计算机组成原理课程设计报告
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
《计算机组成原理》课程设计报告计算机组成原理课程设计（一）专业计算机科学与技术学生姓名刘圣海班级Q Q 675129868指导教师完成日期目录.1 设计目的 (1).2 设计内容与要求 (1).2.1 设计内容 (1).2.2 设计原理 (1).2.2.1 总体设计 (1).2.2.2 定点整数的机器表示 (3).2.2.3 定点整数的变形补码加减运算 (5).2.2.4 定点整数的原码乘法运算 (7).2.2.5 浮点数的加减运算 (8).3 实验结果图解 (10).3.1 登录界面 (10).3.2 定点整数表示 (11).3.3 定点整数的变形补码加减 (11).3.4 定点整数的原码乘法 (12).3.5 浮点数的加减 (12).4 设计小结 (13).5 参考文献 (14)计算机组成原理算法实现（一）·1 设计目的本课程设计是在学完本课程教学大纲规定的全部内容、完成所有实践环节的基础上，旨在深化学生学习的计算机组成原理课程基本知识，进一步领会计算机组成原理的一些算法，并进行具体实现，提高分析问题、解决问题的综合应用能力。
·2 设计内容与要求·2.1 设计内容1、题目：计算机组成原理算法实现（一）2、功能：能够实现定点整数的机器数表示、定点整数的变形补码加减运算、定点整数的原码一位乘法运算和浮点数的加减运算。
3、设计要求（1）系统进入主窗体设计时，菜单需要在输入口令正确后方可激活。
在输入正确的口令后可以成功登录，如果口令错误三次，及显示禁止使用，需重新运行程序。
（2）正确登录后方可进行运算，当选择不同菜单命令时，点击按钮选择运算，然后输入二进制数，再点击相应的运算就可得出结果。
（3）在帮助菜单中可以显示本人的学号，姓名及班级，还有“欢迎使用本软件”的字样。
·2.2 设计原理 ·2.2.1 总体设计1、系统所完成的总体功能模块图，如下图2-1-1。
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报告
计算机学院计算机科学与技术专业《计算机组成课程设计》报告（2010/2011学年第一学期）学生姓名：学生班级：学生学号：指导教师：年月日目录1 课程设计需求分析 .............................................................................................................. I II1.1 课程设计目的与要求 ............................................................................................... I II1.2 课程设计内容 ........................................................................................................... I II1.3 实验器材描述 ........................................................................................................... I V1.4 存储器划分 ............................................................................................................... I V1.5 指令译码电路分析 (V)1.6 寄存器译码电路分析 ............................................................................................... V I1.7 时序分析 (VIII)1.8 微指令格式分析 (VIII)2 总体设计 .............................................................................................................................. X I2.1 数据格式 ................................................................................................................... X I2.2 机器指令描述 ........................................................................................................... X I2.3 机器指令设计 ........................................................................................................... X I3 详细设计 (13)3.1 控制台指令 (13)3.2 单条指令的详细设计 (16)3.3 微程序流程图设计 (23)4 编码实现 (23)5 设计测试 (25)6 实验心得体会 (26)附录一： (27)附录二： (28)参考文献： (29)1 课程设计需求分析1.1 课程设计目的与要求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。
