时第五章：4课时第六章：6课时第七章：6课时第八章：4课时第九章：4课时第十章：4课时2. 教学方式：讲授、实验、课堂讨论、小组合作等。
七、教学重点与难点1. 教学重点：计算机硬件系统的组成及功能数据的表示和运算方法存储器的层次结构和工作原理中央处理器（CPU）的工作原理和性能指标输入输出系统及其接口技术2. 教学难点：存储器的工作原理中央处理器（CPU）的指令执行过程输入输出系统的接口技术八、教学进度计划1. 第一周：计算机硬件系统概述2. 第二周：数据的表示和运算3. 第三周：存储器层次结构4. 第四周：中央处理器（CPU）5. 第五周：输入输出系统6. 第六周：综合练习与实验九、教学实践活动1. 实验：实验一：计算机硬件组成认识实验二：数据表示与运算实验三：存储器测试实验四：CPU性能测试实验五：输入输出系统实验2. 课堂讨论：讨论话题：计算机硬件技术的未来发展讨论形式：小组合作、课堂分享1. 课程结束后，对教学效果进行自我评估和反思。
微型计算机组成原理课程设计
微型计算机组成原理课程设计1. 设计概述本课程设计是针对微型计算机组成原理课程的一个实践性设计。
设计内容包括微型计算机的CPU、存储器、输入输出接口等基本组成部分。
设计通过采用Verilog语言进行仿真和验证，以加深学生对微型计算机硬件实现的理解和应用。
2. 设计目标通过本课程设计，学生应该掌握以下能力：1.掌握微型计算机的CPU、存储器、输入输出接口等基本组成部分的工作原理和设计方法；2.熟练掌握Verilog语言进行硬件设计的方法；3.能够进行微型计算机硬件实现的仿真和验证。
3. 设计背景随着信息技术的迅速发展，微型计算机已经成为了我们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
因此，对微型计算机的组成原理进行深入的理解和掌握，不仅有利于扩展个人技能和知识面，也具有重要的实际意义。
本课程设计旨在通过实践的方式，让学生更加深入地理解微型计算机的组成原理和实现方法，并能够应用所学知识进行微型计算机硬件的仿真和验证。
4. 设计内容4.1 CPU设计本设计通过Verilog语言进行CPU的设计。
学生需要掌握Verilog语言的基本语法和硬件设计方法，设计一个简单的CPU模块，并进行仿真和验证。
CPU的设计包括以下步骤：1.确定CPU的指令系统；2.设计CPU的指令格式和寻址方式；3.根据指令系统设计CPU的控制逻辑；4.设计ALU模块进行算术逻辑运算；5.设计寄存器模块进行数据存储和传输；6.进行仿真和验证。
4.2 存储器设计本设计通过Verilog语言进行存储器的设计。
学生需要掌握Verilog语言中的存储器模块的设计方法，设计一个简单的存储器模块，并进行仿真和验证。
存储器的设计包括以下步骤：1.确定存储器的存储结构和存储单元大小；2.设计存储器读写控制逻辑；3.进行仿真和验证。
4.3 输入输出接口设计本设计通过Verilog语言进行输入输出接口的设计。
学生需要掌握Verilog语言中的输入输出接口模块的设计方法，设计一个简单的输入输出接口模块，并进行仿真和验证。
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》教案
《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 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核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。
通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。
1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。
二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。
2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。
2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。
2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。
2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。
三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。
3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。
