计算机组成与结构课程设计 正文
计算机系统组成与体系结构课程设计
计算机系统组成与体系结构
计算机系统组成与体系结构是计算机专业中的一门基础课程，主要涉及计算机
系统的硬件组成和工作原理。
在本篇文章中，我们将探讨这门课程的一部分——课程设计。
设计目的和背景
课程设计旨在通过对计算机系统组成与体系结构知识的深入理解和实践操作，
锻炼学生的科学研究能力、分析问题的能力以及解决实际问题的能力。
此外，课程设计也是培养学生创新能力和团队合作意识的一项重要手段。
设计内容
课程设计的内容主要分为三个部分，分别为实验指导书编写、实验设备的选购
和实验的进行与结果分析。
实验指导书编写
编写实验指导书是课程设计的重要组成部分。
在这一步中，学生需要对所学的
计算机系统组成与体系结构的知识进行总结和归纳，将其转化为可操作的具体实验方案。
同时，编写实验指导书还需要考虑到实验材料及实验效果的语言描述、图表说明等，从而使得实验方案更加清晰明了。
此外，在编写实验指导书的过程中，学生也需要关注到实验方案的安全性、可靠性和实用性等问题。
实验设备的选购
在实验指导书编写完成后，学生需要根据实验方案的要求进行实验设备的选购。
在这一环节中，学生需要首先了解实验所需的硬件和软件设备，对其进行一些比较、评估和选购。
设备的选择要充分考虑到性能、价格、可靠性等各方面的因素。
当然，在选购时还需要考虑到实验经费的限制和实验时间的规定。
1。
计算机组成课程设计
计算机组成课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并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；2. 了解计算机硬件的工作原理，如CPU的运算和控制过程，内存的读写机制等；3. 掌握计算机性能的主要指标，如CPU主频、内存容量、硬盘速度等。
技能目标：1. 能够运用所学的计算机组成知识，分析并解决实际计算机使用过程中遇到的问题；2. 学会使用相关软件检测和评估计算机硬件性能；3. 能够自主搭建一台简单的计算机，并进行基本的硬件组装和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机硬件的兴趣和热情，提高学习积极性；2. 培养学生团队合作意识，学会在团队中分工与协作；3. 增强学生的创新意识和动手能力，鼓励他们勇于尝试，善于发现问题并解决。
本课程针对高中年级学生，结合计算机组成原理和硬件知识，注重理论与实践相结合。
课程性质为实践性较强的学科，要求学生在掌握理论知识的基础上，能够运用所学解决实际问题。
考虑到学生的年龄特点和认知水平，课程目标设定既注重基础知识的学习，也关注实践技能的培养，同时关注学生情感态度价值观的塑造，使他们在学习过程中形成良好的学习态度和价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容1. 计算机硬件基本组成- 教材章节：第1章 计算机硬件概述- 内容：CPU、内存、硬盘、输入输出设备等硬件组件的功能和作用。
2. 计算机硬件工作原理- 教材章节：第2章 CPU与内存- 内容：CPU的运算和控制过程，内存的读写机制，数据总线、地址总线、控制总线的原理。
3. 计算机性能指标与评估- 教材章节：第3章 计算机性能- 内容：CPU主频、内存容量、硬盘速度等性能指标，性能评估方法。
4. 实践操作与硬件组装- 教材章节：第4章 硬件组装与维护- 内容：计算机硬件组装过程，基本调试方法，常见故障排除。
5. 计算机硬件发展趋势与新技术- 教材章节：第5章 计算机硬件新技术- 内容：介绍计算机硬件领域的新技术、新趋势，如固态硬盘、虚拟现实等。
计算机组成与体系结构课程设计
计算机组成与体系结构课程设计一、设计背景计算机组成与体系结构是计算机科学与技术专业中的一门重要基础课程，它是学生全面认识计算机硬件、软件系统的入门课程。
此次课程设计旨在通过设计和实现一个简单的计算机系统的方式，让学生深入理解计算机的组成原理和工作方式，培养学生的计算机系统设计和编程能力。
二、设计目的本课程设计的主要目的是：1.加深学生对计算机系统组成和工作方式的理解；2.培养学生利用计算机系统构建实际系统的能力；3.提高学生的编程和调试能力；4.加强学生的团队合作和信息交流能力。
三、设计内容1.设计和实现一个简单的计算机系统，包括计算机的处理器、存储器、输入输出设备等；2.设计和实现计算机系统的指令集、操作系统、文件系统等软件功能；3.设计和实现测试和调试工具，进行系统测试和调试；4.进行实际系统的性能测试和优化；5.编写课程设计报告，对整个系统进行详细描述，并对设计过程和实现过程进行总结。
四、设计流程本课程设计的流程如下：1.组建项目团队，确定团队各成员的职责；2.研究计算机系统的组成原理和工作方式；3.确定计算机系统的基本要求和功能；4.制定计算机系统的整体设计方案；5.实现计算机系统的硬件和软件功能；6.进行系统测试和调试，优化系统性能；7.编写课程设计报告。
五、设计语言与环境1.计算机系统的硬件设计使用Verilog语言，并采用Quartus II软件进行仿真和实现；2.计算机系统的软件设计使用C语言，并采用GCC编译器进行编译。
