组成原理课程设计
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_两个数的乘法运算
《计算机组成原理》课程设计报告课程设计题目：两个数的乘法运算小组成员：….完成日期：第十一周模型机设计实验一、实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。
其功能为：输入两个数，进行两个正数（二进制4位）的乘法运算,输出结果。
二、实验内容编写程序，运行程序，观察并记录运行结果。
三、实验仪器1、ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排线若干3、PC机一台四、预备知识1、数据格式8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：－1≤X＜127。
2、指令格式模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器、转移指令和停机指令。
（1）算术逻辑指令规定：算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表2—3。
（2）访存指令及转移指令模型机设计2条访存指令，即存数（STA）、取数（LAD），2条转移指令，即无条件转移（负均可）本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
（3）I/O指令其中，在IN 指令中，addr=01，选中“输入”中的开关组作为输入设备，在OUT指令中，addr=10时，表示选中“输出单元”中的数码块作为输出设备。
（4）停机指令HALT指令，机器码为60H，用于实现停机操作。
3、指令系统复杂模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。
表2-3列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
我们依然采用复杂模型机指令系统中的部分指令。
五、实验的机器指令程序如下：地址内容助记符说明00 14 IN R0 ; 作计数器用，00000001→R001 15 IN R1 ; 输入X的值，0000xxxx→R102 05 STA R1 ; X→22H03 2204 15 IN R2 ; 输入Y→R2，0000xxxx→R205 06 STA R2 ; R2→23H06 2307 42 CLR R2 ; R2清零08 06 STA R2 ; 存入结果R2→24H09 240A 02 LAD R2 ; 提取[23H]→R20B 230C 6A RRC R2,R2 ; R2带进位右循环一位→R2 0D 06 STA R2 ; 循环结果→23H0E 230F 02 LAD R2 ; 提取结果S，[24H]→R210 2411 0C BZC [15H] ; 有进位跳转到15H12 1513 08 JMP [18H] ; 无条件跳转到[18H]14 1815 01 LAD R1 ; 提取X→R116 2217 56 ADC R1,R2 ; R1+R2→R218 6A RRC R2,R2 ; R2带进位右循环一位→R219 06 STA R2 ; 循环结果→24H1A 241B70 RLC R0,R0 ; R0带进位左循环一位→R0 1C 0C BZC [20H] ; 有进位跳转到20H1D 201E 08 JMP [0AH] ; 无条件跳转到[0AH]1F 0A20 2A OUT R2 ; 输出R2中的结果21 60 HATL ; 停机22 XX23 XX24 XX六、程序机器指令和微程序以上程序的机器指令如下：$P0014 $P0115 $P0205 $P0322$P0416 $P0506 $P0623 $P0772$P0806 $P0924 $P0A02 $P0B23$P0C6A $P0D06 $P0E23 $P0F02$P1024 $P110C $P1215 $P1308$P1418 $P1501 $P1622 $P1756$P186A $P1906 $P1A24 $P1B70$P1C0C $P1D20 $P1E08 $P1F0A$P202A $P2160微程序如下$M00018108 $M0101ED82 $M0200C050$M0300A004 $M0400E098 $M0501B406$M06959B41 $M07298838 $M0801ED8A$M0901ED8C $M0A00A01E $M0B018001$M0C00201F $M0D019801 $M0E19880F$M0F019801 $M1001ED83 $M11001001$M12030401 $M13018016 $M143D9A01$M1501A205 $M16318207 $M1731820E$M18009001 $M19028401 $M1A05DB81$M1B0180DC $M1C018001 $M1D05DB8D$M1E070A08 $M1F068A09七、复杂模型机的数据通路框图WE图2-7复杂模型机数据通路框图八、复杂模型机实验接线图接到指令单元接到开关单元九、复杂模型机实验流程图十、课程设计总结1、成员总结体会…2、遇到的问题和解决的方法等1）寄存器不够用。
