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的实验报告范文
长治学院课程设计报告课程名称：计算机组成原理课程设计设计题目：设计一台性能简单的计算机系别：计算机系专业：计科1101班组别：第三组学生姓名: 学号:起止日期: 2013年7月4日~ 2013年7月10日****:***目录一、课程设计的目的 ----------------------------------1二、设计要求 ----------------------------------------1三、设计的方法及过程---------------------------------23.1整机设计 --------------------------------------23.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关-------23.1.2操作控制信号及其实现方式-------------------23.1.3根据接线表画出整机的线路图-----------------2 3.2．设计指令系统----------------------------------3 3.3．设计微指令及指令的微程序----------------------43.3.1设计微地址 --------------------------------4 3.3.2写出指令的执行流程-------------------------3 3.3.3编写指令的微程序---------------------------53.4．编写并执行应用程序----------------------------8四、心得体会-----------------------------------------7 一课程设计的目的通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：（1）计算机的硬件基本组成；（2）计算机中机器指令的设计；（3）计算机中机器指令的执行过程；（4）微程序控制器的工作原理；（5）微指令的格式设计原理；二设计要求题一研制以台性能如下的实验计算机。
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
目录第1章程序设计 (1)1.1程序设计的目的及要求 (1)1.1.1 程序设计的目的 (1)1.1.2程序设计的要求 (1)1.2程序设计基本原理 (1)1.2.1 实验模型机CPU结构 (1)1.2.2 机器指令的结构和功能 (3)第2章微程序设计 (5)2.1微程序设计流程图 (5)2.2二进制微代码表设计 (6)2.2.1 控制台指令代码与数据 (6)2.2.2 微指令 (7)2.2.3 机器指令与操作码 (7)第3章线路连接 (8)3.1实验线路连接 (8)3.2联机写入程序 (8)3.2.1 微指令的写入 (8)3.2.2 机器指令的写入与检查 (9)第4章程序实现 (11)4.1运行程序 (11)4.1.1 单步运行 (11)4.1.2 连续运行程序 (11)4.2设计新的机器指令 (11)4.3微指令代码 (11)第5章遇到问题及解决方法 (13)5.1所遇到的问题 (13)5.2对应问题的解决方法 (13)设计总结 (14)第1章程序设计1.1 程序设计的目的及要求1.1.1 程序设计的目的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．为其定义若干条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。
1.1.2 程序设计的要求1、掌握设计题目所要求的机器指令的操作功能，除了4条必做指令外，每组另外设计2条机器指令。
4条选做指令，供有能力的学生完成。
2、为要设计的机器指令设计操作码和操作数，并安排在RAM（6116芯片）中的地址，形成“机器指令表”。
3、分析并理解数据通路图。
根据数据通路图画出给定的机器指令的微程序流程图，并为其中的每条微指令分配地址。
4、根据微指令格式编写每条微指令的二进制代码，形成“二进制微指令代码表”。
5、全部微程序设计完毕后，按照课程设计指导书中给出的电路接线图连接线路。
6、将微程序中的各个微指令正确地写入2816芯片中，效验正确进行下一步。
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。
计算机组成原理课设报告
计算机组成原理课程设计目录目录1 设计概述 (1)1.1设计题目 (1)1.2设计目的 (1)1.3设计器材 (1)2 设计原理 (2)2.1设计基本原理 (2)2.2需要执行的机器指令 (2)2.3数据通路图 (2)2.4微指令格式 (3)2.5微程序地址的转移 (4)2.6 机器指令的写入、读出和执行 (6)3 设计步骤 (8)3.1编写机器指令 (8)3.2绘制微程序流程图 (8)3.3 编写微指令代码 (10)3.4连接实验线路 (10)3.5写入微指令 (11)3.6写入机器指令 (11)3.7运行程序 (12)4 遇到的问题及解决方法 (13)4.1 遇到的问题 (13)4.2 解决的方法 (13)设计总结 (14)I计算机组成原理课程设计设计概述1 设计概述1.1设计题目基本模型机的设计与实现。
1.2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.为其定义若干条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。
1.3设计器材TDN-CM计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
1计算机组成原理课程设计设计内容2 设计原理2.1设计基本原理前面的部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次设计将能在微程序控制下自动产生部件信号，实现特定指令功能。
这里，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个微程序。
本次系统使用两种外部设备，一种是二进制代码开关（DATA UNIT），它作为输入设备；另一种是发光二极管（BUS UNIT上的一组发光二极管），它作为输出设备。
例如：输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。
输出时，将输出数据送到数据总线BUS上，驱动发光二极管显示。
2.2需要执行的机器指令本次设计采用六条机器指令；IN（输入）、OR(或运算)、ASR（两个数相减）、AND（二进制与操作）、OAD（混合运算）、OUT（输出），其指令格式如下表2.1所示。
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实验报告书
班级：姓名：学号：完成时间：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该模型机指令系统的特点：1）指令系统特点与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。
指令系统包括以下七类：23该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）2.计算机中实现乘法和除法的原理（1）无符号乘法①实例演示（即，列4位乘法具体例子演算的算式）：被乘数为1001 （二进制），即为十进制的9;乘数为0110 （二进制），即为十进制的6。
那么，可以通过笔算得到：1001X 0110=00110110即十进制运算结果为：9 X 6=54无符号乘法的实例演示如图1所示：1 0 0 1X0 1 1 00 0 0 0+0 0 0 0(0)0 0 0 0+ 1 0 0 1 (1)1 0 0 1 0+ 1 0 0 1 (1)1 1 0 1 1 0+ 0 0 0 0 (0)(0) 0 1 1 0 1 1 0即：1001X 0110=00110110②硬件原理框图：;被乘数;乘数;初始值（零）;乘数最低位为0,部分积加0，被乘数左移一;位，乘数右移一位。
