第一篇：計算機組成原理課程設計心得

計算機組成原理課程設計心得

計科1004

計算機組成原理課程設計是在我們上完計算機組成原理課之后的硬件實踐課程，是把組成原理課上的理論知識與實踐相結合的過程。通過課程設計進一步加深對理論知識的理解和對計算機的工作過程的了解。

我們的實驗設備是一臺DJ-CPTH超強型計算機組成原理與系統結構實驗系統。為了更好的做好實驗我們首先要做的就是了解實驗系統，通過實驗指導書的講解我們理解了CPTH集成開發環境的使用，這為我們下一步實驗奠定了良好的基礎。

第一個實驗任務是實現微程序控制器，通過數據傳送實驗/輸入輸出實驗、數據運算實驗、指令流水實驗的操作更一步加深了對計算機組成原理知識的理解和計算機工作原理認識。通過軟件的運行和數據通路圖的學習知道了微程序的運行過程和原理，為下一步自主開發打下了基礎。

第二個實驗是自主開發程序，我們設計了一個猜數字游戲，利用R0寄存器、程序計數器PC、程序存儲器EM、指令寄存器IR、運算器ALU、累加器A、工作寄存器W、直通門D、地址寄存器MAR、堆棧寄存器ST、輸入端口IN、輸出端口寄存器OUT、微程序計數器uPC、微程序存儲器uEM等部件。首先由用戶自主輸入數字，猜數字的人開始猜數，當猜大時提示2，猜小時提示1，猜對輸出0。詳細內容見報告。通過一周的計算機組成原理課程設計，使我對CPTH模型機有了一定了解，對計算機組成原理知識有了更加深刻的認識和理解，對計算機的工作流程有了更具體的了解和認識。非常感謝這次課程設計給我帶來的知識和學習經驗，在今后我一定會更加努力學習專業知識和技術。

第二篇：計算機組成原理課程設計

《計算機組成原理》課程設計

任務書

中原工學院計算機學院 2007年6月

前言

“計算機組成原理”是大學本科計算機相關專業的一門核心專業基礎課程，必修，在先導課和后繼課之間起著承上啟下的作用。主要講授單處理機系統的組成和工作原理，包括運算器、存儲器、控制器和輸入輸出系統，其中控制器的設計是課程的重點和難點。為了讓學生能融會貫通各知識點，增強對計算機系統各模塊協同工作的認識，充分理解數據通路，掌握控制器的設計技術，課程設計一般也側重于控制器的設計。考慮到學生的基礎和現有實驗環境，本次課程設計的題目是“微程序控制器的設計與實現”。通過該課程設計，希望學生在理論與實踐相結合的基礎上，加深對計算機整機概念，進一步理解計算機的內部結構和時空關系，進一步理解和掌握微程序控制器的設計思想和具體方法、步驟，從而提高自行設計、調試和分析問題的能力。課程設計題目

微程序控制器的設計與實現

目的

? 鞏固和深刻理解“計算機組成原理”課程所講解的原理，加深對計算機各模塊協同工作的認識

? 掌握微程序設計的思想和具體流程、操作方法。? 培養學生獨立工作和創新思維的能力，取得設計與調試的實踐經驗。

? 嘗試利用編程實現微程序指令的識別和解釋的工作流程

內容

按照要求設計一指令系統，該指令系統能夠實現數據傳送，進行加、減運算和無條件轉移，具有累加器尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、存儲器直接尋址、立即數尋址等五種尋址方式。

具體要求

? 仔細復習所學過的理論知識，掌握微程序設計的思想，并根據掌握的理論寫出要設計的指令系統的微程序流程。指令系統至少要包括六條指令，具有上述功能和尋址方式。? 根據微操作流程及給定的微指令格式寫出相應的微程序 ? 將所設計的微程序在虛擬環境中運行調試程序，并給出測試思路和具體程序段

? 嘗試用C或者Java語言實現所設計的指令系統的加載、識別和解釋功能。? 撰寫課程設計報告。

設計環境

? 偉福COP2000型計算機組成原理實驗儀，微機，相關虛擬軟件。

? VC開發環境或者Java開發環境。

課程設計時間

? 1.5周

課程設計報告要求 完成設計任務后,在課程設計的最后階段,需要總結全部設計工作,寫出完整,規范的設計報告,在指定的時間內提交指導教師.課程設計報告要求有完整的格式,包括封面,目錄,正文等,具體如下:

一、封面

包括:課程設計題目,姓名,學號,班級,指導教師,完成日期.二、目錄

正文前必須要有目錄.三、正文 正文包括的內容有: ⑴ 設計任務與要求;⑵ 設計方案(包括設計思路,采用的微指令格式，每條指令的指令流程及其微程序清單)(3)調試過程(包括實驗步驟,出現的問題,解決的方法(4)小結(在整個課程設計過程中的總結和體會)(5)參考資料

成績評定

課程設計的考核結果按優秀,良好,中等,及格和不及格來評價.對設計任務理解透徹,能夠全面,正確,獨立地完成設計內容所規定的任務,得出設計結果,并按時提交準確,完整,規范的設計報告,可評為優秀;按照設計任務要求能夠順利地完成任務,得出結果,按時提交較完整的,符合要求的設計報告,可評定為良好;按照設計要求完成了軟件的編程與調試,基本完成了任務要求,提交符合要求的設計報告,可評為中等;基本完成設計目標,但不夠完善,可能有若干小的缺陷,在幫助下能夠完成任務要求,提交設計報告,可評為及格;不能完成指定的要求和任務,未提交設計報告的,評為不及格.參考資料 1.“計算機組成原理課程設計任務書” 2.“計算機組成原理” 課堂教材

第三篇：計算機組成原理課程設計范文

計算機組成原理課程設計指導材料

一． 課程設計目的

課程設計教學目的：通過本課程設計，學生可熟悉典型計算機的基本結構、基本組成和基本功能，掌握計算機主要組成部件工作原理的基本分析與設計方法，加深對理論課知識內容的理解。

二． 設計題目

題目1.內存擴充與連接 1.設計目的：

2.主要任務：

3.設計要求：

4.圖表

畫圖時請按以下給出的原件圖畫 圖1-1 8086芯片引腳圖 圖1-2內存芯片邏輯圖

圖1-3 譯碼器與門電路邏輯圖 題目2.模型機組成設計

1.目的：通過對一個簡單模型機的設計與實現,對計算機的基本組成、部件的設計、部件間的連接以及微指令執行的過程。

2.基本要求：畫出模型機的設計圖并舉例描述利用該模型機進行加法運算時，各個功能部件的工作情況。

題目3.算數邏輯運算 1.目的：

（1）.了解運算器 的組成結構。（2）.掌握運算器的工作原理。（3）.學習運算器的設計方法。

（4）.掌握簡單運算器的數據傳 送通路。

（5）.驗證運算功能發生器74LS181 的組 合功能。

2.設計原理：

設計中所用的運算器數據通路圖如下圖。圖中所示的是由兩片74LS181 芯片以并/串 形式構成的8 位字長的運算器。右方為低4 位運算芯片，左方為高4 位運算芯片。低位芯片 的進位輸出端Cn+4 與高位芯片的進位輸入端Cn 相連，使低4 位運算產生的進位送進高4 位運算中。低位芯片的進位輸入端Cn 可與外來進位相連，高位芯片的進位輸出引至外部。兩個芯片的控制端S0～S3 和M 各自相連，其控制電平按表。為進行雙操作數運算，運算器的兩個數據輸入端分別由兩個數據暫存器DR1、DR2（用鎖存器74LS273 實現）來鎖存數據。要將內總線上的數據鎖存到DR1 或DR2 中，則鎖存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 須為高電平。當T4 脈沖來到的時候，總線上的數據就被鎖存進DR1 或DR2 中了。為控制運算器向內總線上輸出運算結果，在其輸出端連接了一個三態門（用74LS245 實現）。若要將運算結果輸出到總線上，則要將三態門74LS245 的控制端ALU-B 置低電平。否則輸出高阻態。