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-简单模型机设计课设
目录摘要 (2)前言 (3)正文 (4)一、设计目的和设计原理 (4)1.1设计目的 (4)1.2设计原理 (4)二、总体设计 (7)三、详细设计 (8)3.1运算器的物理结构 (8)3.2存储器系统的组成与说明 (11)3.3指令系统的设计与指令分析 (12)3.4微程序控制器的逻辑结构及功能 (14)3.5微程序的设计与实现 (18)四、系统调试 (27)总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要根据设计任务书要求，本设计要实现完成一个简单计算机的设计，主要设计部分有运算器，存储器，控制器以及微指令的设计。
其中运算器由运算芯片和寄存器来完成,存储器由总线和寄存器构成，使用硬布线的方式实现控制器，从而完成设计要求。
:关键词：基本模型机的设计；运算器；存储器；控制器；前言计算机组成原理是计算机科学技术学科的一门核心专业基础课程。
从课程的地位来说，它在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。
计算机组成原理讲授单处理机系统的组成和工作原理，课程教学具有知识面广，内容多，难度大，更新快等特点。
此次课程设计目的就是为了加深对计算机的时间和空间概念的理解, 增强对计算机硬件和计算机指令系统的更进一步了解。
计算机组成原理课程设计目的是为加深对计算机工作原理的理解以及计算机软硬件之间的交互关系。
不仅能加深对计算机的时间和空间的关系的理解，更能增加如何实现计算机软件对硬件操作，让计算机有条不紊的工作。
正文一、设计目的和设计原理1.1设计目的融会贯通计算机组成原理课程中各章的内容，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，特别是对硬连线控制器的认识，建立清晰的整机概念。
对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。
在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。
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》课程设计大纲
《计算机组成原理》课程设计大纲课程名称：计算机组成原理课程设计实验学时：1周/人课程编号：学分：1课程总学时：30 实验周学时：2课程总学分：1适用专业及年级：计算机科学与技术二年级课程负责人：大纲主撰人：XXX编写日期：2003年12月一、实验教学目标与基本要求通过该课程设计的学习，利用先进的EDA设计手段，总结计算机组成原理课程的学习内容，学会QuartusII的使用、层次化设计方法、多路开关，逻辑运算部件，移位器设计、微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计，从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲要求，学好计算机科学与技术专业的专业基础课。
每个同学必须将自己做的内容以PPT的方式进行讲解，同时提交一份纸质的实验报告和电子文档。
二、实验课程内容和学时分配业、科研、生产、其他。
三、考核办法1. 同学们在实验前应该认真准备实验，根据实验讲义和课堂上学到的知识写出实验报告，带到实验现场。
2．QuartusII的使用在本次实验中，学会QuartusII软件的使用，然后利用此系统完成：〈１〉一位全加器设计〈２〉并行八位寄存器设计下载到实验箱上，在实验箱上验证。
评分细则：参加实验： 0.2分完成实验报告： 0.2分完成一位全加器设计： 0.3分完成八位并行寄存器设计：0.3分3．层次化设计方法在本次实验中，学会层次化设计方法，利用该方法完成：〈１〉同步二进制计数器〈２〉多位二进制加法器下载到实验箱上，在实验箱上验证评分细则：参加实验： 0.2分完成实验报告： 0.2分完成同步二进制计数器 0.3分完成多位二进制加法器 0.3分4.复杂模型机设计利用TD-CMA平台，设计一套完整的指令系统，并下载到实验平台进行验证。
评分细则：参加实验： 0.3分完成实验报告： 0.3分完成所要求的复杂模型机设计 0.45分正确进行操作并回答问题 0.45分5.微程序控制器设计设计一个微程序控制器，并能在TD－CMA平台上进行验证。
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。
计算机组成原理课程设计实验报告
计算机组成原理实验报告班级：1403011学号：140301124姓名：于梦鸽地点：EII-312时间：第3批计算机组成原理与体系结构课程设计基本模型机设计与实现一．实验目的1．深入理解基本模型计算机的功能、组成知识； 2．深入学习计算机各类典型指令的执行流程；3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM 的配置方法。
4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机。
5．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握计算机整机概念。
掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。
6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。
二．实验原理1．在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在微过程控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。
实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，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。
2．指令格式（1）指令格式采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：其中IN 为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XX H 为addr 对应的十六进制地址码。
为了向RAM 中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。
1,存储器读操作（KRD ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 0”时，可对RAM 连续手动读入操作。
2,存储器写操作（KWE ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 1”时，可对RAM 连续手动写操作。
3、启动程序（RP ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“1 1”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。
计算机组成原理与设计课程设计
计算机组成原理与设计课程设计导言计算机组成原理与设计是计算机专业的核心课程，主要介绍计算机系统硬件的组成和工作原理，以及计算机系统的设计和实现方法。
本课程的设计旨在帮助学生深入了解计算机系统硬件的基本原理和设计方法，为学生今后的学习和工作奠定坚实的基础。
课程目标本课程旨在使学生：•了解计算机系统硬件的基本组成和工作原理；•掌握计算机系统的主要部件的功能和原理；•具备设计和实现简单计算机系统的能力；•培养学生的系统思维和分析能力。
教学内容1.计算机系统的基本组成和工作原理1.计算机的基本层次结构2.计算机的工作原理3.计算机系统性能指标2.处理器的基本组成和工作原理1.处理器的指令执行过程2.处理器的运算单元和控制单元3.处理器的主要指令集和寻址方式3.存储器的基本组成和工作原理1.存储器的层次结构2.存储器的访问机制3.存储器的组织和管理4.输入输出设备的基本组成和工作原理1.输入输出设备的分类和特点2.输入输出设备与计算机的接口方式3.输入输出设备的控制方式5.计算机系统的设计和实现方法1.组成原理的设计流程和方法2.计算机系统的体系结构设计和性能分析3.计算机系统的从软件到硬件实现教学方法本课程采用理论教学与实验教学相结合的教学方法，通过理论讲解、设计实践、案例分析等方式，帮助学生深入理解计算机系统的原理和方法，掌握计算机系统的设计和实现技能。
1.理论讲解：讲解计算机系统的基本原理和设计方法；2.设计实践：设计和实现简单计算机系统，提升学生的实践能力；3.案例分析：分析和讨论实际计算机系统的结构和性能，培养学生的系统分析和思维能力。
实验内容1.计算机硬件的组装和调试实验1.了解计算机硬件的基本组成和工作原理；2.掌握计算机硬件的组装和调试方法；3.熟悉计算机硬件的故障排除和维护方法。
2.指令执行过程模拟实验1.理解指令的执行过程和执行时间；2.学习指令系统的设计方法；3.掌握指令执行过程的模拟方法，加深对计算机系统的理解和认识。
计算机组成原理》课程设计报告
课程设计说明书《计算机组成原理》算法实现（五）专业 计算机科学与技术学生夏晶晶 班级 M 计算机101 学号1051401122指导教师花小朋完成日期2013年6月21日目录1 课程设计目的 (2)2 课程设计容与要求 (2)2.1课程设计的容 (2)2.2 课程设计的要求 (2)3 实现方法 (2)3.1 系统目标 (2)3.2 主体设计 (4)3.2.1 主窗体的设计 (4)3.2.2 定点整数真值还原窗体的设计 (6)3.2.3 定点整数单符号位补码加减法 (8)3.2.4 定点整数的原码乘法 (10)3.2.5 浮点数的加减运算 (12)4 设计小结 (13)参考文献 (13)1 课程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 课程设计容与要求2.1课程设计的容计算机组成原理算法实现（五）2.2 课程设计的要求能够实现机器数的真值还原（定点整数）、定点整数的单符号位补码加减运算、定点整数的原码乘法运算和浮点数的加减运算。
3 实现方法3.1 系统目标本程序含有以下几个功能模块，分别能够实现如设计容所设计的功能。
共有5个类，各类之间的关系如图3-1所示：系统流程图：3.2 主体设计3.2.1 主窗体的设计程序菜单需要在输入口令正确后方可使用，若口令输入错误需给出重新输入口令的提示，三次口令输入错误则禁止使用。