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
计算机组成原理课程设计尊敬的教师：敬启者，我是您的学生，正在进行计算机组成原理课程设计。
我非常荣幸能够参与这个项目，并且准备了如下的设计报告：第一部分：引言在本设计中，我们将要研究和设计一台基于RISC体系结构的32位微处理器。
通过学习和探索计算机的基本组成原理，我们将能够深入了解计算机硬件的工作原理和设计过程。
在本文档中，我们将详细描述我们的设计思路、实现方法和实验结果，并通过性能测试来评估我们的设计。
第二部分：设计目标本设计的主要目标是实现一个高效、稳定和可扩展的32位微处理器。
我们的设计将满足以下要求：1. 支持基本的CPU指令集.2. 支持流水线技术，以提高指令执行速度.3. 支持浮点运算和向量指令扩展.4. 支持高性能和低功耗的设计.5. 具备良好的可扩展性和可维护性.6. 设计尽可能地简洁和高效.第三部分：设计思路我们的设计思路是基于经典的RISC体系结构，并结合了一些现代的设计理念和技术来达到我们的设计目标。
我们使用VHDL语言进行设计和验证，并且使用ModelSim进行仿真和验证。
我们将重点关注以下几个方面的设计：1. 指令集架构: 我们将实现一个基本的指令集架构，并根据需求进行扩展.2. 流水线设计: 我们将使用五级流水线来提高指令执行速度.3. 浮点运算和向量指令扩展: 我们将实现浮点运算指令和向量指令的硬件支持.4. 性能优化和功耗控制: 我们将采用一些优化技术来提高性能并降低功耗.5. 可扩展性和可维护性: 我们将设计一个可灵活扩展和易于维护的架构.第四部分：实现方法在实现过程中，我们将遵循以下步骤：1. 设计和验证: 我们将使用VHDL语言进行设计，使用ModelSim进行仿真和验证.2. 代码实现: 我们将根据设计思路编写代码，并对各个模块进行单元测试.3. 性能测试: 我们将使用一系列的测试程序对设计进行性能测试，并进行性能分析.4. 优化和调试: 我们将根据测试结果对设计进行优化和调试.5. 文档撰写: 我们将撰写设计报告，详细记录设计过程和实现细节.第五部分：实验结果与讨论在设计完成后，我们将对设计进行一系列的性能测试，并对结果进行分析和讨论。
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
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
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计算机组成原理 课程设计报告
成绩：计算机组成原理课程设计实验报告复杂模型机设计姓名 _曾凯杨班级 _计算机102学号 _ 40实验地点 _计算机实验室四楼实验时间 _3月6日指导教师刘晶一、概述这次设计我们将完整设计一台模型计算机，通过一个复杂模型机设计实验来进行实际的计算机设计和实现，进一步建立整机的概念。
通过实验使学生掌握计算机由哪些部件所组成，各部件间又是如何进行协调工作的。
二、设计的基本概念和原理总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。
在此基础上 就可以拟出各种信息传送路径 以及实现这些传送所需要的微命令。
对于部件设置 比如要确定运算器部件采用什么结构 控制器采用微程序控制。
设计总体结构及机器指令、微指令。
根据设计的接线图搭好模型机电路 利用设计的指令编写程序并在机器上运行数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。
根据指令的复杂程度，每条指令所需要的机器周期数。
对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一个微指令中，哪些微操作不能安排在同一条微指令中。
总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。
在此基础上，就可以拟出各种信息传送路径，以及实现这些传送所需要的微命令。
对于部件设置，比如要确定运算器部件采用什么结构，控制器采用微程序控制还是硬布线控制等。
综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，采用何种方案的内总线及外总线。
数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。
三、总体设计(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 构造一台复杂模型计算机 建立一台基本完整的整机。
(2)为其定义至少十条机器指令 并编写相应的微程序 通过联机调试 观察计算机执行指令 从取指令、指令译码、执行指令等过程中数据通路内数据的流动情况。
（3）进一步掌握整机概念在总调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有各功能模块工作正常后，才能保证整机的运行正确。
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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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 1213022073指导教师顾辉日期 2014.6.23 ～ 2014.6.27目录1 设计目的 (1)2 设计内容 (1)3 设计要求 (1)4 数据格式与指令系统 (2)4.1 数据格式 (2)4.2 指令系统 (2)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) (3)5.1 总的逻辑框图： (3)5.2 微程序控制器： (4)5.2.1 地址转移逻辑图 (4)5.2.2 微程序控制器逻辑图 (5)5.3 PC计数器 (7)5.4 时序产生器 (8)5.5 总的逻辑组成图（运算器和存储器不再说明）： (9)5.5.1 逻辑图及波形文件 (9)5.5.2 初始化数据 (10)6 微程序流程图、代码表 (12)6.1 微程序流程图： (12)6.2代码表： (13)7系统调试情况 (14)8 设计总结与体会 (14)9 参考文献 (15)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4.1 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 14.2 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 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。
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)5.1 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。
5.2 微程序控制器：5.2.1 地址转移逻辑图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。
5.2.2 微程序控制器逻辑图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。
5.3 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。
5.4 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。
5.5 总的逻辑组成图（运算器和存储器不再说明）：5.5.1 逻辑图及波形文件对其产生波形文件：5.5.2 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）：5.5.3 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6.1 微程序流程图：6.2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。