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
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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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计算机组成原理课程设计说明书题目：基于硬布线控制器的简单计算机系统设计与实现姓名：刘佳学号：U200915322班级：信息安全0902同组者：李奥涵实验台号：30完成日期：2012年1月5日指导老师：秦磊华、王小兰、周建国目录1.实验题目 (3)2.实验目的 (3)3.实验流程 (3)4.实验设计方案 (3)4.1数据通路及机器指令的实现（含内存设计） (3)4.2 译码电路的实现 (5)4.3 时序设计 (9)5.测试结果 (12)6.遇到的问题及解决方案 (12)7.设计总结 (13)8.课程设计感想 (14)9.参考文献 (15)1.实验题目基于硬布线控制的简单计算机系统的设计与实现。
2.实验目的加深对冯诺依曼体系结构计算机组成及其各部分功能的理解．进一步建立整机的概念。
加深对计算机数据通路的理解、加深对计算机指令系统、微指令的认识，并通过时序控制，完整地设计一个简单的计算机系统。
锻炼初步的计算机系统分析和设计能力。
锻炼学生分析、定位和排除故障的能力。
3.实验流程在课程设计开始前，我们检查了各个芯片是否能正常工作。
在确定所用的芯片都是好的之后再开始进行接下来的工作。
在整个课程设计的过程中，我们依照下面几步进行：1)打通数据通路，可向存储器6116中存数，向寄存器中打入，用手动实现算术或逻辑运算。
2)由PC寻址加载机器指令，完成指定算术或逻辑运算；并将结果存入存储器中，即实现回存功能。
3)用逻辑电路实现指令编码，硬布线方式实现对几个控点的控制，并将译码器插入到IR和各控点之间。
4)将时序控制加入到各控点控制当中，用时序控制各控点状态的先后变化，实现自动运行。
4.实验设计方案4.1数据通路及机器指令的实现（含回存设计）4.4.1 数据通路及回存设计在实验的开始，首先是实现数据通路。
由于一开始对数据通路的概念和实验思路都不是很清晰，因此就是用《计算机组成原理实验指导书》上第30面的电路连接的（电路图略）。
在数据通路测试通过后，在电路中加入回存，方法为在运算结果寄存器出口处和6116的数据引脚之间加入一个244，作为回存数据的寄存器，利用开关控制是否回存。
4.4.2 机器指令设计回存测试完成后，开始进行机器指令的设计。
由于6116是8位数据存储器，因此可以将一条指令设计为8位，高四位为操作码，低四位为操作数。
首先考虑仅实现直接寻址方式来设计。
一个指令执行的完整周期主要包括取值、取数据、译码、计算，指令计数器加1为下一条指令做准备，因此需要一个指令寄存器IR、地址寄存器AR、数据寄存器DR以及译码器等等。
芯片373可以用于一般寄存器，IR和DR的输入输出都是固定的，因此都用373来实现；而AR由于要区分是指令地址还是操作数地址，因此选用157来实现，从而实现二选一的效果。
芯片选择完毕后，将地址寄存器AR放置在计数器161和6116的地址输入引脚之间，在6116的数据引脚和运算器ALU之间放置数据寄存器DR，同时6116的数据引脚连接指令寄存器IR的输入引脚，其低四位连接AR 的另一半输入（之前的另一半输入为161的输出，即指令地址），高四位留着连接译码电路。
如此这般便得到了一条指令执行的完整数据流。
从161获得指令地址送入地址译码器AR，此时AR选择161端的输入，根据指令地址从内存（6116）中取得指令送到指令寄存器IR，之后指令高四位与低四位分开，高四位送去译码，译码后对所有控点进行控制，为接下来的命令执行做准备；低四位送进地址译码器AR，此时AR选择IR端的输入，从内存获得操作数据后送入数据寄存器DR，再送入ALU，根据译码结果即可获得运算结果送入结果寄存器，打开结果寄存器，则可以根据结果灯得到这条指令执行的结果。
这样一条指令就完整地执行完了。
4.4.3 立即数寻址设计接下来，实现立即数寻址。
由于要实现的指令是8条（不包括回存和停机），因此4位的指令只需要占用3位，则可利用其中一位作为判断是立即数寻址还是直接寻址的标志，为保证指令的完整性，将最高位作为这个标志，于是可以考虑利用AR的二选一模式来实现选址方式的选择。
因为157是4输出的，而数据是8位的，因此需要两个157，并将指令的最高位连接157的使能端，控制157的输出。
由于立即数寻址获得的数据就是指令的低四位，即此数据的高四位全部为零，因此将DR的输出高四位和四个零连接一个157，DR输出的低四位和指令低四位连接一个157。
157使能端为0，则选择的是DR的原始输出，即直接寻址；157的使能端为1，则选择的是高四位为0，低四位为指令低四位，即立即数寻址。
由此，整个电路的基本设计实现，可以通过个开关的状态变化手动的实现内存内一组指令的实现过程的演示，电路的系统设计图如图1所示。
4.2 译码电路的实现而若要使得这个电路能够执行指令，就必须进行译码器的设计。
指令编号指令功能备注0 1/0000 F=A减B M=01 1/0001 F=AB M=12 1/0010 F=A+B M=03 1/0011 F=B M=14 1/0100 F=A加B M=05 1/0101 F=A M=16 1/0110 F=AB减1 M=07 1/0111 F=A⊕B M=18 1101 回存9 1111 停机注：其中指令最高位为1时表示立即数寻址，为0表示直接寻址。