登陆算法的流程图：输入密码判断密码计数器减1激活菜单栏隐藏登陆显示欢迎界面弹出错误窗口判断计数器值是否大于零结束开始3.2.2 定点整数真值还原窗体的设计选择主窗体中“机器数的真值还原（定点整数）”时进入下图所示的窗体。
在上面的窗体中按“输入”按扭时，将输入焦点设置为最上面的一个文本框上。
输入一个机器数（如10001000）后，按“原->真值”、“反->真值”、“补->真值”或“移->真值”按扭中的任一个后，将在第二文本框中显示对应操作的结果。
计算机组成原理课程设计 微指令
计算机组成原理课程设计微指令一、课程设计题目微指令设计与实现二、设计目的通过本次课程设计，学生将深入了解微指令的概念、设计方法和实现过程，掌握微指令的编写技巧和调试方法，提高学生的计算机组成原理理论水平和实践能力。
三、设计内容1. 微指令的概念和作用2. 微指令的设计方法和流程3. 微指令的编写技巧和调试方法4. 微指令的实现过程和实验操作四、设计步骤1. 学生自行学习微指令的概念和作用，了解微指令的设计方法和流程。
2. 学生根据所学知识，编写一个简单的微指令程序，包括指令的操作码、操作数、寻址方式等。
3. 学生使用微指令编译器，将编写好的微指令程序转换成微指令码。
4. 学生使用微指令模拟器，将微指令码加载到模拟器中，进行调试和测试。
5. 学生根据实验结果，对微指令程序进行优化和改进，提高程序的执行效率和稳定性。
6. 学生撰写实验报告，总结微指令的设计方法和实现过程，分析实验结果和问题，并提出改进方案和建议。
五、设计要求1. 学生需要独立完成本次课程设计，不得抄袭他人作品。
2. 学生需要按照设计步骤，认真完成实验操作和调试工作。
3. 学生需要撰写规范的实验报告，包括实验目的、原理、方法、结果和结论等内容。
4. 学生需要在规定时间内完成课程设计，并按时提交实验报告。
六、设计评价1. 学生的实验报告质量和内容是否符合要求。
2. 学生的实验操作和调试能力是否达到要求。
3. 学生的微指令程序设计和实现是否合理和有效。
4. 学生的课程表现和参与度是否积极和认真。
七、设计参考资料1. 《计算机组成原理》（第2版），唐朔飞，高等教育出版社，2015年。
2. 《计算机组成原理实验指导书》（第2版），唐朔飞，高等教育出版社，2016年。
3. 《微指令设计与实现》课程教材，作者待定。
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
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）。
组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计报告项目名称：计算机简单模型设计——运算器作者姓名：专业：计算机科学与技术学号：指导教师：完成日期：2011年12月23日太原工业学院计算机工程系目录摘要 (3)关键词 (3)正文 (3)2.1运算器部分： (3)2.2存储器部分 (4)2.3寄存器部分 (6)2.4时序电路部分 (6)2.5输入输出接口电路 (7)3.1对试验结果的分析讨论及理论计算结果的比较 (8)3.2调试与性能分析 (9)结论 (12)参考文献 (12)摘要本课程设计综合运用运算器、控制器、存储器、输入输出系统、总线等部件和辅助电路，完成一个运算器计算机的设计和实现（包括硬件和软件）。
用Proteus 7 Professional 软件实现设计上述功能，通过这次课程设计实现了运算器功能关键词基本模型机的设计；运算器；存储器；控制器；输入输出系统；总线等部件和辅助电路正文1、总体思路：就是在存储器内取数据到寄存器然后到运算器然后存入另一个寄存器，通过总线存入另一个存储器2、理论分析2.1运算器部分：74LS1812.2存储器部分双向八总线收发器74LS245是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
*当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。
存储器6264：A0~A12为13根地址线，i/O0~O7八根数据线，CS1，CS2为两个片选端，OE为为数据输出选通端，WR为写信号控制信号CS 数据线读L H H L 输出写L H L ×输入非选H ×××高阻态非选×L ××高阻态输出禁止L H H H高阻态2.3寄存器部分寄存器74LS373：当三态允许控制端OE 为低电平时，O0~O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
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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华北科技学院课程设计说明书班级: 计科B103 姓名:设计题目:__计算机组成原理课程设计_____ 设计时间:__2013-1-7 ____至__2013-1-18 ___ 指导教师:__ 邵铁君评语:_________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ 评阅成绩:＿＿＿＿评阅教师:＿＿＿＿＿1．课程设计目的通过计算机组成原理课程设计，进一步熟练掌握计算机各功能部件的内部构造和相互之间的联系（部件配置、相互连接和作用）、各功能部件的性能参数的相互匹配、机器指令级的各种功能和特性。