六、设计要求1.计算机系统的硬件设计要求符合计算机系统的基本工作原理和规范；2.计算机系统的软件设计要求符合C语言编程规范，并能够实现计算机系统的基本功能；3.计算机系统的测试和调试要求严谨认真，确保系统的稳定性和性能；4.编写课程设计报告要求内容全面、结构清晰，文句通顺、简明易懂。
七、设计成果展示本课程设计成果包括：1.计算机系统的完整硬件和软件实现；2.计算机系统的详细测试和调试报告；3.计算机系统的设计和实现文档；4.课程设计报告和演示材料。
计算机组成与系统结构课程设计
计算机组成与系统结构课程设计一、课程设计背景计算机组成与系统结构是计算机科学与技术专业中的一门重要课程，它主要介绍计算机的基本组成、原理和结构等方面的知识。
计算机组成与系统结构课程的学习对于学生深入了解计算机硬件的工作原理、优化计算机程序的运行速度以及开发计算机系统和应用具有重要意义。
在此背景下，本文将介绍一项计算机组成与系统结构课程设计，旨在帮助学生深入了解计算机的基本结构、实践搭建计算机系统，并通过开发一个简单的程序来提高对计算机软硬件的综合应用能力。
二、课程设计内容1.设计计算机组成与系统结构的实验方案；2.利用物理部件构建计算机硬件；3.完成编译过程，将源代码转换成机器码；4.编写汇编语言程序，学习对计算机硬件的操作；5.制作计算机操作系统，并将其嵌入到计算机硬件中；6.完成一个简单的计算机程序，以实现对计算机的硬件和软件进行综合应用和测试。
三、课程设计流程1.实验方案设计在计算机组成与系统结构课程设计中，首先需要制定实验方案。
实验方案需要明确实验目的、实验内容、实验要求、实验步骤和实验细节等方面的要求。
2.选择物理部件在实验方案制定之后，需要选择所需要的物理部件。
常用的组成计算机硬件的物理部件包括CPU、存储器、输入/输出设备等。
3.构建计算机硬件通过选择物理部件，学生可以开始构建计算机硬件。
这个阶段主要包括将CPU、存储器、输入/输出设备等部件进行连接、搭建硬件框架等工作。
4.将源代码转换成机器码在构建计算机硬件之后，学生需要完成编译过程，将源代码转换成机器码。
5.编写汇编语言程序通过制定实验方案，学生需要编写汇编语言程序，利用程序对计算机硬件进行操作，从而实现对计算机的控制。
6.制作计算机操作系统在编写汇编语言程序之后，学生需要制作一个计算机操作系统。
通过将操作系统嵌入到计算机硬件中，可以实现对计算机系统各个方面的整合，为计算机应用提供支持。
7.开发简单的计算机程序学生需要开发一个简单的计算机程序，以测试自己所建立的计算机系统的性能和可靠性。
计算机组成与体系结构教学设计
计算机组成与体系结构教学设计背景计算机组成与体系结构课程是计算机科学专业和相关专业中的重要课程之一。
该课程通过讲解计算机硬件的组成以及计算机体系结构的基本应用和原理，让学生对计算机体系结构的内部结构和工作原理有一个全面的认识，为进一步深入学习计算机系统和计算机科学领域打下坚实的基础。
因此，本篇文档将通过介绍教学内容、教学方法和教学效果评估等方面的内容，进一步完善计算机组成与体系结构课程的教学设计。
教学内容计算机组成与体系结构课程的教学内容通常包括计算机硬件组成，各种计算机组件的原理与作用，存储器层次结构，总线结构以及计算机体系结构的分类与特性等方面的内容。
这些内容是计算机科学和技术领域的核心知识点，对学生理解计算机科学和技术领域的各个方面都有很大的帮助。
因此，在教学设计过程中，需要设计好相应的内容模块，合理规划课程时间和教学进度，让学生掌握这些知识点。
教学方法计算机组成与体系结构课程的教学方法相互依托，以课堂讲授为基础，互相补充。
具体教学方法包括：课堂讲授在课堂上，老师应当通过讲解、演示、举例等方式，对计算机组成与体系结构的基本原理和体系结构的分类与特性等方面的知识进行讲解和阐述，教师与学生之间的互动也需多多。
实验教学计算机组成与体系结构课程的实验教学是非常重要的一部分，在实验室中，学生可以直接接触硬件设备，进行程序编译和调试等具体体验性任务。
通过实验，学生能够加深对计算机硬件组成、原理和体系结构的理解，增强实际操作能力和协调能力。
课程设计教师也可以通过设计项目任务，让学生通过自主探索的形式，深入研究计算机组成与体系结构的相关知识点，从而提高学生的主动学习能力，实现知识点内化。
教学效果评估在计算机组成与体系结构课程教学结束之后，需对学生进行教学效果评估。
评估内容包括学生对于计算机硬件组成和计算机体系结构的基础知识点的掌握程度，能否使用相关知识点进行实际应用以及学生对该课程的总体评价等。
评估结果将有助于教师对教学过程进行总结和反思，提高教学质量。
计算机结构与组成课程设计报告
实习题目（<小二，黑体，居中>）【需求规格说明】需要实现一个简单的16-位处理器(即每个指令字长为16位,寄存器也是16位)，该处理器有四个寄存器($r0到$r3). 具有独立的数据和指令内存(即有两个内存,一个指令内存,一个数据内存)。
重要注意事项:由于Logisim的限制，也为了让事情更简单一些，我们以半字(16位)为单位对内存编址! 这和MIPS 不同，MIPS指令的字长是32位,而内存是以字节(8位)为单位编址。
下表给出了指令编码表。
