(生产管理知识)计算机组成原理生产实习内容(一)一台模型计算机的设计
计算机组成原理生产实习内容一台模型计算机的设计
计算机组成原理生产实习内容一台模型计算机的设计计算机构成原理生产实习内容（一）一台模型计算机的设计一、教学目的、任务与实验设备1．教学目的（1）融会贯穿本课程各章节的内容，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”概念的懂得，从而清晰地建立计算机的整机概念。
（2）学习设计与调试计算机的基本步骤与方法，提高使用软件仿真工具与集成电路的基本技能。
（3）培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践与经验。
2．设计与调试任务（1）按给定的数据格式与指令系统，在所提供的器件范围内，设计一台微程序操纵的模型计算机。
（2）根据设计图纸，在MAX+PLUS 平台上进行仿真，并下载到EL教学实验箱上进行调试成功。
（3）在调试成功的基础上，整理出设计图纸与其他文件。
包含：①总框图(数据通路图)；②微程序操纵器逻辑图；②微程序流程图；④微程序代码表；⑤元件排列图（或者VHD程序清单）；⑥设计说明书；⑦调试小结。
2．实验设备（1）PC机一台（2）EL教学实验箱（3）MAX+PLUS Ⅱ配套软件二、数据格式与指令系统本模型机是一个8位定点二进制计算机，具有四个通用寄存器：R0～R3，能执行11条指令，主存容量为256KB。
1．数据格式数据按规定使用定点补码表示法，字长为8位，其中最高位（第7位）为符号位，小数数值相关于十进制数的表示范围为：－1≤X≤1―2―72．指令格式及功能由于本模型机机器字只有8位二进制长度，故使用单字长指令与双字长指令。
⑴ LDR Ri，D格式功能：Ri←M（D）（2）STR Ri，D格式 7 4 3 2 1 0功能：M（D）←（Ri）（3）ADD Ri，Rj格式功能：Ri ←（Ri）＋（Rj）（4）SUB Ri，Rj格式 7 4 3 2 1 0功能：Ri ←（Ri）－（Rj）（5）AND Ri，Rj格式功能：Ri ←（Ri）∧（Rj）（6）OR Ri，Rj格式功能：Ri ←（Ri）∨（Rj）（7）MUL Ri，Rj格式功能：Ri ←（Ri）×（Rj）（8）转移指令格式功能：条件码 00 无条件转移 PC ← D01 有进位转移 PC ← D10结果为0转移 PC ← D11结果为负转移 PC ← D ⑼IN R i，M j格式 7 4 3 2 1 0其中M j为设备地址，能够指定四种外围设备，当M j=01时，选中实验箱的二进制代码开关。
计算机组成原理实验报告 基本模型机和复杂模型机的设计
基本模型机设计一. 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稍微复杂的模型计算机；2. 为其定义5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. 设计内容部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次实验将能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个微程序。
三．概要设计为了向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.存储器读操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB,SWA 为”0 0”时,按START微动开关,可对RAM连续手动读操作.存储器写操作:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为”0 1”时,按START 微动开关可对RAM进行连续手动写入.启动程序:拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB SWA置为“1 1”时,按START微动开关,既可转入到第01号“取址”微指令,启动程序运行.上述三条控制台指令用两个开关SWB SWA 的状态来设置,其定义如下表3-1读写变化SWB SWA 控制台指令0 0 1 011读内存（KRD）写内存（KWE）启动程序（RP）根据以上要素设计数据通路框图,如图3-1：表3-2 微代码的定义微程序24 23 22 21 20- 19 18 17 16 15 14 13 控制信号S3S2 S1 S0 M CN RD M17 M16 A12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1P4BP uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0表3-3 A ，B ，P 字段内容A 字段B 字段 P 字段15 14 13 控制信号12 11 10 控制信号 987控制信号 0 0 0 .0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRI 0 0 1 RS_G 0 0 1 P1 0 1 0 LDDR1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 LDDR2 0 1 1 0 1 1 1 0 0 LDIR 1 0 0 1 0 0 P4 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU_G 1 0 1 11LDAR110 PC_G110 LDPC当拟定“取指令”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1测试。
计算机组成原理实验课程实习
U3=0