3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。
五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。
5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。
5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。
计算机组成原理实验及课程设计课程设计
计算机组成原理实验及课程设计前言计算机组成原理课程是计算机科学与技术专业的核心课程，是培养学生计算机系统硬件方面的基础理论和实践技能的重要课程。
其中，计算机组成原理实验及课程设计是该课程的重要组成部分。
本文将围绕该课程设计展开，介绍该课程的实验及课程设计的内容、目的和实施方法。
实验内容计算机组成原理实验是学生对于课堂理论学习的巩固与实践，其内容包括以下主要实验：1. 数据通路实验数据通路实验是将计算机内部各功能部件（如寄存器、ALU、控制器等）之间的数据流动情况进行分析、了解与掌握。
实验采用VHDL硬件描述语言，通过Quartus II软件进行电路设计和仿真，最终通过FPGA验证实验结果。
2. 单周期CPU实验单周期CPU实验是针对数据通路实验的基础进行拓展，实现完整的计算机CPU 功能。
实验使用Verilog HDL描述单周期MIPS指令集CPU，掌握计算机指令的执行过程，了解指令执行的时间和机器周期、时序控制以及数据传输问题。
3. 多周期CPU实验多周期CPU实验是在单周期CPU实验的基础上进行深入拓展，实现更加高效、复杂的CPU功能。
实验使用Verilog HDL描述多周期MIPS指令集CPU，掌握多周期CPU的时序控制、流水线操作、数据冲突处理等相关问题，深入研究CPU性能优化技术。
4. 总线实验总线实验是针对计算机内部各个部件之间数据传输的技术问题进行研究，实验设计并实现一个通用总线结构。
实验中将涉及到总线的基础知识、总线协议的分析、总线结构的设计及实现，熟悉总线设计原理、总线的基本特性和数据交换的逻辑流程。
课程设计计算机组成原理课程设计是对于理论与实践知识的融合，其内容主要包括以下几部分：1. 计算机硬件设计通过计算机硬件设计，学生将在实践中巩固计算机硬件方面的知识，加深对计算机硬件工作原理的理解和掌握。
学生需要根据自己的设计目标和要求，按照计算机硬件设计的流程进行设计，最终完成指定任务。
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计一、设计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，旨在培养学生对计算机硬件组成和工作原理的深刻理解。
通过课程设计，学生可以巩固和应用所学的知识，提高解决实际问题的能力。
二、设计目标本次计算机组成原理课程设计的目标是让学生通过实践，加深对计算机硬件组成和工作原理的理解，培养学生的设计和实现能力。
具体目标包括：1. 设计并实现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. 熟悉计算机指令系统的设计与实现，包括指令的编码、解码和执行过程。
3. 学会使用硬件描述语言（如VHDL）进行计算机硬件的设计和仿真。
4. 掌握计算机系统的性能评估方法，包括指令周期、时钟频率等。
三、设计内容本次计算机组成原理课程设计的内容为设计并实现一个简单的基于冯·诺依曼结构的计算机系统。
具体设计内容包括以下几个方面：1. 计算机系统的总体设计根据冯·诺依曼结构的原理，设计计算机系统的总体框架。
包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
2. 指令系统的设计与实现设计并实现一个简单的指令系统，包括指令的编码、解码和执行过程。
指令集可以包括算术运算、逻辑运算、数据传输等常见指令。
3. 中央处理器（CPU）的设计与实现设计并实现一个简单的中央处理器，包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元等。
通过对指令的解码和执行，实现计算机的基本功能。
4. 存储器的设计与实现设计并实现一个简单的存储器模块，包括指令存储器和数据存储器。
通过存储器的读写操作，实现程序的加载和数据的存储。
5. 输入输出设备的设计与实现设计并实现一个简单的输入输出设备，如键盘和显示器。
通过输入输出设备，实现用户与计算机系统的交互。
6. 系统性能评估对设计的计算机系统进行性能评估，包括指令周期、时钟频率等指标的测量和分析。
通过性能评估，优化计算机系统的性能。
四、设计步骤本次计算机组成原理课程设计的步骤如下：1. 确定设计的整体框架和目标，明确设计的内容和要求。