3.根據設計原理描述進行原碼加減運算及邏輯運算的程序流程 4.填寫下表

三． 課程設計報告格式

1.報告組成及裝訂順序：封面、目錄、引言、正文、結論、參考文獻、心得體會。2.書寫格式要求：見學院課程設計報告要求

四． 其它要求

1.報告提交時間：截止12月31日

2.報告提交形式：以班級為單位提交電子版和打印版

第四篇：計算機組成原理課程設計任務書

《計算機組成原理》

課程設計任務書

一、設計任務：

1、基本模型機設計與實現；

2、在基本模型機設計的基礎上設計一臺復雜模型機。

二、功能指標和設計要求：

利用所學過的理論知識，特別是微程序設計的思想，設計基于微程序控制器的模型計算機，包括設計相應的硬件平臺、機器指令系統和微指令等。設計環境為TD－CMA計算機組成原理教學實驗箱、微機，聯機軟件等。同時設計好基于模型機的測試驗證程序，并在設計好的硬件平臺上調試通過，以驗證所設計的模型機功能的可行性與可靠性。在設計完成的前提下，撰寫出符合要求的課程設計說明書并通過設計答辯。

1.基本模型機設計與實現

設計一臺簡單模型機，在具備基本必要的硬件平臺的基礎上，進一步要求其機器指令系統至少要包括五條不同類型指令：如一條輸入指令（假設助記符為IN），一條加法指令（假設助記符為ADD），一條輸出指令（假設助記符為OUT）、一條無條件轉移指令（假設助記符為JMP）和一條停機指令（假設助記符為HLT）；在設計好的模型機基礎上，設計一個進行兩個數求和運算的測試驗證程序，用以驗證模型機功能的可行性與可靠性。

2.在任務1的基礎上，增加機器指令系統的功能，設計具有不少于10條機器指令的復雜指令系統模型機，包含算術邏輯指令、訪問內存指令、控制轉移指令、輸入輸出指令、停機指令等。數據的尋址方式要包括直接、間接、變址和相對尋址等多種尋址方式。利用設計的復雜模型機實現兩個數的減法運算并判斷差得正負，差為正數則輸出A，差為負數則輸出B，差為零則輸出C。在設計好的模型機基礎上，進一步設計一個測試驗證程序，驗證模型機功能的可行性與可靠性。

3、基本模型機和復雜模型機的CPU數據字長為8位，采用定點補碼表示。指令字長為8的整數倍。微指令字長為24位。

三、設計步驟：

1、確定設計目標 進行全面深入的模型機設計需求分析，確定所設計計算機的功能和用途。

2、總體結構、數據通路設計及硬件實現

總體結構設計包括確定模型機應具有的基本功能部件（如運算器、控制器以及基本的寄存器等等）以及它們之間的數據通路。

硬件實現基于現有的基本實驗箱平臺，根據所設計模型機選擇必要的元器件，并通過接插件（各種連線等）進行器件連接，組成所設計的模型機硬件系統（物理機）。綜合考慮計算機的速率、性能價格比、可靠性等要求，設計合理的數據通路結構，數據通路不同，執行指令所需要的邏輯操作就不同，計算機的結構也就不一樣。在此基礎上，在后面的微指令設計階段，就可以依據數據通路關系確定模型機工作過程中的所有微操作，并進一步確定微指令格式中的相應微命令。

3、確定指令系統（機器指令系統）

確定數據的表示格式、位數、指令的編碼、類型、需要設計哪些指令及使用的尋址方式。確定相對應指令所包含的微操作。

4、機器指令轉化為微程序執行的相關設計

過程2、3完成后，就可以根據機器指令系統進行指令周期分析，確定出每條機器指令的CPU周期數。對于微程序控制的計算機，進一步確定出每個CPU周期內的微操作（明確哪些微操作可以安排在同一CPU周期中，哪些微操作則不能）。設計出每條機器指令的方框圖形式的指令周期流程圖。

5、微指令代碼化

依據指令周期流程圖以及指定的微指令格式，將設計出程序格式中的各字段（操作控制字段、P測試字段、直接微地址字段）相應的二進制代碼（即對應的微命令編碼）。

6、設計微指令的相關微地址

根據后續微地址的形成方法（直接微地址或P測試轉移后重新形成），確定每條微指令的相關后續微地址。確定好微命令在控存中的存放地址，并將所有微命令寫入到控存的相應存儲單元中。

7、組裝、調試

7.1、在總調試前，先按功能模塊進行組裝和分調，因為只有各功能模塊工作正常后，才能保證整機的正常運行。首先調試每條微指令功能，再調試每條機器指令功能。

連接所有模塊，用單步微指令方式執行機器指令的微程序流程圖，當全部微程序流程圖檢查完后，若運行結果正確，則在內存中裝入一段機器指令，進行其他的運行方式等功能調試及執行指令的正確性驗證。