通过查询opcode字段(高四位，即15-12位)的值，可知半字编码所对应的指令. 注意，表中的opcode不到16个，而funct也不到8个. 原因是指令少一些，使同学们更容易实现(呵呵,好象比老师上课讲的CPU指令数还是多了很多)。
比老师上注意:这里opcodes的顺序和作业hw6是不同的. 这样做的原因是，我们希望全零的指令(0x0000)为NOP, 因此，将or设置为funct二进制码全为零的指令.【算法设计】对与CPU的实现需要将其划分成小部分，分别实现其小部分的内容，最后将小部分通过整体链接起来，最终实现CPU的功能。
寄存器、ALU、指令分割器、PC、控制器是ALU的核心组成部分。
下面分别介绍CPU各个核心组成成分的实现。
（1）对于寄存器文件对于输入和输出，输入有一个端口，输出有两个端口，输入时由regwrite来控制是否输入，在图中加入四个register来临时存放十六位的数据，由时钟进行控制，最后再使用多路复用器来选择哪一个register输出到该端口，其多路复用器的选择控制由控制信号处理器控制。
（2）对于ALU对于ALU的实现可以分成几个小部分来实现，每一部分实现其自己需要实现的功能，再由多路复用器来选择到底要实现哪一种功能，ALU有两个输入端口，一个十六位的输出端口和一个一位的输出端口。
十六位的输出端口来输出得到的结果，一位的输出端口来判断输出结果中是否含有一，并进行接下来的实现。
计算机组成结构化方法第五版课程设计
计算机组成结构化方法第五版课程设计1. 课程设计背景计算机组成原理是计算机科学和技术中的一门核心课程，旨在教授计算机的基本概念和结构，使学生了解机器语言、编译器和操作系统等计算机基础知识。
本课程将基于计算机组成结构化方法第五版教材，设计一个实践项目，旨在将学生的理论知识与实际操作相结合，提高学生的实践能力和创新能力。
2. 项目目标本次课程设计的目标是让学生掌握基于计算机组成原理的系统底层编程和调试方法，具体表现在以下几个方面：•熟悉计算机的基础概念和原理。
•学会使用计算机组成原理相关的工具，如汇编器和模拟器等。
•掌握计算机指令的格式、运行机制和实际操作流程。
•能够开发简单的汇编程序，并能通过模拟器进行调试和优化。
3. 项目内容3.1 前期准备在项目开始前，学生需要自行学习计算机组成原理相关知识，包括机器语言、汇编语言、指令格式、存储器结构、IO接口等基本概念。
同时，学生也需要熟悉模拟器的使用方法，了解如何将汇编程序导入模拟器，进行调试和优化。
3.2 项目任务本次课程设计主要分为两个任务，分别是汇编程序开发和模拟器调试优化。
3.2.1 汇编程序开发学生需要自己选择一个简单的汇编程序，并进行开发，开发过程中需要注意以下注意事项：•选择合适的指令集和数据结构。
•编写完整的汇编代码，并加上适当的注释。
•使用汇编器将汇编代码转换为机器代码，并输出到文本文件中。
•将机器代码导入到模拟器中，进行下一步的调试和优化。
3.2.2 模拟器调试和优化学生在模拟器中调试自己的汇编程序，优化过程中需要注意以下事项：•使用模拟器的单步执行和断点功能，逐行检查程序运行状态。
•通过模拟器提供的寄存器、内存等数据显示功能，确认每步操作的正确性。
•通过调整指令顺序、跳转条件等手段，优化程序的运行效率和功能。
4. 预期效果本次课程设计的预期效果有以下几点：•学生能够对计算机的底层结构和运行机理有更深入的理解。
•学生能够熟练使用汇编器和模拟器等相关工具，准确地将自己的想法转化为计算机指令，并进行调试和优化。
计算机的组成原理教案优秀5篇
计算机的组成原理教案优秀5篇计算机的组成原理教案1一、教学目标1.了解计算机硬件各部分的名称及作用。
了解多媒体计算机的硬件组成以及性能指标。
2.通过观察分析，归纳总结计算机的组成。
通过学习，了解计算机的硬件知识。
通过实践和学习，为后面学习计算机的组装过程作准备。
3.通过对计算机硬件的了解，培养学生深入探究和动手实践的能力。
二、教学重难点重点：了解计算机的硬件组成的名称和作用。
难点：本活动的教学难点也是从计算机的'工作原理上来分析计算机的硬件组成，引导学生深入分析计算机内部的结构和工作原理。
三、教学方法创设情境法，师生问答法、讲授法等。
四、教学过程(一)新课导入大家都知道计算机，又被称为电脑，这是一种比喻，就好像用电的人脑一样，是人脑功能的延伸和扩充，因此，要了解计算机部件的构成和作用，首先要了解人体各部位的功能，请问人体的哪一部分能够进行计算，是人脑还是四肢或五官？对、很显然是人脑。
好，那么我们每个人都能记住自己的名字人体的哪一部分能够进行记忆啊？对是人脑还是四肢或五官呀，是人脑。
人脑能命令我们的四肢和五官，做出各种活动、是整个人体的中心，那么一个人光有大脑没有四肢和五官，行不行啊？不行他没有办法说话、走路和写字。
是啊，人脑再重要也必须依靠四肢和五官，将自己的功能发挥得尽善尽美。
计算机也同人一样，有相当于大脑的中心部件，也有相当于四肢和五官(二)新课讲授1.先请同学们自己看书P106-112，边看书边思考：①计算机系统是由哪两部分组成？②计算机硬件是由哪几部分组成？巡视检查学生自学情况。
计算机的组成原理教案2教学目标知识目标：1.理解计算机网络、网络协议的基本概念；2.了解计算机网络的分类和应用、三个网络组成部分的作用和网络组件的作用；3.认识常见的通信线路和常用的连接设备。
技能目标：1.会安装上因特网必需的网络组件；2.能识别常见的网络连接设备和传输介质。