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。
6. 教学评价本课程设计的教学评价方式包括课堂考勤、作业实验、期中测验、期末实验和报告等几个方面，帮助学生巩固所学知识，发现和解决问题。
7. 结束语计算机组成原理是计算机专业的基础课程，对于提高学生的计算机理论基础、培养实际操作能力具有非常重要的意义。
东北大学计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计报告班级：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总体概述：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，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。
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
计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计一、课程背景计算机组成原理是一门涉及计算机硬件设计、结构原理及计算机工作原理的课程，通过本课程的学习，学生们可以掌握计算机系统的功能，掌握计算机系统结构及其各部分的功能特征等，为学习计算机学科的其他课程打下基础。
二、课程教学内容1. 计算机组成原理掌握计算机组成原理，以及不同分类方式下的计算机架构。
2. 计算机硬件系统的基础掌握计算机硬件系统的结构和功能，以及计算机硬件系统的技术特征和性能指标。
3. 掌握计算机组成与控制的基本原理掌握计算机组成原理，以及计算机控制的基本原理，包括计算机控制的思维方式和算法。
4. 计算机性能分析掌握计算机性能分析的基本知识，包括性能分析的概念、原理和方法及性能分析的工具等。
5. 计算机组成原理的实际应用通过课程设计，锻炼学生的计算机组成原理的实际应用能力，帮助学生在计算机设计过程中更好地使用计算机组成原理的技术。
三、课程教学安排1. 学习理论在本课程中，首先通过课堂讲解和实验室实习，学习相关理论知识，掌握计算机组成原理的基本概念、结构及性能分析的原理、计算机控制的基本原理及方法等。
2. 课程设计通过课程设计，锻炼学生的计算机组成原理的实际应用能力。
课程设计的内容包括：设计一个计算机系统结构，确定各部分的功能特点和性能指标；分析计算机性能，比较不同设计方案的优劣；分析计算机控制的基本原理，设计一个计算机控制系统；应用计算机组成原理设计一个系统等。
四、课程考核根据本课程实际教学情况，实行期中考试和期末考试相结合的考核制度，比重分别为50%和50%。
期中考试着重考查学生理论知识，期末考试着重考查学生的应用能力，两次考试比重相当，有助于引导学生良好的学习状态。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案教学目标：1.了解计算机的基本组成结构和工作原理；2.掌握计算机硬件组成部分的功能、特点和工作原理；3.了解计算机内部数据的表示和处理方式；4.掌握计算机软件与硬件之间的协作关系。
教学内容：1.计算机的基本组成结构和工作原理；2.计算机硬件组成部分的功能、特点和工作原理；3.计算机内部数据的表示和处理方式；4.计算机软件与硬件之间的协作关系。
教学过程：一、导入（10分钟）通过提问和引入相关问题，引起学生对计算机组成原理的兴趣，激发学习动机。
二、知识讲解（30分钟）1.计算机的基本组成结构和工作原理（10分钟）-计算机的五大组成部分：中央处理器、存储器、输入设备、输出设备、控制器；-计算机的工作原理：采用冯·诺依曼体系结构，以程序控制和数据流动为主要特征。
2.计算机硬件组成部分的功能、特点和工作原理（10分钟）-中央处理器（CPU）：运算和控制的核心，包括运算器和控制器；-存储器：存储数据和程序的地方，包括主存储器和辅助存储器；-输入设备：将外部数据输入计算机，如键盘、鼠标、扫描仪等；-输出设备：将计算机处理结果输出到外部，如显示器、打印机、扬声器等；-控制器：指挥各部件进行协调工作，实现程序的执行。
3.计算机内部数据的表示和处理方式（5分钟）-二进制表示：计算机只能理解二进制代码；-补码表示：用于表示有符号数，简化了数据的加减运算；-浮点数表示：用于表示实数，采用指数和尾数的形式。
4.计算机软件与硬件之间的协作关系（5分钟）-系统软件：提供计算机基本功能和资源管理，如操作系统；-应用软件：为用户提供各类应用功能和服务，如文字处理软件、图像处理软件等；-编译器和解释器：将高级语言程序翻译成机器语言的工具。
三、实践操作与讨论（30分钟）1.分组讨论：请学生分组，针对不同的硬件组成部分，讨论其功能、特点和工作原理，并给出实际例子进行说明。