010001
P2=1
P3 P0 P1
1
0
0
0 0 0 0
指 令 流 程 图
ADD微程序分析
07：如果是程序的第一条
指令，将sw的值从PC， 指定程序入口
05，取指 10—3B—34 执指 0F操作
07指令LDPC,M4,SWBUS，送SW的值至PC，指定程序开始的地址
00H
00H
00H
05指令P2,LDIR，PCINC,LDAR1,取指，并产生下一条微指令的地址 ADD R0，R1
00H LDAR1 = LDAR2 01H 00H
ADD
10H，加法微程序入口，LDDR1，去两个操作数送至DRn
ADD R0，R1
R0
R1
00H LDDR1 = LDDR2 01H
ADD R0，R1
3BH，缓存加法结果，LDER，ALUBUS，S0—S3，M=0 R0+R1 1 0 0 1 R0 R1
ADD R0，R1
00H LDDR1 = LDDR2 01H
R0+R1
ADD R0，R1
34H，送加法结果至R0，WRD,ALUBUS R0 0 0 0 0 R0 R1
ADD R0，R1
00H LDDR1 = LDDR2 01H
基本模型机的设计与实现—数据通路
微指令格式
微地址逻辑产生器
u4
u5
u0
u1
u2
u3
P2
P3 P0 P1
0
0
0
取指05微指令，P2=1，其下址10H 如取指为减法指令 操作码0001
微地址逻辑产生器
010000
010001 1 0 0 0 1 U4=1 0 U5=0
计算机组成原理实习报告
一、实习目的本次实习旨在通过实际操作，加深对计算机组成原理理论知识的理解，提高动手实践能力。
通过实习，使学生熟悉计算机系统的基本组成，了解计算机各部件的功能和相互关系，掌握计算机组成原理的基本实验方法和技能。
二、实习内容1. 计算机系统组成结构实验（1）实验目的：了解计算机系统的基本组成，熟悉各部件的功能和相互关系。
（2）实验内容：观察计算机硬件组成，包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡等，了解各部件的功能和作用。
（3）实验步骤：1）观察计算机硬件组成，了解各部件的名称和功能。
2）了解主板、CPU、内存、硬盘、显卡等部件之间的连接关系。
3）分析计算机系统的工作原理。
2. 计算机组成原理实验（1）实验目的：加深对计算机组成原理理论知识的理解，提高动手实践能力。
（2）实验内容：1）静态随机存储器（RAM）实验：学习静态RAM的存储方式，并执行写数据和读数据的操作。
2）指令系统实验：掌握机器指令的编写与执行过程，了解算术运算指令、逻辑运算指令、标志位的作用等。
3）微程序控制器实验：了解微程序设计的方法，掌握微程序控制器的工作原理。
4）流水线CPU实验：理解流水CPU的工作原理，掌握流水线的基本概念和性能分析。
（3）实验步骤：1）按照实验指导书的要求，连接实验电路。
2）进行静态RAM的读写操作，观察实验结果。
3）编写汇编语言程序，执行算术运算、逻辑运算等指令，观察标志位的变化。
4）设计微程序控制器，实现简单指令的执行。
5）分析流水线CPU的时空图，计算吞吐率和加速比。
3. 计算机组成原理综合实验（1）实验目的：综合运用计算机组成原理知识，设计并实现一个简单的计算机系统。
（2）实验内容：1）设计一个简单的计算机系统，包括CPU、内存、输入输出设备等。
2）编写汇编语言程序，实现特定功能。
3）实现系统的输入输出操作。
（3）实验步骤：1）根据实验要求，设计计算机系统的硬件结构。
2）编写汇编语言程序，实现系统功能。
计算机组成原理实验报告1
实验报告模型机总体设计一．基本模型机系统分析与设计1、简单的模型计算机是由算术逻辑运算单元、微程序单元、堆栈寄存器单元、累加器、启停、时序单元、总线和存储器单元组成。
2、在模型机中，我们将要实现RAM的读写指令，寄存器的读写指令，跳转指令，ALU的加、减指令。
把通用寄存器作为累加器A们进行左、右移等操作指令，整体构成一个单累加器多寄存器的系统。
3、根据设计要求，对实验仪硬件资源进行逻辑组合，便可设计出该模型机的整机逻辑框图。
二．指令微程序设计1. ADD A，Ri；功能：（A）+（Ri）—>A步骤：1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)取操作数A->DB,DB->DR1，R1->DB,DB->DR2;3)执行DR1->ALU,DR2->ALU,置CY,ALU->DB,DB->累加器A2. SUB A，Ri 功能：(A) - (Ri)->A步骤：1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2）取操作数A->DB,DB->DR1，R1->DB,DB->DR2;3）执行DR1->ALU,DR2->ALU,置CY,ALU->DB,DB->累加器A3. MOV A,Ri;功能：Ri->A步骤：1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)执行Ri->DB,DB->累加器A，置CY4. MOV Ri,A; 功能：(A)->Ri1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)执行A->DB,DB->Ri5. JMP addr 跳转到addr1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)执行IR1->DB,DB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->AB,AB->PC6.RRC A; 功能：带进位向右移1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1; 