情感、态度与价值观目标：1.体验计算机网络实体的复杂性和多样性；2.培养热爱网络、爱护公共设施的意识。
计算机组成与结构课程设计报告
《计算机组成与结构课程设计》任务书一、设计题目模型计算机系统的设计与实现二、设计目的计算机组成与结构课程设计是“计算机组成与结构”课程的后续设计性课程，通过设计一台模型计算机，使学生更好地理解计算机组成与结构课程的基本内容，掌握计算机设计与实现的基本方法，培养学生实验动手能力和创新意识，为以后进行计算机应用系统的设计与开发奠定基础。
三、设计任务设计一个8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器,简单输入／输出接口和设备,时序和启停控制等电路。
要求学生自己定义一套简单的指令系统，制定系统的设计方案和实现方法，画出所设计的模型机系统的电路原理图。
在计算机组成原理与系统结构实验系统上搭建模型计算机系统，完成微程序控制器的实验调试过程，并用所设计的指令系统编写一个实现简单功能的程序，在搭建的模型机系统上输入、调试和运行程序。
最后总结实验结果，完善所设计的模型机系统方案和电路图，写出完整的设计报告。
四、实验设备和环境实验设备：1．计算机组成原理与系统结构实验系统 1台2．PC机 1台3．EPROM编程器 1台（公用）4．示波器 1台（公用）5．连接电缆和排线若干。
软件环境：1．操作系统：Windows2000/Windows XP2．电路设计软件Protel五、设计内容和要求根据设计任务的要求，结合时间进度安排和考核方面的因素，将本次设计内容分为四个部分，各部分的具体设计内容和要求如下：第一部分模型计算机设计方案的制定设计内容：1．设计一个8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单输入／输出设备、时序和启停等电路；2．画出系统组成框图，指出各个部分的功能和实现途径；3．针对所设计的模型机系统，每组学生自己定义一套简单的指令系统，给出助记符指令格式，分配指令的机器代码，指出指令的功能；4．写出设计方案。
设计要求：1．所设计的模型计算机系统为8位模型机，运算器为8位运算器，数据总线和地址总线都为8位，输入设备为8位开关，输出设备为8位发光二级管指示灯；2．每组定义的指令系统为4至8条指令，必须包含本组运算器特有运算功能的指令，每组必须有两条以上指令与其他组不同，经老师审核后确定；3．每组制定一份设计方案。
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。
计算机组成与结构课程设计正文
引言当今时代已经是计算机的时代，我们通常所讲的计算机，其全称是电子式数字计算机，它是一种能存储程序，能自动连续的对各种数字化信息进行算术，逻辑运算的快速工具。
在这一定义中包含两个重要的基本概念：信息数字化和存储程序工作方式。
计算机系统是由硬件与软件组成的综合体，人们通常采用层次结构观点去描述系统的组成与功能，分层次的分析与设计计算机系统。
而计算机是一种能够存储程序，能够自动连续的执行程序，对各种数字化信息进行算术运算或逻辑运算的快速工具。
首先，计算机是能够运算的设备，运算可以分为两大类：算术运算和逻辑运算。
算术运算的对象是数值型数据，以四则运算为基础，许多复杂的数学问题可通过相应算法最终分解为若干四则运算。
逻辑运算用来解决逻辑型问题，如信息检索，判断分析和决策等。
所以我们常将计算机的工作泛称为对信息进行运算处理。
而计算机中的信息是用数字代码来表示各类信息，所以称为数字计算机。
计算机对这些数字化的信息进行运算处理的方式是采用一种存储程序工作方式，即先编写程序，再由计算机将这些程序存储起来，然后通过连续，快速地执行程序实现各种运算处理。
为了存储程序与数据，需要存储器；为了进行运算处理，需要运算器，需要运算器；为了输入程序和数据，以及输入程序和数据，以及输出运算结果，需要有输入设备和输出设备；控制器则对计算机的工作精心控制管理。
冯•诺依曼在1954年就首先提出了这些技术要点。
着是计算机发展史上的一个里程碑。
至今为止，决大多数的计算机仍然属于冯•诺依曼机。
它的要点包括：（1）采用二进制代码表示数据和指令。
（2）采用存储程序工作方式，即事先编制程序，实现存储程序，自动，连续的执行程序。
（3）由存储器，运算器，控制器，输入设备，输出设备等5大部分组成计算机硬件系统。
计算机的工作最总体现为执行程序。
而计算机采用存储程序工作方式，这是冯•诺依曼体制中最核心的思想。
它有三点含义，体现了计算机求解问题的过程：（1）实现编制程序。
计算机组成与结构课程设计
计算机组成与结构课程设计背景计算机组成与结构是计算机领域的重要基础课程之一。
在本课程中，我们将介绍计算机系统的各个组成部分，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，并深入探讨它们之间的联系和协作。
同时，我们还将关注计算机系统的性能优化、指令集体系结构等方面的内容，为学生打下坚实的计算机基础。
目的本课程设计旨在帮助学生加深对计算机组成与结构的理解和掌握。
通过实践，学生将学习如何分析和设计计算机系统的各个组成部分，了解它们之间的相互连接和作用，并能够利用计算机系统的性能优化技术提高系统的性能和效率。