2.实际操作：将学生分组进行实际操作，通过拆装计算机硬件组件的过程，加深对计算机硬件组成部分的理解和认识。
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生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，并了解各部件的功能和工作原理。
2. 使学生了解并理解计算机的指令系统，包括指令的种类、格式和执行过程。
3. 帮助学生理解计算机的性能指标，如主频、缓存、运算速度等，并学会分析不同硬件配置对计算机性能的影响。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力，例如根据需求选择合适的计算机硬件配置。
2. 提高学生的动手实践能力，通过组装和拆解计算机硬件，加深对计算机组成原理的理解。
3. 培养学生查阅资料、自主学习的能力，以便在课后拓展相关知识。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机科学的兴趣和热情，激发他们探索计算机技术发展的积极性。
2. 增强学生的团队合作意识，通过小组讨论和实践活动，学会与他人合作共同解决问题。
3. 引导学生关注计算机技术在生活中的应用，认识到科技对社会的推动作用，培养创新精神和责任感。
本课程针对高中年级学生，结合计算机组成原理的教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行后续的教学设计和评估。
课程性质为理论联系实践，注重培养学生的实际操作能力和创新思维。
在教学内容上，紧密联系课本知识，突出重点，使学生能够在实践中掌握计算机组成原理的相关知识。
二、教学内容1. 计算机硬件基本组成- 课本第二章：介绍CPU、内存、硬盘、输入输出设备等硬件的基本概念、功能及工作原理。
- 教学大纲：安排2课时，通过讲解、图示和实物展示，使学生了解各硬件部件的作用及相互关系。
2. 计算机指令系统- 课本第三章：讲解指令的种类、格式和执行过程，以及指令系统的发展。
- 教学大纲：安排2课时，通过实例分析、指令执行流程图解，帮助学生理解计算机指令系统的基本原理。
3. 计算机性能指标与硬件配置- 课本第四章：介绍计算机性能指标，分析不同硬件配置对计算机性能的影响。
- 教学大纲：安排2课时，结合实际案例，让学生学会分析硬件配置对计算机性能的影响，并能根据需求选择合适的硬件配置。
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完整版
目录1 需求分析 (1)1.1课程设计目的 (1)1.2课程设计内容及要求 (1)1.3TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统特点 (2)1.4微指令格式分析 (2)1.5指令译码电路分析 (5)1.6寄存器译码电路分析 (6)1.7时序分析 (7)2 总体设计 (9)2.1数据格式和机器指令描述 (9)2.2机器指令设计 (11)3 详细设计 (16)3.1控制台微程序流程的详细设计 (16)3.2运行微程序流程的详细设计 (19)4 实现阶段 (31)4.1所用模型机数据通路图及引脚接线图 (31)4.2 测试程序及结果 (33)心得体会 (35)参考资料 (36)1 需求分析1.1 课程设计目的本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。
目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。
1.2 课程设计内容及要求基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。
设计过程中要求考虑到以下各方面的问题：（1）指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）；（2）数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）；（3）存储器划分（指令，数据）；（4）寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）；（5）指令格式（单字节，双字节，多字节）；（6）指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输入／输出）。
要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA）。
计算机组成原理第三版教学设计
计算机组成原理第三版教学设计一、教学目标本教学设计主要针对计算机组成原理课程的学生。