7.2、當所有功能模塊都調試正常后，進入總調試。根據設計好的模型機，進一步設計一個功能測試驗證程序，運行程序并驗證所涉及的模型機功能是否可行和可靠。

四、課程設計報告要求：

課程設計報告要求打印,其中的數據通路框圖、微程序流程圖、實驗接線圖用VISIO等繪圖工具軟件繪制或用鉛筆工工整整繪制，要求圖文清晰，報告內容包括：

（1）封面

（包括：題目、所在系、班級、學號、指導教師及時間等項）（2）任務書（3）目錄

（目錄要層次清晰，要給出標題及頁次，目錄的最后一項是無序號的“參考文獻”）。（4）正文

正文應按目錄中編排的章節依次撰寫，要求論述清楚，文字簡練通順，插圖清晰，書寫整潔。“設計”不同于實驗，要充分體現出“設計”的思想，不能寫成實驗報告的形式。文中圖、表及公式應規范地繪制和書寫。正文是實踐設計報告的主體，具體由以下幾部分組成：

1）課程設計題目；

2）課程設計使用的相關軟硬件資源；

3）設計的具體方法和步驟（包括確定所設計計算機的功能和用途、總體結構與數據通路與硬件設計、指令系統、設計指令執行流程、確定微程序地址、微指令代碼化、組裝、調試、測試驗證程序與功能驗證情況。）

4）課程設計總結（包括自己的收獲與體會；遇到的問題和解決的方法等）；（5）附錄

附錄1：數據通路圖 附錄2：微程序流程圖

附錄3：實驗接線圖

附錄4：實驗程序及微程序 附錄5：參考文獻（資料）

五、設計工作量：

(1)作品：設計的最終作品包括硬件和軟件兩個部分，要求硬件實現正確，能夠演示并達到設計指標的要求。每個學生（或小組）在作品完成后，要經指導教師檢查，同意拆除后方可拆卸。(2)論文：嚴格按上述課程設計說明書的要求撰寫和裝訂。每個學生一份。

六、成績評定標準：

課程設計的成績分為：優秀、良好、中等、及格、不及格五個等級。

優秀：完成復雜模型機的設計與實現，指令系統完備有更新擴充。調試成功。文檔規范齊全。

良好：完成模型機的設計與實現，指令系統指令種類豐富有一定的更新。調試成功。文檔規范齊全。

中等：完成基本模型機的設計與實現，在老師指導下對指令系統有更新。調試成功。文檔規范齊全。

及格：完成基本模型機的設計與實現。調試成功。文檔規范齊全。不及格：沒有課程設計報告，無故缺勤，不能完成調試者不及格。

七、工作計劃：

時間：18周周1~周5 講授：2課時

設計及調試：26課時 設計報告編8課時 答辯：4課時

八、參考資料：

1、《計算機組成原理》教材，陳智勇主編；

2、《CMA組成原理與系統結實驗指導書》

第五篇：計算機組成原理課程設計指導書

長 沙 學

院

課程設計指導書

系（部）

計算機科學與技術

專

業

計算機科學與技術

2010年12 月 10 日

課程名稱：計算機組成原理 課程編號：7020130610 主 筆 人：鐘旭 主 審 人：

一、課程設計的目的

通過該課程設計的學習，總結計算機組成原理課程的學習內容，利用TDN-CM+教學實驗系統提供的軟硬件操作平臺掌握層次化設計方法、運用計算機原理知識，設計并實現一臺完整的計算機，從而鞏固課堂知識、深化學習內容、完成教學大綱要求，學好計算機科學與技術專業的專業基礎課。

二、課程設計的題目 1.基本模型機設計與實現；

2.帶移位運算的模型機的設計與實現； 3.復雜模型機的設計與實現。

三、設計內容（主要技術關鍵的分析、解決思路和方案比較等）

利用所學過的理論知識，特別是微程序設計的思想，寫出要設計的指令系統的微程序。設計環境為TDN－CM＋計算機組成原理教學實驗系統，微機，虛擬軟件。將所設計的微程序在此環境中進行調試，并給出測試思路和具體程序段。最后撰寫出符合要求的課程設計說明書、完成答辯。1.基本模型機設計與實現