2）执行控制信号，置CY7.RLC A；功能：带进位左移1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1; 3）执行控制信号，置CY8.LDA addr；功能：(addr)->累加器A1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1; 2）计算地址IR1->DB,DB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR2，IR2->AB3）执行AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->A9.STA addr; 功能：（A）->addr1）取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)计算地址IR1->DB,DB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR2，IR 2->AB3) 执行A->RAM,EMCK=1,RM=0,WM=1三.指令格式1.ADD A,RiADD A Ri 2.SUB A,RiSUB A Ri 3.MOV A,RiMOV A Ri 4.MOV Ri,AMOV Ri A 5.RRC ARRC A6.RR ARR A7.JMP ADDRJMP ADDR8.LDA ADDRLDA ADDR9.STA ADDRSTA ADDR四.微程序指令格式设计00 取指微指令010203 减法指令微程序（1）04 减法指令为程序（2）050607 MOV指令微程序（1）08 MOV指令微程序（2）09 MOV指令微程序（3）0A0B0C0D0E0D……微程序入口地址微程序首地址形成MD7 MD6 MD5 MD4 MD3 MD2 MD1 MD00 0 I7 I6 I5 I4 1 1按操作码散转指令操作码微程序首地址MD7、MD6 I7 I6 I5 I4 MD1、MD0 MD7～MD00 0 0 0 0 1 003H0 0 0 0 1 1 007H0 0 0 1 0 1 00BH0 0 0 1 1 1 00FH0 0 1 0 0 1 013H0 0 1 0 1 1 017H0 0 1 1 0 1 01BH0 0 1 1 1 1 01FH0 1 0 0 0 1 023H0 1 0 0 1 1 027H0 1 0 1 0 1 02BH0 1 0 1 1 1 02FH0 1 1 0 0 1 033H0 1 1 0 1 1 037H0 1 1 1 0 1 03BH0 1 1 1 1 1 03FH六.模型机时序设计安排1、由于模型机已经确定了指令系统，微指令采用全水平不编码纯控制场的格式，微程序的入口地址采用操作码散转方式，微地址采用技术增量方式，所以可确定模型机中时序单元中所产生的每一节拍的作用。
计算机组成原理课程设计——模型计算机的设计与实现
---------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姓名学号指导教师日期 2012.6.18～ 2012.6.21一、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，经阿什计算机工作中“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；（6）工作小结。
三、数据格式与指令系统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：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。
四．设计原理与电路图原理图按照原理图，完成模型机的数据通路的编辑、编译以及波形仿真工作。
计算机组成原理—模型机设计报告
计算机组成原理--模型机设计报告作者姓名：专业：网络工程学号：指导教师：完成日期：2016年1月6日目录课程设计任务书 (3)1课程设计目的 (3)2课程设计设备 (3)3课程设计内容 (4)3.1课程设计原理 (4)3.2实验步骤 (6)4课程设计结果 (10)5课程设计总结 (14)5.1课程设计的心得、经验教训及注意事项 (14)5.1.1心得体会 (14)5.1.2经验教训 (14)5.1.3注意事项 (14)参考文献 (14)课程设计任务书学生姓名：专业班级： 1320552指导教师：工作单位：题目：基本模型机的设计与实现初始条件1．完成《计算机组成原理》课程教学与实验2．Proteus仿真系统要求完成的主要任务（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．掌握简单指令系统计算机的微控制器功能与结构特点2．熟悉Proteus仿真系统3．在Proteus仿真系统中确认运行结果4．形成简单指令系统计算机的整机概念1课程设计目的设计并实现基本模型机：（1）理解计算机工作原理（2）设计并验证一个定点计算机模型（3）增加一个浮点运算单元2课程设计设备PC机＋Win 2003＋proteus仿真器3课程设计内容3.1课程设计原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主，而本次实验将能在微程序控制下手动产生各部件单元的控制信号，实现特定指令的功能。
如运算器实验中对74LS－181芯片的控制，存储器中对存储器芯片的控制信号，以及几个实验中对输出设备的控制通过LED灯来显示结果。
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）。
基本模型机数据通路框图：基本模型机微程序流程图：3.2实验步骤1、该基本模型机主要有运算器和存储器两大功能器件构成，首先设计运算器并对其进行功能验证。