通过本课程的学习，学生能够了解计算机的基本组成部分，理解计算机的运行原理，掌握计算机各个组成部分的功能和工作原理，能够对计算机进行简单的硬件和软件维护。
二、教学内容和方法1. 教学内容本课程主要涵盖以下内容：1.计算机的基本组成部分和层次结构2.计算机内存和存储器3.计算机中央处理器4.计算机的输入输出系统5.计算机总线和I/O系统2. 教学方法本课程采用以下教学方法：1.讲授理论知识：通过教师的讲授，向学生介绍计算机组成原理的相关理论知识。
2.实验教学：通过实验室实践，让学生亲手操作计算机硬件，加深对计算机组成原理的理解。
3.互动教学：通过课堂讨论和交流，促进学生之间的互动交流，激发学生的学习兴趣和积极性。
4.自主学习：通过布置相关阅读资料和作业，让学生自主学习和独立思考。
三、教学重点和难点1. 教学重点本课程的教学重点是：1.掌握计算机的基本组成部分和层次结构；2.理解计算机内存和存储器的工作原理；3.掌握计算机中央处理器的组成和工作原理；4.理解计算机输入输出系统的功能和原理；5.了解计算机总线和I/O系统的工作方式。
2. 教学难点本课程的教学难点是：1.深入理解计算机内部各个组成部分的工作原理；2.理解计算机硬件和软件之间的相互关系；3.掌握计算机各个组成部分的调试和维护方法。
四、教学评估本课程的教学评估将采取以下方式：1.作业评估：通过布置相关作业，检测学生对本课程的掌握情况。
2.实验评估：通过实验室实践，检测学生对本课程实践操作的掌握情况。
3.期末考试：对学生的理论知识、实践技能和综合素质进行综合评估。
五、教学资源本课程所需的教学资源包括：1.教材：《计算机组成原理》第三版；2.实验指导书：《计算机组成原理实验指导书》；3.实验设备：计算机硬件实验设备；4.教学软件：计算机模拟软件。
六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下表所示：教学内容授课时间实验时间计算机的基本组成部分和层次结构2课时2课时计算机内存和存储器4课时8课时计算机中央处理器4课时8课时教学内容授课时间实验时间计算机的输入输出系统4课时8课时计算机总线和I/O系统2课时4课时七、教学总结本教学设计通过对计算机组成原理的课程目标、内容、方法、重点和难点、评估、资源和进度进行详细的规划和安排，旨在提高教学效果，促进学生的学习兴趣和积极性，为学生的综合素质提高奠定良好的基础。
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。
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课程设计说明书计算机组成原理课程设计院系：计算机科学与工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年12月26日安徽理工大学课程设计（论文）任务书2014年12月1日安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表摘要计算机组成原理课程设计课题是基本模型机的设计与实现。
利用CPU与简单模型机来实现计算机组成原理课程设计，编写指令的应用程序，用微程序控制器实现一系列的指令功能，最终达到将理论与实践相联系。
本次设计完成了相关指令的格式以及编码的设计，实现了机器指令微代码，完成具有一定功能的程序。
本次课程设计的题目是输入一个16位的数，对其进行循环左移。
通过设计流程图，编写机器指令，微指令和控制信号程序。
首先向存储器中装入数据和程序，然后检查写入是否正确，启动程序执行。
另外，还需设计微程序：本课程设计要求实现机器指令：MOVV（传送）,RU（输入),HUO（逻辑或），JIA（加法运算），JIAC(带进位的加法),TZ(判断A寄存器里的内容是否为零)，TIAO(跳转)。
以上各微指令设计完毕后，用设计好的指令实现逻辑运算，连接线路在CPTH计算机组成原理教学实验箱运行程序，并将实验结果显示输出。
本次课程设计偏重于对计算机工作的原理和计算机微机的指令系统学习和深入的了解。
对以后的学习打下一个好的基础。
这一课题的实现不仅使我们对各种微指令有了熟练的掌握，更对以后的学习、工作中有深远的影响。
关键词：微指令，机器指令，循环左移目录1原理介绍 (1)1.1 cpu功能与原理 (1)1.2指令周期 (1)1.3微程序控制 (1)1.4微程序控制原理 (2)1.5微程序控制器 (2)2实验环境介绍 (3)2.1设计背景分析 (3)2.2设计目的与要求 (5)3 系统设计 (6)3.1.不带进位的循环左移 (6)3.2机器指令集的编写与功能 (6)3.3程序系统分析 (7)3.4程序微指令分析 (8)3.5实验结果 (10)4 实验总结 (13)4.1 设计体会 (13)4.2 系统改进 (13)5 参考文献 (14)1原理介绍1.1 cpu功能与原理数据缓存寄存器（DR）数据缓存寄存器用来暂时存放ALU的运算结果，或由数据存储器读出的一个数据字，或来自外部接口的一个数据字。
