第一篇：《計算機組成原理課程設計》教學大綱

《計算機組成原理課程設計》教學大綱

設計周數：3周 學分：3 學分 適用專業：計算機科學與技術

預修課程：數字邏輯，數字邏輯課程設計，計算機組成原理

一、設計的目的及要求：

本課程設計是計算機科學與技術專業重要的實踐性教學環節之一，是在學生學習完《計算機組成原理》課程后進行的一次全面的綜合設計。目的是通過一個完整的8位指令系統結構（ISA）的設計和實現，加深對計算機組成原理課程內容的理解，建立起整機系統的概念，掌握計算機設計的基本方法，培養學生科學的工作作風和分析、解決實際問題的工作能力。

要求學生綜合運用計算機組成原理、數字邏輯和匯編語言等相關課程的知識，理解和熟悉計算機系統的組成原理，掌握計算機主要功能部件的工作原理和設計方法，掌握指令系統結構設計的一般方法，掌握并運用微程序設計（Microprogramming）思想，在設計過程中能夠發現、分析和解決各種問題，自行設計自己的指令系統結構（ISA）。

二、設計內容：

基于TDN-CM++計算機組成原理實驗教學系統，設計和實現一個8位指令系統結構（ISA），通過調試和運行，使設計的計算機系統能夠完成指定的功能。

設計過程中要求考慮到以下各方面的問題：

1、指令系統風格（寄存器-寄存器，寄存器-存儲器，存儲器-存儲器）；

2、數據類型（無符號數，有符號數，整型，浮點型）；

3、存儲器劃分（指令，數據）；

4、尋址方式（立即數尋址，寄存器尋址，直接尋址等）；

5、指令格式（單字節，雙字節，多字節）；

6、指令功能類別（算術／邏輯運算，存儲器訪問，寄存器操作，程序流控制，輸入／輸出）；

7、依據CPI值對指令系統進行性能分析。

三、設計的方法和步驟：

課程設計的過程按照軟件工程的指導思想進行，依次為可行性分析，概要設計，詳細設計，編碼實現，測試，重復修改，直至設計完成。方法和步驟如下：

1、在《計算機組成原理》課內已完成的算術邏輯運算實驗、存儲器實驗、總線基本實驗、數據通路組成實驗、微程序控制器實驗和基本模型機實驗的基礎上，深入理解具備五條基本指令、應用微程序設計技術實現的控制器的簡單模型機的組成結構、運行機制和工作原理；

2、認真剖析TDN-CM++計算機組成原理實驗教學系統的時序功能部件、指令譯碼電路、寄存器組控制、微指令格式、微指令流程、微地址形成部件的功能結構和工作機制，列出相應邏輯方程，找出指令操作碼字段與微程序入口地址形成、寄存器組控制的對應關系，確定每個時鐘節拍所對應的微操作；

3、根據TDN-CM++計算機組成原理實驗教學系統的功能最大化引腳圖和完整數據通路圖，設計自己的微指令流程框架、控制臺流程，完整的指令系統，微程序流程總圖，微指令代碼表；

4、將微指令代碼輸入控制存儲器并進行校對，利用所設計的指令系統編寫測試程序，輸入主存并加以運行，查看運行結果正確與否，提交指導教師確認設計結果；

5、編寫課程設計報告。

四、成績考核辦法：

考核方法：要求學生獨立完成課程設計，并寫出課程設計報告，根據課程設計完成情況現場考核，并結合課程設計過程中的表現及課程設計報告對學生進行等級評定。

成績評定：課程設計成績分兩部分，設計過程及結果占60％，設計報告占40％。

教研室主任（簽名）：

學院（系）領導（簽名）：

第二篇：計算機組成原理課程設計教學大綱

計算機組成原理課程設計教學大綱

實習名稱:計算機組成原理課程設計 課程編碼:042219 學 分:3 實習周數:3

適用專業：計算機科學與技術

一、實習的目的與任務

通過該課程設計的學習，利用先進的EDA設計手段，總結計算機組成原理課程的學習內容，學會ISPEXPERT SYSTEM的使用、層次化設計方法、多路開關，邏輯運算部件，移位器設計、微程序控制的運算器設計、微程序控制的存儲器設計、簡單計算機的設計，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、實習教學的基本要求