设计方案本课程设计将分为三个部分，包括理论学习、实践操作和实验报告撰写。
具体安排如下：理论学习在理论学习环节，我们将对计算机组成与结构的基本概念和原理进行介绍和讲解。
学生将学习如何分析计算机系统的各个部分，并了解它们之间的联系和作用。
同时，我们还将介绍计算机系统的性能优化、指令集体系结构等方面的专业知识。
实践操作在实践操作环节，学生将进行计算机系统的硬件设计和调试。
我们将为学生提供一些典型的计算机系统实验，如简单CPU的设计、存储器的实现、输入输出控制等。
学生将根据实验要求设计、调试和测试计算机系统，并在实验过程中发现和解决问题。
实验报告撰写在实验报告撰写环节，学生将就实验过程中的设计过程、调试方法、技术难点和实验结果等方面进行撰写，并对实验过程中遇到的问题和解决方案进行详细描述和分析。
此外，学生还需要对实验结果进行分析和解读，并提出自己的见解和体会。
教学方法本课程设计采用“理论+实践”的教学方法，既注重理论学习又注重实践操作。
在课程过程中，我们将采用讲解、实验操作、案例分析、互动研讨等多种教学方法，激发学生的学习兴趣和积极性，提高学生的学习效果和理解度。
考核方式本课程设计的考核形式为结合实验操作和实验报告。
学生将根据实验结果和记录撰写实验报告，形成课程期末成绩。
考核内容包括实验设计和调试、实验报告撰写、实验结果分析等方面。
计算机组成与结构课程设计正文
引言当今时代已经是计算机的时代，我们通常所讲的计算机，其全称是电子式数字计算机，它是一种能存储程序，能自动连续的对各种数字化信息进行算术，逻辑运算的快速工具。
在这一定义中包含两个重要的基本概念：信息数字化和存储程序工作方式。
计算机系统是由硬件与软件组成的综合体，人们通常采用层次结构观点去描述系统的组成与功能，分层次的分析与设计计算机系统。
而计算机是一种能够存储程序，能够自动连续的执行程序，对各种数字化信息进行算术运算或逻辑运算的快速工具。
首先，计算机是能够运算的设备，运算可以分为两大类：算术运算和逻辑运算。
算术运算的对象是数值型数据，以四则运算为基础，许多复杂的数学问题可通过相应算法最终分解为若干四则运算。
逻辑运算用来解决逻辑型问题，如信息检索，判断分析和决策等。
所以我们常将计算机的工作泛称为对信息进行运算处理。
而计算机中的信息是用数字代码来表示各类信息，所以称为数字计算机。
计算机对这些数字化的信息进行运算处理的方式是采用一种存储程序工作方式，即先编写程序，再由计算机将这些程序存储起来，然后通过连续，快速地执行程序实现各种运算处理。
为了存储程序与数据，需要存储器；为了进行运算处理，需要运算器，需要运算器；为了输入程序和数据，以与输入程序和数据，以与输出运算结果，需要有输入设备和输出设备；控制器则对计算机的工作精心控制管理。
冯诺依曼在1954年就首先提出了这些技术要点。
着是计算机发展史上的一个里程碑。
至今为止，决大多数的计算机仍然属于冯诺依曼机。
它的要点包括：（1）采用二进制代码表示数据和指令。
（2）采用存储程序工作方式，即事先编制程序，实现存储程序，自动，连续的执行程序。
（3）由存储器，运算器，控制器，输入设备，输出设备等5大部分组成计算机硬件系统。
计算机的工作最总体现为执行程序。
而计算机采用存储程序工作方式，这是冯诺依曼体制中最核心的思想。
它有三点含义，体现了计算机求解问题的过程：（1）实现编制程序。
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。
计算机组成与结构课程设计
前言随着计算机科学与技术的迅猛发展，直接推动了我们对计算机组成与结构这门课程的学习。
计算机总体上是由软件和硬件组成。
硬件是物质基础，没有良好的硬件，软件将无法发挥作用；软件是灵魂，没有软件，计算机就无法工作，软件不良，计算机也无法高效率地工作。
计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备构成。
计算机的软件主要由系统软件与应用软件组成。
程序预先存放在存储器中，计算机工作时能自动高速地从存储器中取出指令和数据加以执行。
计算机是通过执行指令来处理各种数据的。
为了指出数据的来源、操作结果的去向及所执行的的操作，一条指令一般包括操作码、操作数地址、操作结果的存储地址、下一条指令的地址。
操作码具体说明操作的性质和功能。
一台计算机可能有几十条至几百条指令，每一条指令都有一个相应的操作码，计算机通过识别该操作码来完成不同的操作。
操作数的地址——CPU 通过该地址就可以取得所需的操作数。
把对操作数的处理结果保存在操作结果存储地址中以便再次使用。
计算机的性能与它的指令系统有很的关系，而指令系统的设置又与机器的硬件密切相连。
在本次课程设计中，我在同学的帮助下完成相应的整体逻辑图的设计、指令系统的设计、确定微操作控制信号等，设计的一台小型的实验计算机，能基本实现四则运算。