计算机组成原理课程设计---一台模型计算机的设计与调试
课程设计报告课程名称：计算机组成原理专业：计算机XXX 班级：计算机XXXX班学号：姓名：指导老师：日期：目录设计题目 (1)1.数据格式 (1)2.指令系统 (1)2.1.算术逻辑运算指令 (1)2.2.访内指令及转移指令 (1)2.3.输入输出指令 (2)2.4.停机指令 (2)2.5.具体编码 (2)3.数据通路 (3)3.1.全局概略图 (3)3.2.单片机写控制 (4)3.3.微程序显示 (4)3.4.指令寄存器 (5)3.5.通用寄存器 (6)3.6.运算器 (7)3.7.内存和程序计数器 (8)3.8.地址总线显示 (9)3.9.手动输入微程序 (10)3.10.单片机写微程序 (10)3.11.控制存储器 (11)3.12.指令译码 (12)3.13.微地址显示 (13)3.14.单片机与数据总线输入 (14)3.15.设计说明 (14)4.时序系统 (15)4.1.时序系统与起停控制 (15)4.2.时序波形图 (15)5.微指令格式 (16)6.微程序控制器 (17)6.1.原理图 (17)6.2.地址转移逻辑 (18)7.微程序流程图 (19)8.微程序代码表 (19)9.设计体会 (21)10.参考文献 (21)11.附录 (21)11.1.单片机写程序 (21)11.1.微程序编码转换程序 (29)设计题目一台模型计算机的设计与调试1.数据格式字长：8位格式：定点整数其中: 第定点整数：-128 ≤X≤127。
2.指令系统指令的类型设计：算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出，按固定操作码4位长度进行设计，设计14条指令。
2.1.算术逻辑运算指令设计7条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器寻址，指令为RR 型，其格式如下：其中：OP-CODE为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器2.2.访内指令及转移指令2条访问指令：存数(STA)、取数(LDA)2条转移指令：无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC) 指令格式为：其中：本模型机选择变址寄存器Ri为寄存器R2。
计算机组成原理课程设计---一台模型计算机的设计与调试
课程设计报告课程名称：计算机组成原理专业：计算机XXX 班级：计算机XXXX班学号：姓名：指导老师：日期：目录设计题目 (1)1.数据格式 (1)2.指令系统 (1)2.1.算术逻辑运算指令 (1)2.2.访内指令及转移指令 (1)2.3.输入输出指令 (2)2.4.停机指令 (2)2.5.具体编码 (2)3.数据通路 (3)3.1.全局概略图 (3)3.2.单片机写控制 (4)3.3.微程序显示 (4)3.4.指令寄存器 (5)3.5.通用寄存器 (6)3.6.运算器 (7)3.7.内存和程序计数器 (8)3.8.地址总线显示 (9)3.9.手动输入微程序 (10)3.10.单片机写微程序 (10)3.11.控制存储器 (11)3.12.指令译码 (12)3.13.微地址显示 (13)3.14.单片机与数据总线输入 (14)3.15.设计说明 (14)4.时序系统 (15)4.1.时序系统与起停控制 (15)4.2.时序波形图 (15)5.微指令格式 (16)6.微程序控制器 (17)6.1.原理图 (17)6.2.地址转移逻辑 (18)7.微程序流程图 (19)8.微程序代码表 (19)9.设计体会 (21)10.参考文献 (21)11.附录 (21)11.1.单片机写程序 (21)11.1.微程序编码转换程序 (29)设计题目一台模型计算机的设计与调试1.数据格式字长：8位格式：定点整数其中: 第定点整数：-128 ≤X≤127。
2.指令系统指令的类型设计：算术逻辑运算、数据存取、程序控制、输入输出，按固定操作码4位长度进行设计，设计14条指令。
2.1.算术逻辑运算指令设计7条算术逻辑运算类指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器寻址，指令为RR 型，其格式如下：其中：OP-CODE为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器2.2.访内指令及转移指令2条访问指令：存数(STA)、取数(LDA)2条转移指令：无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC) 指令格式为：其中：0 11 0 1 1 E=(D)E=(Ri)+DE=(PC)+D间接寻址R i变址寻址相对寻址本模型机选择变址寄存器Ri为寄存器R2。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
计算机组成原理-简单模型机设计课设在计算机科学领域中，计算机组成原理是一门重要的学科，涉及到计算机系统的各个组成部分和原理。
而在计算机组成原理的学习中，设计一个简单的模型机则是一项非常有益的任务。
本文将会以设计一个简单的模型机为主题，讨论其组成原理和实现技术。
一、引言通过设计一个简单的模型机，我们将能够更深入地理解计算机的工作原理和内部结构。
这个项目旨在模拟计算机的基本组成部分，并能够执行一些基本的指令。
二、模型机的组成1. 中央处理器 (Central Processing Unit, CPU)模型机的中央处理器是整个系统的核心，负责执行指令和控制其他部件的工作。
CPU由运算器、控制器和寄存器组成。
运算器负责进行算术逻辑运算，控制器负责解析和执行指令，而寄存器则用于保存中间结果和控制信息。