1、參加課程設計的學生必須服從指導教師的指導，遵守紀律，按時、按指導教師的要求獨立完成課程設計的任務。

2、每次設計指導教師必須指導學生，并嚴格考勤。

三、實習內容

1)實習地點：本課程設計的實習地點為計算機硬件基礎實驗室。2）實習內容：

1：ISPEXPERT SYSTEM的使用：學會ISPEXPERT SYSTEM軟件的使用，然后利用此系統完成：一位全加器設計、并行八位寄存器設計，并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證。

2：層次化設計方法：學會層次化設計方法，利用該方法完成：同步二進制計數器、多位二進制加法器，并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證

3：多路開關，邏輯運算部件，移位器設計：完成多路開關、邏輯運算部件，移位器設計為下面的運算器、存儲器設計做好準備。

4：微程序控制的運算器設計：按要求設計一個微程序控制的運算器，輸入取數及運算指令，單步執行指令，得出結果。

5：微程序控制的存儲器設計：按要求設計一個微程序控制的存儲器，按要求進行操作，將數據存入指定單元，并將制定單元中的內容讀出送寄存器。

6：簡單計算機的設計：按要求設計一臺由簡單指令作為指令集的計算機，并用該簡單指令編寫一段程序，運行該程序，得出正確結果。3）課程設計時間安排

課程設計的時間歷經3周，大致安排如下： 第一周：第一、第二個設計。第二周：第三、第四個設計。第三周：第五、第六個設計。

每完成一個設計，學生應及時提交報告。

四、考核辦法

同學們在實驗前應該認真準備實驗，根據實驗講義和課堂上學到的知識寫出實驗報告，帶到實驗現場。

1、ISPEXPERT SYSTEM的使用

在本次實驗中，學會ISPEXPERT SYSTEM軟件的使用，然后利用此系統完成： 〈１〉 一位全加器設計〈２〉 并行八位寄存器設計

并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證。評分細則：參加實驗： 0.2分

完成實驗報告： 0.2分

完成一位全加器設計： 0.3分

完成八位并行寄存器設計：0.3分

2、層次化設計方法

在本次實驗中，學會層次化設計方法，利用該方法完成： 〈１〉同步二進制計數器〈２〉多位二進制加法器

并形成.JED文件，下載到實驗箱上，在實驗箱上用開關驗證 評分細則：參加實驗： 0.2分

完成實驗報告： 0.2分

完成同步二進制計數器 0.3分

完成多位二進制加法器 0.3分

3、多路開關，邏輯運算部件，移位器設計

在本次實驗中，完成多路開關、邏輯運算部件，移位器設計為下面的運算器、存儲器設計做好準備。

評分細則：參加實驗： 0.2分 完成實驗報告： 0.2分

完成多路開關 0.2分

完成邏輯運算部件 0.2分

完成移位器 0.2分

4、微程序控制的運算器設計

按要求設計一個微程序控制的運算器，輸入取數及運算指令，單步執行指令，得出結果。

評分細則：參加實驗： 0.3分

完成實驗報告： 0.3分

完成所要求的運算器設計 0.45分

正確進行操作并回答問題 0.45分

5、微程序控制的存儲器設計

按按要求設計一個微程序控制的存儲器，按要求進行操作，將數據存入指定單元，并將制定單元中的內容讀出送寄存器。

評分細則：參加實驗： 0.3分

完成實驗報告： 0.3分

完成所要求的存儲器設計 0.45分 正確進行操作并回答問題 0.45分

6、簡單計算機的設計

按要求設計一臺由簡單指令作為指令集的計算機，并用該簡單指令編寫一段程序，運行該程序，得出正確結果。

評分細則：參加實驗： 0.4分 完成實驗報告： 0.4分

完成所要求的簡單計算機設計 0.6分

正確進行操作并回答問題 0.6分 實驗結束由實驗指導教師根據實驗記錄，算出成績。

4.8分～5.5分 及格 5.6分～6.3分 中等 6.4分～7.1分 良好 7.2分以上 優秀

五、主要參考書：計算機組成原理實驗指導書

六、實習教學建議：

執筆人：王海瑞 審定人：雷金輝 教學基層組織主任：雷金輝

第三篇：《計算機組成原理》課程設計教學大綱

《計算機組成原理》課程設計教學大綱

課程編號： 學時/學分：1周/1 授課單位：電子與信息工程學院計算機科學系 適用專業：計算機科學與技術 教材及主要參考資料：

《計算機組成與系統結構》王愛英，清華大學出版社 《計算機組成與結構課程輔導》王愛英，清華大學出版社

一、教學目的及基本要求

計算機組成原理課程設計的教學目的是培養學生計算機硬件系統方案綜合設計能力和創新精神。在教師的啟發和引導下，學生能自主地進行科技文獻檢索，進行方案設計、硬件設計、芯片選擇、功能介紹及使用方法等。