表1 指令表根据这个指令表，可以看到回存和停机时机器指令，回存和停机是机器指令，不需要译码，而前面的8条指令可以用指令后四位来控制，假设指令用来表示，则根据指令功能，可以看到指令需要控制的控点有S3、S2、S1、S0、M、，由此获得指令—控点对应表，如表2所示。
S3S2S1S0M0 0 0 0 1 1 0 0 00 0 1 1 0 1 1 1 d0 1 0 0 0 0 1 0 10 1 1 1 0 1 0 1 d1 0 0 1 0 0 1 0 11 0 1 0 0 0 0 1 d1 1 0 0 1 1 1 0 11 1 1 0 1 1 0 1 d表2 指令—控点对应表cp图1 系统设计图15 14 13 1219 16 15 129 6 5 217 16 15 14 13 11 10 919 16 15 12 9 6 5 2S3~S0 M4 7 12 93 6 13 102 5 14 11 11 12 13 14373161157373395157244244611618118137337318 17 14 13 8 7 4 31572 4 6 817151311181614123 5 7 9`S0~S3 +4M CP使能G使能S使能S使能S使能G使能G使能G19 16 15 12 9 6 5 218 17 14 13 8 7 4 313 11 10 913 11 10 918 20 22 1 19 21 23 218 20 22 1 19 21 23 2 4 7 12 93 4 5 619 16 15 12 9 6 5 2 18 17 14 13 8 7 4 32 5 14 113 6 13 102 5 14 113 6 13 108 7 4 318 17 14 13 5 6 7 84 7 12 9译码接下来，要根据这个表来构造卡诺图，从而获得各控点的表达式。
各控点卡诺图如下所示：S3:00 01 11 100 0 1 1 01 1 0 0 0 这样化简就可以得到S3的表达式：。
S2:00 01 11 100 1 0 0 01 0 0 1 1 这样化简就可以得到S2的表达式：。
S1:00 01 11 100 1 1 1 01 0 0 1 1 这样化简就可以得到S1的表达式：。
00 01 11 100 0 1 0 11 1 0 0 1 这样化简就可以得到S0的表达式：。
00 01 11 100 0 1 1 01 0 1 1 0这样化简就可以得到M 的表达式：。
:00 01 11 100 0 d d 11 1 d d 1 这样化简就可以得到的表达式：。
由得到的各控点表达式可以设计译码电路，如图2所示：M图2 译码电路设计将译码电路用逻辑门连接完成后，输入端接IR 的高四位输出，输出端分别接到留个控点上。
为了调试方便，也是出于电路可靠性的考虑，在IR 高四位输出端加入一个395芯片，作为操作码寄存器，由此，整个电路的体系结构便建立起来了。
此时通过个开关的控制便可以实现内存内一组指令的功能实现，并查看到运算结果。
4.3 时序设计时序设计的目的是为了实现指令的自动执行，因此，必须对指令周期进行设计。
一个CPU 周期有5个节拍，执行一条指令大致是取指、译码\取数据、计算、指令计数器加1，因此一个CPU 周期已经足够了。
因此可以得到指令周期流程设计图如图3所示（其中一个CPU 周期的五个节拍分别为T0~T4）。
详细的节拍分配如下：1) T0：取指操作，将指令地址送入指令寄存器IR ；2) T1：将指令高四位和低四位分离，分别送入译码器和地址寄存器；3) T2：将得到的操作数数据送入数据寄存器，并将译码器中译码后指令和数据寄存器中的数据送入运算器； 4) T3：运算器算出结果存入累加器；5) T4：指令计数器加1，为下一轮取指操作做准备。
图3而根据指令周期流程设计，结合系统电路图就可以得到这样几个控点（即几个执行过程中状态变化的开关）：AR 使能端、DR 使能端、IR 使能端、运算结果寄存器使能端、AC 使能端、指令计数器、指令操作数寄存器使能端，分别将这些控点标记为K1~K6，则可以得到这样的时序设计思路，如下： 1) 首先打开IR ，由于AR 使能端为0，所以取到的是指令；2) AR 使能端打到1，取到指令的操作地址部分，并且从存储器中读出地址所对应的数据，送入数据寄存器；指令操作数寄存器打开，将操作数打入译码电路，译码后输出结果分别输入到相应的入口；3) 打开DR ，将数据送入运算器，进行上一步译码得到的运算，输出；运算结果寄存器打开，可以从灯上看到运算结果； AR 保持高的状态，防止得到的数据被冲掉；4) 打开AC ，将运算所得结果打入累加器，同时AR 打到底； 5) 指令计数器加1，为下一轮取指令做准备。
按照上述五步依次执行，则可以实现一条指令的完整执行。
这样就得到了时序设计图，如图4所示。
CP 时钟 K0 AR 使能端K1 DR 使能端K2IR 使能端K3 运算结果寄存器使能端K4 AC 使能端K5 指令计数器K6指令操作数寄存器使能端图4 时序设计图最终，根据得到的各控点的时序设计，可以得到下面的时序设计框图（图5所示），从框图上可以很清晰地看到一个指令周期内，每一个控点被触发的先后次序，从而实现指令的执行。
373373395157157181181373373244244译码电路 6116S3~S0 MT1+T2T2A3A3T3T2T0T1地地1575.测试结果表达式：（（34减1）⊕5减8）9(其中4和9是立即数寻址)。