2. 存储器 (Memory)存储器是用于存储数据和指令的部件。
在这个简单的模型机中，我们可以使用随机存储器 (Random Access Memory, RAM)来实现。
RAM 能够以快速和随机的方式读写数据，供CPU使用。
3. 输入输出系统 (Input/Output System)为了能够与外部世界进行交互，模型机需要一个输入输出系统。
这可以包括键盘、显示器、磁盘驱动器等外部设备。
输入输出系统负责将数据从外部设备传输到存储器或CPU，并将结果从CPU传输到外部设备。
4. 总线系统 (Bus System)在模型机中，各个部件之间需要进行数据和指令的传输。
总线系统提供了这样的通信渠道，以便不同的部件可以相互通信和交换信息。
三、模型机的工作原理1. 指令的解析和执行当计算机接收到一个指令时，控制器首先进行解析，并确定需要执行的操作。
然后，将指令传递给运算器进行计算或者传送到存储器读取相应的数据。
2. 数据的读写在指令的执行过程中，模型机可能会需要从存储器中读取数据，或者将计算结果写入存储器。
这个过程需要通过总线系统进行数据的传输。
计算机组成原理课程实习报告
计算机组成原理课程实习报告一、实习目的计算机组成原理是计算机科学与技术专业的核心基础课程之一，通过本次实习，旨在加深对计算机组成原理的理解，将理论知识与实际操作相结合，提高自己的动手能力和解决问题的能力。
二、实习环境本次实习使用的硬件平台是_____计算机，软件环境包括_____操作系统和相关的编程工具。
三、实习内容1、运算器的设计与实现了解运算器的基本功能和组成结构，包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器等。
使用硬件描述语言（如 Verilog 或 VHDL）设计并实现一个简单的运算器，能够进行加法、减法、乘法和除法运算。
对设计的运算器进行功能仿真和时序仿真，验证其正确性。
2、存储器的设计与实现学习存储器的分类和工作原理，如随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
设计并实现一个简单的静态随机存取存储器（SRAM），包括存储单元、地址译码器和读写控制电路。
编写测试程序，对存储器进行读写操作，并检查数据的正确性。
3、控制器的设计与实现研究控制器的工作机制，包括指令译码、时序控制和微操作控制等。
采用有限状态机（FSM）的方法设计一个简单的控制器，能够执行几条特定的指令。
对控制器进行功能验证，确保其能够正确地控制计算机的运行。
4、计算机整机的搭建与调试将设计好的运算器、存储器和控制器集成在一起，构建一个简单的计算机系统。
编写简单的程序，在搭建的计算机系统上运行，并观察结果。
对整个系统进行调试，查找并解决可能出现的问题。
四、实习过程1、运算器的设计首先，根据运算器的功能需求，确定需要实现的运算操作和相应的电路结构。
然后，使用硬件描述语言编写代码，实现 ALU 的功能。
在实现过程中，需要仔细考虑各种运算的优先级和进位等问题。
完成代码编写后，使用仿真工具进行功能仿真，输入不同的操作数和运算类型，检查输出结果是否正确。
2、存储器的设计对于存储器的设计，先确定存储单元的容量和组织结构。
设计地址译码器，将输入的地址转换为对应的存储单元选择信号。
计算机组成原理课设报告(设计一台嵌入式CISC模型机)
计算机组成原理课程设计(论文)说明书题目：设计一台嵌入式CISC模型机系别：专业：学生姓名：学号：一．CISC 模型机数据通路框图总体设计如下二．操作控制器的逻辑框图外部时钟 复位信号指令寄存器IR三．模型机的指令系统3.1指令系统3.2本模型机中的指令系统中共有10条基本指令，下表列出了每条指令的格式、汇编符号和指令功能。
说明：①对Rs 和Rd 的规定：②模型机规定数据的表示采用定点整数补码表示，单字长为8位，其格式如下：3.3设计时序产生器电路T1、T2、T3、T4与CLR 、Q 之间的关系图四．微程序流程图Q CLR T1 T2 T3 T400五．编写汇编语言源程序由给出的题目（范例）和设计的指令系统编写相应的汇编语言源程序。
算法思想为：采用R0寄存器存放从开关输入的任意一个整数，R1存放准备参加累加运算的奇数，R2存放累加和，用一个循环程序实现如下：MOV R3,0MOV R2,0MOV R1,5L2:IN1 R0Test R0JS L1L3:INC R2CMP R2,R1JB L2L4:OUT1 R3JMP L4L1:CMP R0,R3JB L3MOV1 R0,R3JMP L3六．机器语言源程序根据设计的指令格式，将汇编语言源程序手工转换成机器语言源程序，并将其设计到模型机中的ROM中去。
与3.3.8中汇编语言源程序对应的机器语言源程序如下：助记符地址（十六进制）机器代码功能MOV R3,O 00 0001 0011 0→R3010000 000MOV R2,0 02 0001 0010 0→R203 0000 0000MOV R1,5 04 0001 0001 5→R105 0000 0101L2:IN1 R0 06 0000 0000 (SW) →R0Test R0 07 0111 0000 80H-ACJS L1 08 1000 0000 若SF=1 L1→PC09 0001 0001L3:INC R2 0A 0100 0010 (R2)+1→R2CMP R2,R1 0B 0110 1001 (R2)-(R1)JB L2 0C 1001 0000 L2→PCOD 0000 0110L4:OUT1 R3 0E 0011 1100 (R3)→LEDJMP L4 0F 0101 0000 L4→PC10 0000 1110L1:CMP R0,R3 11 0110 0011 (R0)-(R3)JB L3 12 1001 0000 L3→PC13 0000 1010MOV1 R0,R3 14 0010 0011 R0→R3JMP L3 15 0101 0000 L3→PC16 0000 1010七．机器语言源程序的功能仿真波形图及结果分析；输入数值： 85，05，83，87，89输出结果： 89结果分析：05是正数，判断为负直接跳出，83<85<87<89所以 89最大，与仿真波形图结果相同八．故障现象和故障分析1．问题：为微程序流程图分配首地址时出现错误，导致不能正确译码。