指令寄存器（IR）指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令，当执行一条指令时，先把它从指令cache存储器读出，然后再传送至指令寄存器。
程序计数器（PC）为了保证程序能够连续的执行下去，CPU必须具有某些首段来确定下一条指令的地址。
数据地址寄存器（AR）数据地址寄存器用来保存当前CPU所访问的cache存储器单元的地址.通用寄存器（R0~R3）当算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。
状态字寄存器（PSW）状态字寄存器保存由算数指令和逻辑指令运算或测试结果建立的各种条件代码。
1.2指令周期计算机所以能自动的工作，是因为CPU能从存放程序的内存里取出一条指令并执行这一条指令。
例如MOV指令的指令周期，MOV是一条RR型指令，它需要两个CPU周期，其中一个是取指周期，一个是执行周期。
取指周期中完成三件事：从指存取出指令，对程序计数器加１，以便为取下条指令做好准备，对指令操作码进行译码或测码。
执行周期操作控制器送出控制信号到通用寄存器，操作控制器送出控制信号到ALU,指定ALU做传送工作，操作控制器送出控制信号，打开ALU输出三态门，操作控制信号送出控制信号，将DBUS上的数据打入到数据缓冲寄存器中，操作控制信号送出控制信号，将数据韩冲寄存器打入到目标寄存器中。
1.3微程序控制微程序控制器同硬布线控制器相比较，具有规整性，灵活性，可维护性等一系列优点，在计算机系统中，微程序设计技术是利用软件方法来设计的一门技术。
微程序控制思想，就是仿照通常的解题程序方法，把操作控制信号编程所谓的微指令，存放到一个只读存储器中，当机器运行时，有一条一条的读出这些微指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应的部件执行所规定的操作呢。
由于数据通路的结构关系，微操作可分为相容的和互斥的两种：互斥的微操作，是指不能同时或不能在同一个节拍内并行执行的微操作。
相容的微操作，是指能够同时或在同一个节拍内并行执行的微操作。
系列微指令的有序集合就是微程序。
一段微程序对应一条机器指令。
微地址：存放微指令的控制存储器的单元地址。
1.4微程序控制原理控制存储器(UCM)：这是微程序控制器的核心部件，用来存放微程序。
其性能(包括容量、速度、可靠性等)与计算机的性能密切相关。
微指令寄存器(UIR)：存放从UCM取出的正在执行的微指令，它的位数同微指令字长相等。
微地址形成部件：用来产生初始微地址和后继微地址，以保证微指令的连续执行。
微地址寄存器(UMAR) ：它接受微地址形成部件送来的微地址，为下一步从μCM中读取微指令作准备。
1.5微程序控制器模型机作为一个整体来工作的，所有的微程序控制信号由微程序存储器UM输出，而不是由开关输出，在进行试验之前，先用８芯电缆接J1和J2，是系统处于非手动状态，这样试验仪的监控系统会自动打开ｕＭ的输出允许，由软件控制程序实现单指令执行，单微指令执行等，设计微指令应当追求的目标，有利于缩短微指令的长度，有利于缩小CM的容量，有利于提高微程序的执行速度。
2实验环境介绍2.1设计背景分析2.1.1 模型机指令集分析本次课程设计是在DJ-CPT816计算机组成原理实验仪和仿真软件上进行的。
该模型机的指令码为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。
在微程序控制方式下，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。
在本模型机中，一条指令最多分为四个状态周期，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。
简言之，这次设计，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一条微程序，一条微程序又有若干微指令组成，一条微指令的功能由24位操作信号（即控制位）实现。
24位控制位分别介绍如下：XRD：外部设备读信号，当给出个外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。
EMWR：程序存储器EM写信号EMRD：程序存储器EM读信号PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，有EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写入EM中，还是从EM读出数据到DBUSIREN：将程序存储器EM独处的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPCEINT：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：PC打入允许，与指令寄存器的IR2.，IR3位结合，控制程序跳转。