目录前言························································任务书······················································第1章实验计算机的设计确定设计总要求·······································设计整机逻辑框图·····································设计指令系统·········································设计指令执行流程·····································确定微操作控制信号及其实现方法························设计微指令格式········································确定微程序控制方式····································编写指令的微程序······································设计实验接线表········································编写调试程序·········································编写应用程序·········································第2章实验计算机的组装器件排列···············································信号连接···············································实验接线板安装·········································第3章实验计算机的调试调试准备···············································程序调试···············································第4章实验计算机的故障的排除·································故障的类型和原因·······································故障的分析查找·········································小结··························································参考文献······················································本科生课程设计任务书2008 届计算机科学与工程系计算机科学与技术专业Ⅰ课程设计题目：实验计算机利用FD—CES 实验仪提供的硬件资源（功能模块、控制台及外设等），按设计、组装、调试等步骤研制一台微程序控制的实验计算机。
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。
计算机组成与系统结构教学设计
计算机组成与系统结构教学设计一、课程背景随着计算机科学与技术的不断发展，计算机组成与系统结构作为计算机相关专业的一门重要课程，对学生学习计算机原理、编程语言以及计算机应用具有重要的指导意义。
本课程主要通过模块的分析，系统的学习，让学生掌握计算机系统的基本结构、组成部分以及他们之间的关系，为学生掌握计算机编程和开发奠定坚实基础。
二、课程目标本课程的教学目标主要有以下几个方面：•让学生了解计算机的发展历程及其作用；•让学生掌握计算机硬件的组成部分，如CPU、内存、存储器等；•让学生了解计算机的系统结构，包括总线、输入输出等；•让学生了解计算机的层次结构以及操作系统的基本概念；•让学生了解计算机网络的基本概念和组成部件。
三、教学内容安排第一章绪论• 1.1 计算机和数据的概述• 1.2 计算机的发展历程和功能• 1.3 计算机体系结构与组成第二章计算机硬件• 2.1 中央处理器CPU• 2.2 存储器• 2.3 输入输出设备• 2.4 总线第三章计算机系统结构• 3.1 存储器层次结构和Cache• 3.2 输入输出系统• 3.3 中断和异常处理• 3.4 时间和时钟第四章计算机操作系统• 4.1 操作系统概述• 4.2 进程管理• 4.3 存储管理• 4.4 文件管理• 4.5 设备管理第五章计算机网络• 5.1 计算机网络概述• 5.2 协议与分层• 5.3 物理层• 5.4 数据链路层• 5.5 网络层• 5.6 运输层• 5.7 应用层四、教学方法本课程将采用课堂讲解、课程讨论、实验演示等多种教学方法，让学生在理论与实践中相辅相成，深入掌握计算机组成与系统结构的基本概念、实现方法和开发细节。
五、考核方式本课程的考核方式主要包括平时作业、实验报告和期末考试等几个部分，通过这些方式循序渐进地检验和补充学生的习得过程，最终形成比较全面的评估结果。
六、教学评价本课程的教学效果主要通过学生的课堂出勤、作业完成情况、实验成绩、期末考试成绩以及教学评估等几个方面进行评估。
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引言当今时代已经是计算机的时代，我们通常所讲的计算机，其全称是电子式数字计算机，它是一种能存储程序，能自动连续的对各种数字化信息进行算术，逻辑运算的快速工具。
在这一定义中包含两个重要的基本概念：信息数字化和存储程序工作方式。
计算机系统是由硬件与软件组成的综合体，人们通常采用层次结构观点去描述系统的组成与功能，分层次的分析与设计计算机系统。