计算机组成原理课程设计模型机实验报告 精品
实践报告计算机组成原理--模型机设计报告作者姓名：专业：计算机科学与技术学号：指导教师：完成日期：年月号******学院计算机工程系摘要“计算机组成原理”是计算机科学与技术系的一门核心专业基础课程，在计算机专业中起了很重要的作用。
课程中分部分介绍了计算机的各个部件，我们有必要将它们组合起来以对计算机有一个整体的认识。
这次课程设计通过对一个简单模型机的设计与实现，是我们对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接有更深的理解。
依次设计计算机的几个部件并进行连接使成为一个完整的模型机。
通过运行和调试，使之正常工作。
关键词：运算器；控制器；存储器；输入输出接口；模型机正文：一、课设目的要求：《计算机组成原理》是一门理论性、实践性均较强的专业基础课，要求学生具有一定的电路分析、指令系统编写能力、软件设计能力。
通过计算机组成原理实践周，要突出《计算机组成原理》理论联系实际的特点，培养实践动手能力。
1.培养学生运用理论知识和技能，构建建立问题逻辑结构，锻炼学生分析解决实际问题的能力。
2.培养学生使用PROTEUS软件分析和设计计算机内部器件的方法和技巧。
3.培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。
4.通过实践设计，要求学生在指导教师的指导下，独立完成设计课题的全部内容，包括：（1）通过调查研究和上机实习，掌握PROTEUS软件的设计和仿真调试技能。
（2）掌握计算机系统的组成结构及其工作原理。
（3）设计实现一个简单计算机的模型机，并能够使用PROTEUS软件进行电路仿真验证二、课设内容：利用所学的计算机结构和工作原理的知识，要求学生独立完成简单计算机的模型机设计，并用PROTEUS软件进行验证。
在分析设计过程中，要求学生养成良好的习惯，学会分析实际问题，并利用所学的知识建立系统的逻辑结构，学会PROTEUS调试技巧和方法，通过逻辑设计和工程设计培养调试硬件电路的实际动手能力。
要求学生掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。
计算机生产实习报告
计算机生产实习报告一、实习目的经过一年的学习，我对计算机硬件的构成和生产过程有了初步的了解，为了更深入地了解计算机的生产实践，提高自己的实践操作能力和团队合作能力，我选择在一家计算机制造公司进行了为期一个月的实习。
二、实习内容在实习期间，我主要参与了计算机的组装和调试工作。
首先，我了解了计算机的基本硬件构成，包括主机箱、主板、CPU、内存、硬盘等。
然后，我学习了如何将这些硬件组装到主机箱中，并连接好各种电源线和数据线。
接着，我参与了对组装好的计算机进行系统安装和调试的工作，包括安装操作系统、驱动程序以及其他常用软件。
最后，我学习了如何对计算机进行内部清洁和维护，以保证其正常运行。
三、实习收获通过这次实习，我对计算机的生产和组装过程有了更深入的了解。
我学会了如何正确地选择和安装计算机的硬件，并学会了如何调试和安装操作系统。
这让我对计算机的工作原理和内部结构有了更清晰的认识。
同时，通过与同事的合作，我也提高了自己的团队合作能力和沟通能力。
在实习过程中，我遇到了一些问题，但通过与同事的交流和讨论，我能够找到解决问题的方法，并完成工作。
四、实习心得这次实习让我更加深入地了解了计算机的生产过程，也让我认识到计算机硬件的重要性。
在过去的学习中，我主要关注计算机的软件方面，对硬件的了解相对较少。
但通过这次实习，我发现只有对计算机的硬件和软件都有一定的了解，才能真正理解计算机的工作原理和运行机制。
此外，这次实习也让我认识到了团队合作的重要性。
在计算机生产过程中，每个环节的工作都需要不同的人员参与，只有团队合作才能使整个生产过程顺利进行。
通过这次实习，我不仅学到了专业知识和实践操作技能，还提高了自己的综合素质和团队合作能力。
这将对我的以后的学习和工作都有很大的帮助。
我将继续努力学习和提高自己，为将来的工作做好准备。
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计
计算机组成原理实验报告基本模型机和复杂模型机的设计1.引言2.设计目标本次实验的设计目标是实现一个满足基本要求的计算机模型，了解计算机的基本组成结构和工作原理。
然后我们将设计一个更复杂的模型，通过增加功能模块和优化设计，实现更高级的计算能力和更好的性能。
3.实验方法基本模型机的设计主要包括五个核心模块：输入模块、中央处理器（CPU）、存储器、控制器和输出模块。
我们将使用VHDL语言来实现这些模块，并使用FPGA来实现整个基本模型机。
复杂模型机的设计在基本模型机的基础上进行扩展和优化。
我们将对CPU进行升级，加入多核处理器和并行计算能力，增加存储器容量和传输速率，优化控制器的运行效率。
通过这些优化，我们可以提高复杂模型机的计算性能和运行效率。
4.实验结果4.1基本模型机的实验结果基本模型机的实验结果显示，我们成功实现了输入输出功能，能够将用户的输入数据送入存储器，并通过CPU进行计算后将结果输出。
虽然这个模型的计算能力和性能较低，但是它对于初学者来说是一个良好的实践项目。
4.2复杂模型机的实验结果复杂模型机的实验结果显示，我们成功实现了多核处理器和并行计算的功能，并大幅提升了计算性能和运行效率。