MAREN：将数据总线DBUS上数据打入地址寄存器MARMAROE：将地址寄存器MAR的值送到地址总线ABUS上OUTEN：将数据总线DBUS上数据送到输出端口寄存器OUT里STEN：将数据总线DBUS上数据存到堆栈寄存器里RRD：读寄存器组R0-R3，寄存器R？的选择由指令的最低两位决定RWR：写寄存器组R0-R3，寄存器R？的选择由指令的最低两位决定CN：决定运算器是否带进位移位，CN=1带进位，CN=0不带进位FEN：将标志位存入ALU内部的标志寄存器X2，X1，X0三位组合来译码选择将数据送到DBUS上的哪个寄存器，见表2-1 WEN：将数据总线DBUS的值打入工作寄存器W中AEN：将数据总线DBUS的值打入累加器A中S2,S1,S0三位组合决定ALU做何种运算，见表2-22．1．2 模型机寻址方式分析模型机的寻址方式分四种：（1）累加器寻址：操作数为累加器A，例如“CPL A”是将累加器A 值取反，还有些指令是隐含寻址累加器A，例如“OUT”是将累加器A的值输出到输出端口寄存器OUT。
（2）寄存器寻址：参与运算的数据在R0-R3 的寄存器中，例如“ADD A，R0”指令是将寄存器R0 的值加上累加器A的值，再存入累加器A中。
（3）存储器直接寻址：参与运算的数据在存储器EM 中，数据的地址为指令的操作数。
例如“AND A，40H”指令是将存储器EM 中40H 单元的数据与累加器A的值做逻辑与运算，结果存入累加器A。
（4）立即数寻址：参与运算的数据为指令的操作数。
例如“SUB A，#10H”是从累加器A中减去立即数10H，结果存入累加器A。
2.2设计目的与要求（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机。
（2）为其定义机器指令，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）编写自己的指令集，并用此指令集来实现编程（5）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。
（6）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。
本课程设计要求实现机器指令：MOVV（传送）,RU（输入),HUO（逻辑或），JIA（加法运算），JIAC(带进位的加法),TZ(判断A寄存器里的内容是否为零)，TIAO(跳转)。
要包括直接寻址，立即数寻址，寄存器寻址，间接寻址四种寻址方式。
最后要在设计的指令系统基础上，编写程序实现16位数不带进位的循环左移。
3 系统设计3.1.不带进位的循环左移16位数的循环左移原理图3-1如下：程序设计思路：一个16位数不带进位的循环左移，相当于该数与自身相加，程序流程图3-2如下：图3-2 程序框图3.2机器指令集的编写与功能（1）按照系统分析中得到的指令集，在DJ-CPT816实验软件中新建指令系统，生成.mac文件和.mic文件;（2）在DJ-CPT816实验软件中新建.asm文件,输入程序：LOOP1:RUMOVV R1,ARUMOVV R0,ALOOP:MOVV A,R0JIA A,R0MOVV R0,AMOVV A,R1JIAC A,R1MOVV R1,AHUO A,R0TZ LOOP1TIAO LOOP3.3程序系统分析（1）程序开始执行一条取指的微指令，读入程序第一条指令。
LOOP1:RU //手动输入一个数，存入A寄存器中MOVV R1,A //将A寄存器的内容存入R1寄存器作为16位数的高8位 RU //手动输入一个数，存入A寄存器中MOVV R0,A //将A寄存器的内容存入R0寄存器作为16位数的低8位LOOP:MOVV A,R0 //将R0寄存器的数即第八位存到A寄存器JIA A,R0 //将低八位数与自身相加，即*2MOVV R0,A //将相加后的结果回存到R0寄存器，作为新的第八位MOVV A,R1 //将R1寄存器的数即高八位存到A寄存器JIAC A,R1 //将低八位数与自身以及低位相加送来的进位相加MOVV R1,A //将相加后的结果回存到R1寄存器，作为新的高八位HUO A,R0 //将A寄存器的内容即高八位数与R0寄存器即第八位数相或TZ LOOP1 //若相或的结果为0则跳转至Loop1，重新输入新的数据进行移位TIAO LOOP //否则跳转至Loop继续左移（2）将程序另存为.asm文件，再汇编成机器码，调试窗口会显示出程序、机器码、反汇编指令，见表3-1。