学生能够将所学知识融会贯通、进一步系统化，进一步提高硬件系统设计的能力，为以后的更高一级的硬件设计打下坚实基础。
2.课程设计任务在现有的TEC-XP+教学机系统上扩展4条指令。
要求：（1）4条指令至少要用到4种寻址方式；（2）4条指令分别由1步、2步、3步、4步完成；（3）监控命令A、U必须能够支持这4条指令。
3.系统组成原理及实现（1）运算器运算器的组成：运算器通常由执行算术逻辑运算功能的ALU线路、暂存参加ALU运算的数据和中间运算结果的通用寄存器组、支持乘除法运算的专用寄存器3部分组成，3个部分之间通过多路选择器线路实现连接，从而构成一个完整的运算器部件。
TEC-XP系统机上的运算器的逻辑图见图3-1。
从图中可以看到，运算器部件主要包括两组独立的8位字长的运算器，各自由2片位片结构的运算器AM2901组成；还有状态标志（CZVS）寄存器和教学实验所需的相关逻辑部件。
AM2901的结构如图3-1所示。
图1 运算器部件十六位教学机运算器的设计与实现：TEC-XP计原l 6系统的运算器部件主体部分由4片长度为4位的位片结构运算器芯片Am2901组成。
4 片Am2901之间的连接如图2-3所示。
另外，使用MACH芯片内部的部分电路提供ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号；使用一片GAL20V8实现4位的标志位寄存器FLAG，用于接收ALU 输出的4个标志位信号和来自内存堆栈区的4位数据(用于恢复现场状态信息)，FLAG的4位输出可以经过一片有三态功能的开关门电路送到内部总线IB，用于保存现场状态信息到堆栈区。
图2 4片Am2901连接图图3所示为16位运算器脱机实验的环境，在计原16系统中，运算器最低位的进位输入信号Cin和左右移位输入信号RAM0、Q0、RAMl5、Q15是由MACH芯片内部的SHIFT线路提供的，左侧的长方形部分是MACH内部的线路。
16个开关拨入的数据经开关门电路送到内部总线，内部总线与运算器的输入端D15~D0已经连接。
23位的微型开关的不同组合完成对ALU的不同控制，其编码对应的控制功能如表1和表2所示。
图3 16位运算器结构框图运算控制码及功能：表1 Am2901的9位控制码数据来源I2~I0说明了参与运算的数据的来源。
R为源寄存器，S为目标寄存器。
D表示数据总线上的数据。
Q寄存器可以作为一个中间的寄存器，存放中间运算的结果。
I5~I3提供了8种基本的运算功能，用三位编码来表示。
I8~I6表示对运算结果的处理。
在通用寄存器一栏中，从编码2到编码7表示将运算结果存放到目标寄存器中，Q寄存器一栏中，不为空的地方表示将数据运算结果存入Q寄存器中或者将修改Q寄存器并存入Q寄存器。
Y输出一栏表示ALU的输出结果。
表2 状态寄存器、最低进位输入、移位输入控制信号（2）微程序控制器微程序控制器的组成与实现：TEC-XP+教学计算机系统同时实现了微程序方案和组合逻辑方案的两种控制器，其总体组成如图4所示。
从两种控制器的组成来看，都包括有程序计数器PC、指令寄存器IR、程序定序器Am2910以及MACH芯片四部分。
PC是选用在运算器的通用寄存器组中的R5实现的，图中用虚线表示。
IR是选用两片8位的寄存器电路实现的，还用到一片传送IR低位字节内容到内部总线IB的开关门电路。
Am2910芯片用来确定微指令的执行次序。
图4微指令格式：(如右图5)图5指定的专用寄存器16位机 PC:R5 SP:R4 IO默认R0微程序控制器的控制信号：①对主存和输入输出接口(设备)的控制23位控制信号:A3～A0，B3～B0，I8～I6，I5～I3，I2～I0 SST2～0，SSHSCI2～0对内存和 I/O接口的读写/MIO（0：有内存或串口读写，1：无）REQ（0：读写内存， 1：读写串行口）/WE（0：写操作， 1：读操作）M R W编码功能：如图6②对内部总线和特定寄存器的控制图7 内部总线数据来源选择控制图8 专用寄存器接收控制③CI3~0编码及功能的控制CI3~0 功能0000（0#）初始化0010(2#) MAPROM0011(3#) 条件微转移1110(14#) 顺序执行4.扩展4条指令（1）4条指令的格式及功能指令格式功能寻址方式操作码编码微程序步数微程序入口地址SLIN DR DR*2+1DR 寄存器直接寻址00100010（22）2步80INCM [SR]，DR [SR]+1[SR]寄存器间接寻址10100001（A1）3步82MULT DR,[SR] [SR]*3DR目标寄存器为直接寻址，源寄存器为间接寻址11100011（E3）4步85MULN DR,DATA DATA-1DR立即数寻址11101001（E9）3步8A（2）指令所对应的微程序指令操作码微址下址CI3~0SCC3~0MRW I2~0 I8~6 I5~3 B口A口SSTSSH~SciDC2 DC1SLIN8081 00 1110 0000 0100 0011 0111 0000 1000 0000 0001 0000 0000 0000 30 0011 0000 0100 0011 0011 1000 1000 0000 0001 0001 0000 0000INCM 82838400 1110 0000 0100 0011 0001 0000 1000 0000 