存储器的容量和传输速率的提升也带来了更高的数据处理能力。
控制器的优化使得整个模型机的运行更加稳定和高效。
5.实验总结通过设计和实现基本模型机和复杂模型机，我们加深了对计算机组成原理的理解，并掌握了相关的设计和实践技巧。
实验结果表明，我们的设计能够满足计算机的基本要求，并具有一定的性能和计算能力。
通过进一步优化和扩展，我们可以设计出更高级的计算机模型，满足更多应用需求。
[1]《计算机组成原理》李文新，清华大学出版社，2024年。
计算机组成原理实践报告
计算机组成原理实践报告1.实践目的计算机组成原理是计算机专业的一门基础课程，通过学习这门课程，可以了解计算机系统的各个组成部分及其功能。
本次实践旨在通过实际操作加深对计算机组成原理知识的理解，学习计算机系统的基本构成，了解计算机的各个部件之间的配合和功能。
2.实践内容在实践中，我们使用了一个由多个部件组成的计算机组成模型，包括CPU、存储器、输入输出设备等部分。
通过对这些部件的连接和操作，我们可以模拟真实计算机系统的一些基本特性，例如指令集、运算速度、访问存储器等。
以下是具体的实践内容：（1）组装计算机模型首先，我们需要将各个计算机部件组装在一起，组成一个完整的计算机模型。
这个过程包括将CPU和存储器连接起来，以及将输入输出设备连接到计算机模型的接口上。
在这个过程中，我们需要对各个部件的功能和作用有一个清晰的了解，以确保组装的计算机模型能够正常工作。
（2）运行指令集接着，我们可以使用计算机模型来运行一些基本的指令集，例如加法、减法、移位等。
在这个过程中，我们可以观察计算机的运算速度、指令执行流程等特点，并了解计算机是如何进行数据处理的。
（3）访问存储器我们还可以通过计算机模型访问存储器，了解存储器的基本结构和存储方式。
在这个过程中，我们可以观察存储器访问的速度、容量等特点，并了解计算机是如何进行数据存储和读取的。
（4）使用输入输出设备最后，我们还可以通过输入输出设备对计算机进行控制和交互。
例如，我们可以使用键盘输入数据，并通过显示器输出计算结果。
在这个过程中，我们可以了解计算机输入输出的基本原理和操作方法。
3.实践收获通过这次实践，我对计算机组成原理有了更深入的理解。
在组装计算机模型的过程中，我更加清晰地了解了各个部件的功能和作用，以及它们之间的配合和协作。
通过运行指令集和访问存储器，我深入了解了计算机数据处理的基本原理和方法。
通过使用输入输出设备，我了解了计算机与人交互的基本原理和应用场景。
总之，这次实践让我对计算机组成原理这门课程有了更深刻的认识，也让我对计算机的工作原理和应用有了更加具体和实际的体验和了解。
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附件1
计算机组成原理生产实习内容（一）一台模型计算机的设计
一、教学目的、任务与实验设备
1．教学目的
（1）融会贯通本课程各章节的内容，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，提高使用软件仿真工具和集成电路的基本技能。
（3）培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践和经验。
2．设计与调试任务
（1）按给定的数据格式和指令系统，在所提供的器件范围内，设计一台微程序控制的模型计算机。
（2）根据设计图纸，在MAX+PLUS 平台上进行仿真，并下载到EL教学实验箱上进行调试成功。
（3）在调试成功的基础上，整理出设计图纸和其他文件。
包括：①总框图(数据通路图)；
②微程序控制器逻辑图；②微程序流程图；④微程序代码表；⑤元件排列图（或VHD程序清单）；⑥设计说明书；⑦调试小结。
2．实验设备
（1）PC机一台
（2）EL教学实验箱
（3）MAX+PLUS Ⅱ配套软件
二、数据格式和指令系统
本模型机是一个8位定点二进制计算机，具有四个通用寄存器：R0～R3，能执行11条指令，主存容量为256KB。
1．数据格式
数据按规定采用定点补码表示法，字长为8位，其中最高位（第7位）为符号位，小数点位置定在符号位后面，其格式如下：
数值相对于十进制数的表示范围为：
－1≤X≤1―2―7
2．指令格式及功能
由于本模型机机器字只有8位二进制长度，故使用单字长指令和双字长指令。
⑴ LDR Ri，D
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
Ri←M（D）
（2）STR Ri，D
格式
功能：
M（D）←（Ri）
（3）ADD Ri，Rj
格式
功能：
Ri ←（Ri）＋（Rj）
（4）SUB Ri，Rj
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
Ri ←（Ri）－（Rj）
（5）AND Ri，Rj
格式
功能：
Ri ←（Ri）∧（Rj）
（6）OR Ri，Rj
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
Ri ←（Ri）∨（Rj）
（7）MUL Ri，Rj
格式
功能：
Ri ←（Ri）×（Rj）
（8）转移指令
格式 7 4 3 2 1 0
功能：
条件码 00 无条件转移 PC ← D
01 有进位转移 PC ← D
10结果为0转移 PC ← D
11结果为负转移 PC ← D ⑼IN R i，M j
格式 7 4 3 2 1 0
其中M j为设备地址，可以指定四种外围设备，当M j=01时，选中实验箱的二进制代码开关。
功能：
R i←（M j）
⑽OUT R i，M j
格式
当M j=10时，选中实验箱的显示灯。
功能：
（M j）← R i
⑾HALT（停机指令）
格式
功能：
用于实现停机。
三、总体设计
总体设计的主要任务是
