北京工业大学计算机组成原理课设报告

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北京工业大学计算机组成原理课设报告1

计算机组成原理课程设计实验报告班级：110703学号：110703xx姓名：xx同组人：xxx日期：2013年6月28日目录1.主机系统总体结构框图---------------------------------------------------------------32.数据通路机构设计-----------------------------------------------------------------------43.各部件详细设计图-----------------------------------------------------------------------54.指令系统中的各种机器指令-----------------------------------------------------185.指令的格式和寻址方式-------------------------------------------------------------216.微程序控制部件的设计方法及调试过程---------------------------------216.1.时序系统设计方法-----------------------------------------------------------216.2.微指令详细设计-----------------------------------------------------------226.3.取指公共操作及指令流程-----------------------------------------------246.4.取指微程序及各指令微程序-------------------------------------------246.5.控制部件逻辑连线图及封装图---------------------------------------256.6.微程序控制部件的调试过程-------------------------------------------267.调试程序及注释------------------------------------------------------------------------278.调试程序与时序仿真的波形----------------------------------------------------279.设计过程中的收获和体会--------------------------------------------------------3010.计算机主机指令汇总--------------------------------30主机系统总体结构框图数据通路结构设计图各部件详细设计图时序发生器的设计例：对于用微程序设计来实现控制部件的模型机而设计出的时序发生器如下：时序发生器（timer）提供一个微周期中的八个电平及脉冲型控制信号，可供整机设计时使用。

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，系统的概念；3 .培养综合实践及独立分析、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 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。

课程设计使用的设备（环境）硬件 COP2000实验仪 PC 机软件 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，同。

模型机的指令码为码的最低两位用来选择 R0-R3 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姓名: 学号: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解决问题的能力。

二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，法运算功能为应用目标，在1.2.数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与 16位机相8位，根据指令类型的不同，可以有 0到2个操作数。

计算机组成原理设计报告

大连海事大学课程设计报告课程名称：计算机组成原理课程设计成员：学号姓名成绩2220132451 程子璇2220112338 班昌磊设计时间：2015年8月31日至9月11日目录1．设计任务与要求 (2)2．设计方案 (10)3．详细设计 (11)4．设计结果及分析…………………………………5．成员分工及工作情况……………………………6．参考文献…………………………………………1.设计任务与要求1.1设计课题的背景、目的与意义“计算机组成原理课程设计”是计算机科学与技术专业的学生在修完“计算机组成原理”课程之后，必须完成的实验环节。

本课程设计是在完成计算机组成原理分解实验的基础上，来进行模型计算机的整机实验。

通过模型机的设计、组装和调试，连贯运用“计算机组成原理”课学到的知识，建立计算机整机的概念，加深对计算机“时空”概念的理解，掌握设计和调试计算机的基本步骤和方法，提高应用集成电路的基本技能，培养和提高学生独立工作的能力、分析问题和解决问题的能力。

1.2课设应解决的主要问题（1）掌握常用的集成电路芯片的工作原理、特性和应用；（2）按现有实验室提供的条件，设计模型计算机的结构，组成，数据格式、指令系统、微指令系统；（3）设计一个具有微程序控制器的计算机系统；（4）在组装调试成功的基础上，整理出设计说明书和其它文件（包括：指令系统、总体图、整机电路逻辑图、元件排列图、操作流程图、操作时间表、微指令格式和微程序），撰写要简明扼要、文理通顺、图表清晰、结论正确的课程设计总结报告。

1.3课设应达到的技术要求（1）掌握计算机组成原理知识（2）数据格式设计（3）指令设计，指令格式设计（4）指令系统设计1.4课题设计的基本理论依据(1)指令格式所有单字节指令（ADD、AND、INC、SUB、OR、RR、HLT 和MOV）格式如下：表1-4-1 单指令格式7 6 5 4 3 2 1 0OP-CODE RS RD其中，OP-CODE 为操作码，RS 为源寄存器，RD 为目的寄存器，并规定：表1-4-2 寄存器规定RD或RS 选定的寄存器00 R001 R110 R211 R3IN 和OUT 的指令格式为：表1-4-3 IN和OUT指令格式7 6 5 4(1) 3 2(1) 1 0(1) 7-0(2)OP-CODE RS RD P其中括号中的1 表示指令的第一字节，2 表示指令的第二字节，OP-CODE 为操作码，RS为源寄存器，RD 为目的寄存器，P 为I/O 端口号，占用一个字节，系统的I/O 地址译码原理见图1-4-1（在地址总线单元）。

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

一、课程设计题目简单模型机的微程序设计二、课程设计目的a)计算机的硬件基本组成；b)计算机中机器指令的设计；c)计算机中机器指令的执行过程；d)微程序控制器的工作原理。

e)微指令的格式设计原则；三、问题解决（1）、程序中的微指令的各个字段的作用。

哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。

答：第24-19位称为算逻部件的控制字段；第18位为存储器功能控制字段，第17,16位为选择字段，用于选择外设和内存；第15-13位称为A字段，用于产生各寄存器的数据装入微命令；第12-10位称为B字段，用于控制各寄存器的数据送入总线的微命令；第9-7位称为C字段，用于微指令控制空能；NA字段为第6-1位，用于下条指令地址的计算。