而计算机是一种能够存储程序，能够自动连续的执行程序，对各种数字化信息进行算术运算或逻辑运算的快速工具。
首先，计算机是能够运算的设备，运算可以分为两大类：算术运算和逻辑运算。
算术运算的对象是数值型数据，以四则运算为基础，许多复杂的数学问题可通过相应算法最终分解为若干四则运算。
逻辑运算用来解决逻辑型问题，如信息检索，判断分析和决策等。
所以我们常将计算机的工作泛称为对信息进行运算处理。
而计算机中的信息是用数字代码来表示各类信息，所以称为数字计算机。
计算机对这些数字化的信息进行运算处理的方式是采用一种存储程序工作方式，即先编写程序，再由计算机将这些程序存储起来，然后通过连续，快速地执行程序实现各种运算处理。
为了存储程序与数据，需要存储器；为了进行运算处理，需要运算器，需要运算器；为了输入程序和数据，以及输入程序和数据，以及输出运算结果，需要有输入设备和输出设备；控制器则对计算机的工作精心控制管理。
冯诺依曼在1954年就首先提出了这些技术要点。
着是计算机发展史上的一个里程碑。
至今为止，决大多数的计算机仍然属于冯诺依曼机。
它的要点包括：（1）采用二进制代码表示数据和指令。
（2）采用存储程序工作方式，即事先编制程序，实现存储程序，自动，连续的执行程序。
（3）由存储器，运算器，控制器，输入设备，输出设备等5大部分组成计算机硬件系统。
计算机的工作最总体现为执行程序。
而计算机采用存储程序工作方式，这是冯诺依曼体制中最核心的思想。
它有三点含义，体现了计算机求解问题的过程：（1）实现编制程序。
为了用计算机求解问题，需要实现编制程序。
在程序中规定计算机需要做哪些事情，按什么步骤去做。
程序中还包括需要运算处理的原始数据，或者规定计算机在什么时候从输入设备获得数据。
（2）实现存储程序。
编好的程序由输入设备送入计算机，存放在存储器中。
编写的程序是用字符书写的，通过键盘将字符变成二进制代码，然后输入计算机。
二进制编码中的每一位，取0或1中的一个值，可以保存在存储器中（3）自动，连续的执行程序。
由于程序已经实现存储在存储器中，启动计算机并运行程序后，计算机就可以依照一定的顺序从存储器逐条读取指令，按照指令的要求执行操作，直到运行的程序执行完毕。
当然，当今社会，计算机的信息化发展一日千里。
自20世纪80年代以来，计算机的迅速发展，特别是近几年，计算机向高度集成化、网络化和多媒体化发展的速度一日千里，社会信息化不断向纵向发展，各行各业的信息化进程不断加速，计算机应用技术与其他专业的教学、科研工作结合更加紧密，各科学与以计算机技术为核心的信息技术的融合，促进了计算机学科的发展。
但是计算机的基本原理始终是技术开发所需要的地基，因此对我们计算机专业的学生也提出了更高的要求，不但要求掌握理论知识，更要有计算机应用能力和实践。
第1章概述设计实验计算机的目的：计算机组成与结构这门课，研究的是计算机的原理和结构。
然而原理可以是理论，但结构的认识则必须通过实践。
只有加强实践，才能真正的了解计算机的结构。
为了更好的了解计算机结构，掌握制作简单模型机的方法，学会利用简单实验计算机来进行数据的基本操作，因此设计这次实验计算机的设计。
本次课程设计是要研制一台性能比较简单的计算机，能实现简单的指令功能，在设计计算机的过程中以此来加深对计算机组成与结构的理解，增强自己的动手能力。
实验计算机的工作原理：本次实验计算机的设计主要是以FD-CES为基础设备来进行设计，因此，有必要对FD-CES做较详细的了解。
FD-CES是一台多功能的计算机实验设备，可进行数字逻辑电路实验、计算机部件实验、计算机整机实验和其他数字系统实验。
FD-CES具有以下主要特点：一、采用总线结构FD-CES采用总线结构，是实验仪具有结构简单清晰、扩展方便、灵活易变等诸多优点。
该实验仪内共有四组总线：外部数据总线ODB、外部地址总线OAB、内部数据总线IDB、内部地址总线MB。
CPU、内存、外设和控制台等部件之间通过外部总线传输信息，而CPU 内部则通过内部总线传输信息，二、提供计算机基本功能模块FD-CES为实验者提供了运算器模块ALU、寄存器堆模块REG、指令部件模块I-PC、内存模块MEM、总线缓冲模块BUS、微程序控制模块MPG、启停和时序模块P-P，以及控制台（兼I/O设备）的控制模块等。
这些基本功能模块的输出都通过三态器件连接总线，实验者可按需增加某些功能模块，也可逻辑“删除”不用的模块。
各模块的电源线、地线、地址总线和数据总线等已分别连通，不必再连。
模块内各集成电路间的数据通路也已连好。
个器件的控制信号及必要的输出信号已被引出到实验板上，供实验者按自己的设计方案连接使用这些信号，从而使各模块协调地工作。
三、提供智能化控制台控制台由Intel的8位单片微机8032控制，使控制台具有较强的功能，为调试和使用实验计算机提供如下便利：实验计算机停机时，实验者可通过控制台将程序键入内存，将微程序键入控存；可把内存或控存指定单元内容读出显示；可把内存或控存内容保存到外存EEPROM，或将外存EEPROM内容读入内存或控存等。
实验计算机运行时，可由控制台控制实验计算机从指定单元开始连续运行；并可人工干预使其停止运行；也可控制实验计算机逐步逐拍地运行，并自动测量和显示每一拍地址总线和数据总线或微指令内容。