0000 0000 0011 000000 1110 0000 0001 0111 0000 0000 0000 0000 0001 0001 0000 000030 0011 0000 0000 0010 0001 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001MULT 8586878800 1110 0000 0100 0100 0001 0000 0000 0008 0000 0000 0011 000000 1110 0000 0001 0111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000000 1110 0000 0100 0010 0110 0000 0000 0000 0001 0000 0000 000030 0011 0000 0001 0110 0011 0000 1000 0000 1000 0000 0000 0000MULN8A 00 1110 0000 0100 0011 0010 0000 0101 0101 0000 0001 0011 0000 00 1110 0000 0001 0111 0011 0000 1000 0000 0000 0000 0000 0000 30 0011 0000 0100 0011 0011 0001 1000 0000 0001 0000 0000 0000（3）指令的实现过程：①.第1条指令SLIN第一步微指令完成DR的值左移一位，即DR乘2。
第二步微指令完成DR的值增1。
第一步编码意义下地址00 指令执行完后执行得下一条指令的地址CI3~0 1110顺序执行SCC3~0 0000程序执行方式MRW 0100无读写操作I2~I0 0011数据来源于B寄存器I8~6 01112F->B;Y输出结果I5~3 0000运算功能R + SB口1000 使用指定寄存器A口0000 不使用指定寄存器SST 0001接收标志位输出得值SSH、SCI 0000不涉及最低位的操作, 值为0 DC2 0000寄存器接受信息不用DC1 0000内部总线信息来源来自开关第二步编码意义下地址30 指令执行完后执行得下一条指令的地址CI3~0 0011条件转移执行SCC3~0 0000程序执行方式MRW 0100无读写操作I2~I0 0011数据来源于B寄存器I8~6 0011累加器：F->B;Y输出结果I5~3 0000运算功能R + SB口1000 使用指定寄存器A口0000 不使用指定寄存器SST 0001接收标志位输出得值SSH、SCI 0001数据的最低位需要加1, 值为1 DC2 0000寄存器接受信息不用DC1 0000内部总线信息来源来自开关②. 第2条指令INCM 内存值加1指令：INCM [SR]，DR第一步微指令是完成将SR中的地址值送入数据地址寄存器AR中。
第二步微指令是完成将相应内存中的值增1并送入Q寄存器中。
第三步微指令是完成将Q寄存器中的值写入原来的内存中。
第一步编码意义下地址00 指令执行完后执行得下一条指令的地址CI3~0 1110 顺序执行SCC3~0 0000 程序执行方式MRW 0100 无读写操作I2~I0 0011 数据来源于B寄存器I8~6 0001没有涉及到源和目标寄存器的使用，对运算结果的处理是将运算器的输出结果输出到数据总线上I5~3 0000 运算功能为源寄存器与目标寄存器的值相加，其结果仍为源寄存器中的值，运算功能对结果无影响B口1000 使用了目标寄存器A口0000 没有使用源寄存器SST 0000 该微指令没有影响状态寄存器，即保持原来状态寄存器中的值SSH、SCI 0000 不涉及最低位的操作, 值为0DC2 0011 编码为011，表示地址寄存器AR接收数据总线上的值DC1 0000 开关到内部总线第二步编码意义下地址00 指令执行完后执行得下一条指令的地址CI3~0 1110 条件转移执行SCC3~0 0000 程序执行方式MRW 0001 读出相应内存中的数据I2~I0 0111 来源于数据总线内存中的值I8~6 0000 将运算结果送入Q寄存器中，输出I5~3 0000 选择指令中的寄存器，数据处理方式进行加操作B口0000 不使用指定寄存器A口0000 不使用指定寄存器SST 0001 由于加法操作会改变状态寄存器，所以SST的编码为001SSH、SCI 0001 数据的最低位要加1，即最低位进位为1 DC2 0000 寄存器接受信息不用DC1 0000 开关到内部总线第三步编码意义下地址30 指令执行完后执行得下一条指令的地址CI3~0 0011 条件转移执行SCC3~0 0000 程序执行方式MRW 0000 无读写操作I2~I0 0010 数据来源于Q寄存器I8~6 0001 对运算结果的处理是将运算器的输出结果输出到数据总线上I5~3 0000 选择指令中的寄存器，数据处理方式进行加操作B口0000 不使用指定寄存器A口0000 不使用指定寄存器SST 0000 该微指令没有影响状态寄存器，即保持原来状态寄存器中的值SSH、SCI 0000 不涉及最低位的操作DC2 0000 寄存器接受信息不用DC1 0001 由于需要将运算器的结果输出后内存才能写入，所以DC1的编码为001，即ALU输出到内部总线③.第3条指令MULT ：MULT DR,[SR]第一步将SR中的地址送入AR中。