(1) 选定CPU中所使用的产要器件；
(2) 根据指令系统、选用的器件和设计指标，设计指令流的数据通路；
(3) 根据指令系统、选用的器件和设计指标，设计数据流的数据通路。
计算机的工作过程，实质上是不同的数据流在控制信号作用下在限定的数据通路中进行传送。
数据通路不同，指令所经过的操作过程也不同，机器的结构也就不—样，因此数据通路的设计是至关重要的。
所谓数据通路的设计，也就是确定机器各逻辑部件相对位置的总框图。
数据远路的设计，目前还没有非常标准的方法。
主要是依据设计者的经验，并参考现有机器的三种典型形式（单总线、双总线或三总线结构），根据指令系统的要求，可采用试探方法来完成。
其主要步骤如下：
(1) 对指令系统中的各条指令进行分析，得出所需要的指令周期与操作序列，以便决定各器件的类型和数量。
(2) 构成一个总框图草图，进行各逻辑部件之间的互相连接，即初步确定数据通路，使得由指令系统所包涵的数据通路都能实现，并满足技术指标的要求。
(3) 检验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。
以上过程可以反复进行，以便得到一个较好的方案。
图1给出了一个没有考虑乘法除法指令操作的总框图参考方案，注意，在此方案确定之后，应该检查所选用的各个器件是否满足数据通路的要求。
实际上，数据通路的设计与器件的选择应同时进行而不能分离地工作。
其次，接入总线的器件都要有三态输出，以便与总线连接。
另外，在信息传送过程中应当注意器件原码和反码输出的配合关系。
图1所示的方案采用单总线结构，使用的许多器件都是三态输出，这种方案便于总线的连接和扩展，但缺点是指令和数据的传送都要经过总线，因此对总线的使用权就要分配得当。
另外，执行算术逻辑指令时，先将第一个操作数由通用寄存器R i送至缓冲寄存器DR1，然后再由通用寄存器R j取第二个操作数送至缓冲寄存器DR2，之后送往ALU进行运算。
显然，执行—条算术逻辑指令的时间相应要长一些。
图1 模型机数据通路框图
四、微程序控制器
数据通路框图—旦确定，指令流与数据流的通路也就随之最后确定，因而运算器和控制器的大部分结构也就确定下来了。
图1中各功能器件上还标注了控制点及其控制信号．这些控制信号就是微程序控制器进行设计的依据。
1．微指令格式
微指令格式建议采用水平型微指令，微命令编码采用直接表示法和分段直接译码法相结合的混合表示法，以缩短微指令长度。
后继地址采用断定方式。
微指令格式如下：
同学们应根据本模型的具体情况来确定各字段的长度。
2．微程序控制器
根据微指令和微程序的长度，确定控制存储器需选用几片EPROM（2716）用位扩展方式组成。
3．微程序设计
将机器的全部指令系统采用微指令序列实现的过程，叫做微程序设计。
一条机器指令对应一个微程序，11条机器指令应当对应11个微程序。
微指令格式确定后，微程序的横向设计在于正确地选择数据通路，纵向设计在于确定后继微指令地址．事实上，微程序设计的关键在于纵向设计，即如何确定下一条微指令的地址。
通常的做法是先确定微程序分支处的微地址，因为微程序分支处需要进行判别测试。
这些微地址确定以后，就可以在一个“微地址表”中把相应的微地址单元填进去，以免后面的设计中重复使用而未发现，以致造成设计错误。
五、输入输出
输入输出是人机联系的重要手段，输入可采用开关、键盘等方式，输出可采用字符显示或打印输出等方式。
考虑到成本与设备因素，本模型机采用最简单的二进制开关输入和发光二极管显示的方法，换句话说，本模型机中只使用两种“外部设备”：一种是二进制代码开关，它作为输入设备；另一种是发光二极管，它作为输出设备。
本设计为了节省器件，输入输出时可以不设置专门的数据缓冲寄存器。
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，输入的信息也就不变。
输出时，将输出数据送到数据总线BUS上，驱动发光二极管进行显示。
如果采用正规的输入输出方法，可采用相应的器件构成接口电路。
六、组装与调试
1．元器件的布局与连接
由图1看出，数据通路一旦确定之后，在调试过程中将会很少有变化。
因此从组装和调试的角度来看，模型机总框图可划分为如下三个相对独立的功能模块：
(1)运算器、存储器和系统总线
(2)时序产生器
(3)微程序控制器
本模型机所使用的器件较多，布线的工作量相当大，希望同学们认真、细致地工作。
元器件布局的一般原则是尽心能地按功能电路相对集中，这样做的好处是各器件之间的连线较短，同时也便于组装和调试．
为了安装和调试检查方便，集成电路应当以相同方向排列。
通常总是把集成电路片的定位缺口向左，此时它的电源脚在左上角，接地脚在右下角。
这种排列有利于设置电源线与地线。
规整的布线不仅对调试维修带来方便，也可以保证线路可靠地工作，任何马马虎虎的接线将会给调试带来难以想象的后果，因此在布线前必须对布线质量给予高度重视。
2．分调试
按功能模块进行分调是实现总调的前提和基础，因为只有各功能模块工作正常后，才能保证全机的正确运行。
为此必须—步一个脚印、精心做好分调试，切不可赶急图快，以免在未做好分调的情况下进入总调，而最后又不得不返回头来重新分调。
分调的重点放在时序产生器和微程序控制器上。
3．总调
当各模块分调正常后，可将控制器发出的控制信号线接到相应的功能部件中去，转入全机总调试。
总调的第一步，事实上是检查全部微程序流程图。
方法是用单步方式读出并执行微指令。
进行的顺序是：先执行控制台指令的微程序流程图，然后执行机器指令的微程序流程图。
当全部微程序流程图检查完毕后，如果存储器和运算器功能执行正确，就算总调第一步完成。
第二步是在内存中装入包括有全部指令系统的一段程序和有关数据，进一步可采用单指令方式或连续方式执行，以验证机器执行指令的正确性。
第三步是编写一段表演程序，令机器运行。
第四步是运行指导教师给出的验收程序。
如果通过，就算大功告成。