四、实验接线量少，实验效率高具有上述特性的FD-CES实验仪，可大大减少实验者的接线工作量，因而也减少了出错的可能性，以利于实验的顺利进行。
而且，更重要的是能使实验者在有限的时间内将精力集中在实验的关键部分。
本次实验的主要内容：研制一台性能如下的实验计算机。
（1）具有键盘和打印机两种外部设备。
（2）外设和内存统一操作指令，程序查询法使用外设。
（3）运算器采用单累加器多通用寄存器结构。
（4）操作数寻址方式有：直接地址寻址立即数寻址寄存器直接寻址寄存器间接寻址（5）指令系统至少含有以下指令：元中（程序自编）。
（提示1：由于本指令系统中有根据外设状态转移的指令，故不必再设置“I/O询问口”。
提示2；用四选一电路设计程序计数器PC的接收转移地址控制信号L）第2章实验计算机的设计设计总要求实验计算机的外设需求：该实验计算机具有键盘和打印机两种外部设备。
外设和内存统一操作指令，程序查发使用外设。
实验计算机运算器结构：运算器采用单累加器多通用寄存器结构实验计算机功能和用途：可对键盘输入的两个2位十进制数进行四则运算，由打印机输出结果；能执行键盘输入的奇数i (i=1-255)回打出来并存入100H号开始的内存单元中实验计算机指令系统规模：共有九条指令。
指令功能如下分别为：综合实验计算机指令系统各指令执行流程中设计到的微操作信号，统计总共需要多少个微操作控制信号，每个信号的有效性，决定这些信号中那些由软件（微指令）直接产生，那些需用硬件（TTL ）实现。
（1）对于电平有效的微操作控制信号，可由微指令码直接实现。
即ALU 的操作控制信号Cn,M,S3,S2\S1,S0 可由某六位指令码直接控制。
运算器模块中暂存器TMP 的操作控制信号CT 和OT 也都是电平有效，故也可用两位微码直接控制。
（2）对于脉冲型微操作控制信号，通常需加门电路实现。
内存的读控制信号RC 采用负脉冲，以保证内存读出的数据的可靠性。
写内存控制信号WC ，写寄存器堆控制信号WR 也都可负脉冲有效，实现方法与RC 类似。
（3）对需要多个操作控制信号的器件。
如累加器A （74198）的操作至少需要X0，X1和CA 3个控制信号，其中X0，X1电平有效，CA 是电平正跳变有效。
把CA 固定接Ф，X0，X1分别由微码Mi,Mj 控制。
指令寄存器IR1（74377）的接数有GI 和CI 两个控制信号。
当GI 为“0”且CI 电平正跳时IR1接数。
把CI 固定接Ф，而GI 由某位微码控制产生。
对数据总线传送器件74245，它的操作需B2，B3两个电平型控制信号。
把B3固定接RF 使运行时允许74LS245传送。
（4）对只需要一个电平跳变有效的操作信号的器件。
如运算器模块中的进位触发器CY （74LS74），它的接数条件仅是CP 当CP 电平正跳时CY 接收其D 端数据。
.整机逻辑框图设计：图2-1 整机逻辑框图设计指令系统设计： 指令类型在本实验计算机的设计要求中，指令系统至少要包含九条指令。
这9条指令（参见表2-1）的类型分别为：根据FD-CES提供的硬件条件，单累加器多寄存器结构的实验计算机指令的操作数寻址方式以及编码状态可以如下表所示对于微趁许控制的计算机设计指令执行流程时，要保证每条微指令所含为操作的必要性和合理性，防止为操作之间有时序冲突，应该根据实验计算机整体逻辑图来设计指令系统的每条指令的执行流程。
综合实验计算机指令系统各指令执行流程中设计到的操作信号，可以统计总共需微操作控制信号的数量，每个信号的有效性，决定这些信号中哪些由软件（微指令）直接产生。
微指令长24位，若微指令采用全水平不编码纯控制场的格式，那么至多可有24个微操作控制信号可由微码直接实现。
如果采用分组编码译码，那么N位微码通过二进制位译码可实现2N个互斥的微操作控制信号。
而指令微程序包括各微程序入口地址的形成方法和控存的顺序控制（即下地址形成）方法。
部分微指令格式设计和指令微程序如下表所示：对于实验接线，应按模块逐个整理，明确各模块中各器件各控制信号的处理方法。
对于模块中不用的器件，也应该有所处理，且要尽量减少外接的器件。
控制信号设计：运算器模块（ALU）ZC=M12*ФCP=M13*ФSA 接X0 接M16SB 接X1 接M17P0 接 CYP1 接 A0 接SRP2 接 A7 接SLCA 接ФS3-S0 接 M23-M20Cn接 M19M 接 M18CG 接 M11CC 接ФOB 接 M8OT 接 M10CT 接 +5V寄存器堆模块（REG）WE= MO*ФRR 接M1A 接I0B 接 I1指令部件模块（I-PC）CL=M14*ФP+1 接M6G1 接M7CK 接P0CLR 接+5VOI 接M15LP，PCO内存模块（MEM）RC=M2+ФWC=M3+Ф总线模块（BUS）B1，B3 接RFB2=RC+IAB2*IAB10 KA 接IAB0PA 接IAB1启停和时序模块（R-P） DR 接 M5RCP 接Ф微程序控制模块（MPG） MLD 接M4MP+1 接+5VMIG 接地MD10-MD6 接地MD5 接I7MD4 接I6MD3 接I5MD2 接I2MD1-MD0 接+5V调试程序编写实验计算机调试程序通常包括：存取类指令调试程序，传送类指令调试程序，算术逻辑类指令调试程序，跳转类指令调试程序和I/O设备调试程序等。