其中算逻部件控制字段，存储器功能控制字段，选择字段，ABC字段均为不译码的，NA字段在C字段为000时不译码，为001,010,011,100时分别进行P(1)-P(4)测试译码，可看为间接译码，是将其与IR字段部分位相或算出下条指令地址。

（2）、微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那么次地址是如何产生的。

什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。

答：微程序中的微指令不是顺序执行的，如为P(1) [或者P(2)/ P(3)/ P(4)]测试，则次地址的微地址的4~1位是用次地址字段NA（4~1位）或指令寄存器IR（8~5位）所产生，NA字段的6~5位保持不变；如不是测试的话，那么次地址即为该微指令NA字段所指向的微地址。

当设计的微指令指向下条指令，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。

（3）、在微程序中如何根据机器指令中的相关位实现分支，据此，在设计机器指令时应如何避免和解释其它指令的微指令的微地址冲突。

答：在微程序中根据机器指令的5~8位进行测试，实现相关分支。

在设计机器指令时需考虑对应的微地址入口，每个机器指令均需对应一个微指令的地址。

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11.整机逻辑框图设计12.指令系统的设计23．微操作控制部件的设计54．设计组装实验计算机接线表135．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151.调试前准备152.程序调试过程163.程序调试结果164.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LR0LR1LR2寄存器AxBxCxR0-GR1-GR2-G数据总线（D_BUS）ALU-GALUMCNS3S2S1S0暂存器LT1暂存器LT2LDR1LDR2移位寄存器MS1S0G-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LPCPC-G程序计数器LOADLAR地址寄存器存储器6116CEWE输出设备D-GW/RCPU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。

存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H--FFH。

输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。

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

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．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：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。

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。

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。

北京工业大学计算机组成原理存储器功能部件的设计与实现实验报告

存储器功能部件的设计与实现
姓名：xxx xxx
组号：15
学号：110703xx 110703xx 实验日期：2013/05/08
报告完成日期：2013/05/10
一实验目的
1.学习掌握Quartusll软件的基本操作；
2.理解存储器的工作原理和过程；
3.设计出存储器功能部件并对设计的正确性进行验证。

二实验内容
设计出功能完善的存储器功能部件，并对设计的正确性进行验证。

具体要求如下：
1.用图形方式设计出存储器功能部件的电路原理图；
2.测试波形要用时序仿真实现，验证存储器的读、写操作；
3.写、读操作至少要访问到4个不连续的存储单元，即先向4个以上不连续的存储单元中写入不同的数据，再依次读出。

4.将设计文件封装成器件符号；
5.存储器的数据宽度为16位
三设计思路
①.部件的核心是一片LPM_RAM_DQ芯片，参数设定如下：
②.在向存储器中写入数据时，首先需要提供一个8位的地址，所以需要有一片74273作为
地址暂存，然后需要提供16位的数据，需要两片74273作为数据暂存。

③.读取存储器相应内容读出的是一个16位的数据，需要两片74373作为结果的三态输出
五实验小结
在实验中，三态门关闭的时候输出应该为zzzz的高阻态，在实验进行中出现了”xxxx”的输出，说明三态门没有起到作用，器件连线有问题，检查了连线后，解决了此问题。

在读取存储器相应地址的内容时，WR和RD信号都要给，而且一定要保证WR信号上升沿在RD之前。

通过本次实验，使我对时序仿真的严谨性有了更深入的体会。

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

课程设计课程名称计算机组成原理题目模型机设计与实现2016 年6 月26日课程设计任务书设计题目：模型机设计与实现设计目的：利用基本模型机的构建与调试实验，完整地建立计算机硬件的整机模型，掌握CPU的基本结构和控制流程，掌握指令执行的基本过程。

设计任务（在规定的时间内完成下列任务）1.掌握CISC微控制器功能与微指令格式2.设计五条机器指令,并编写对应的微程序3.在TDN-CM+教学实验系统中调试机器指令程序,确认运行结果时间安排（集中时间）1.第18周周一(1-4):全体集中讲解课程设计原理与方法2.第18周周一～周四(1-4):分班调试，撰写设计报告3.第18周周五：验收及答辩。

具体要求1.周一：熟悉任务，掌握设备2.周一：完成模型机的实验线路连接3.周二：调试模型机，记录实验结果4.周三：拟定课程设计报告大纲5.周四、五：撰写并打印课程设计报告指导教师签名： 2016年6月29日教研室主任签名： 2016年月日计算机组成原理课程设计报告一．实验目的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．为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念二．实验设备1．TDN-CM+或 TDN-CM++教学实验系统一台。

2．PC 微机一台。

三．实验原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。

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段微程序。

本实验采用五条机器指令：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（前４位为操作码）：其中IN为单字长（８位），其余为双字长指令，××××××××为addr对应的二进制地址码。

《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。

北京工业大学 计算机组成原理课设 报告