指令系統至少要包括六條不同類型指令：如一條輸入指令，一條減法指令，一條加法指令，一條存數指令，一條輸出指令和一條無條件轉移指令。2.帶移位運算的模型機的設計與實現

在基本模型機的基礎上增加左、右循環和左、右帶進位循環四條指令

3.設計不少于10條指令的指令系統。其中，包含算術邏輯指令，訪問內存指令，程序控制指令，輸入輸出指令，停機指令。重點是要包括直接、間接、變址和相對尋址等多種尋址方式。

以上數據字長為8位，采用定點補碼表示。指令字長為8的整數倍。微指令字長為24位。

四、設計步驟

1、確定設計目標

確定所設計計算機的功能和用途。

2、確定指令系統

確定數據的表示格式、位數、指令的編碼、類型、需要設計哪些指令及使用的尋址方式。

3、總體結構與數據通路

總體結構設計包括確定各部件設置以及它們之間的數據通路結構。在此基礎上，就可以擬出各種信息傳輸路徑，以及實現這些傳輸所需要的微命令。綜合考慮計算機的速率、性能價格比、可靠性等要求，設計合理的數據通路結構，確定采用何種方案的內總線及外總線。數據通路不同，執行指令所需要的操作就不同，計算機的結構也就不一樣。

4、設計指令執行流程

數據通路確定后，就可以設計指令系統中每條指令所需要的機器周期數。對于微程序控制的計算機，根據總線結構，需考慮哪些微操作可以安排在同一條微指令中，哪些微操作不能安排在同一條微指令中。

5、確定微程序地址

根據后續微地址的形成方法，確定每個微程序地址及分支轉移地址。

6、微指令代碼化

根據微指令格式，將微程序流程中的所有微指令代碼化，轉化成相應的二進制代碼寫入到控制存儲器中的相應單元中。

7、組裝、調試

在總調試前，先按功能模塊進行組裝和分調，因為只有各功能模塊工作正常后，才能保證整機的正常運行。

當所有功能模塊都調試正常后，進入總調試。連接所有模塊，用單步微指令方式執行機器指令的微程序流程圖，當全部微程序流程圖檢查完后，若運行結果正確，則在內存中裝入一段機器指令，進行其他的運行方式等功能調試及執行指令的正確性驗證。

五、設計說明書要求

課程設計說明書按學校統一格式撰寫和裝訂。課程設計報告要求打印,其中的數據通路框圖、微程序流程圖、實驗接線圖用VISIO等工具軟件繪制或用鉛筆工工整整繪制。

（1）封面（包括：題目、所在系、班級、學號、指導教師及時間等項，可到教務處網頁上下載）（2）任務書（3）目錄

目錄要層次清晰，要給出標題及頁次，目錄的最后一項是無序號的“參考文獻”。（4）正文

正文應按目錄中編排的章節依次撰寫，要求計算正確，論述清楚，文字簡練通順，插圖清晰，書寫整潔。文中圖、表及公式應規范地繪制和書寫。

正文是實踐設計報告的主體，具體由以下幾部分組成：

1）課程設計題目；

2）課程設計使用的實驗設備；

3）課程設計步驟（包括確定所設計計算機的功能和用途、指令系統、總體結構與數據通路、設計指令執行流程、確定微程序地址、微指令代碼化、組裝、調試。）

4）課程設計總結（包括自己的收獲與體會；遇到的問題和解決的方法等）；

（5）附錄

附錄1：數據通路圖 附錄2：微程序流程圖 附錄3：實驗接線圖 附錄4：實驗程序及微程序

附錄5：參考文獻（資料）(格式規范參照長沙學院畢業設計(論文)撰寫規范)

六、設計進度安排 時間：

15、16周 講授：2課時 答疑及設計：26課時 上機調試：8課時 答辯：6課時

七、考核標準

課程設計的成績分為：優秀：、良好、中等、及格、不及格五個等級。

優秀：完成復雜模型機的設計與實現，指令系統完備有更新擴充。調試成功。文檔規范齊全。良好：完成模型機的設計與實現，指令系統指令種類豐富有一定的更新。調試成功。文檔規范齊全。中等：完成基本模型機的設計與實現，在老師指導下對指令系統有更新。調試成功。文檔規范齊全。及格：完成基本模型機的設計與實現。調試成功。文檔規范齊全。不及格：沒有課程設計報告，無故缺勤，不能完成調試者不及格。