基本要求：

·說明書應包含題目、系統概述（設計的目的和意義）、系統設計的具體說明（含操作過程）、結論、認識體會、參考文獻等幾部分。要突出設計重點進行論述與說明；

·文中符號、圖、表要符合國家統一標準；

·畫出A3電路原理圖；

·編寫程序及設計說明書（不少于1500字）。

設計說明書基本要求： 1．摘要

用500字左右概述你選擇設計題目的特點，重點概述你所設計的方案的創新點，采用的分析、設計方法，得出的結論等。2．綜述

圍繞選定的設計題目在查閱大量文獻資料的前提下，寫出查閱文獻的綜述。3．方案設計與分析(1)提出諸多設計方案；

(2)經分析、比較選出最佳的創新設計方案；(3)給出硬件設計方案；

(4)多設計的硬件進行功能分析；(5)畫出硬件電路圖。4．方案綜合評價與結論

綜合評價所設計方案的優缺點，在可能的情況下建立評價指標及評價體系。5．體會與展望

談一談參加“計算機組成原理課程設計”的體會和收獲；所設計方案的發展前景等。6．參考文獻

列出參考文獻(包括著作、期刊、報告等)。

二、設計內容及安排

設計任務書提供4個設計題目供學生選擇。在指導教師同意的情況下，學生也可以自己選擇感興趣的設計題目，以調動學生參加創新設計的積極性和創造性，給學生充分的自主空間。

1．十六位運算器設計

a 使用器件：181、182、244、373、LED、各類開關； b 能實現十六位二進制數的算術運算和邏輯運算； c 能顯示參加運算的操作數及其運算結果； d 能實現串行進位和并行進位的轉換。2．存儲器擴展系統設計

a 系統使用的器件：SRAM6264、373、244、LED、各類開關；

b 能實現八位數的讀和寫操作。包括從開關給數存入存儲器，將存儲器某個單元內容送入另一個單元；

c 能顯示地址、顯示讀出或寫入的具體數據。3．計算機信息通路系統設計

a 系統使用的芯片：373、244、181、LED、6264及各種開關； b 實現寄存器和存儲器之間的信息傳輸； c 實現寄存器和運算器之間的信息傳輸； d 實現存儲器和運算器之間的信息傳輸； e 顯示各種信息。4．八位運算器的設計

a 系統使用的芯片：與門、或門、異或門、非門、D觸發器、驅動器、發光二極管、各種開關、三態鎖存器；

b 能實現8位二進制數的加法運算； c 能顯示參加運算的數據、能顯示運算結果；

d 能對運算結果實現直接傳輸、左移、右移、半字交換等操作。

計算機組成原理課程設計要求1周內完成。第l天布置任務、查資料，熟悉題目階段；第2天方案分析、比較階段；第3～4完成電路圖設計；第5～6天整理設計說明書及準備答辯階段；第7天答辯階段。

三、考核方法及成績評定

課程設計考核的原則是鼓勵創新、獨立完成。對于能夠按時保質保量的完成課程設計任務書內容要求工作量的，有創新點的設計給予好成績，鼓勵同學把設計方案作為課程的實驗環節綜合選作項目加以驗證，以此來培養學生的綜合創新設計能力。

成績評定采用兩級分制，即合格和不合格。

合格：設計方案比較新穎，設計說明書及設計電路原理圖比較規范、內容比較豐富。在設計過程中勤奮好學、有創新思想；

不合格：設計方案有嚴重錯誤，設計說明書及電路原理圖不規范、內容淺薄。在設計過程中勤奮好學精神不夠。

四、其他要求

1．要求學生在“計算機組成原理課程設計”階段，全力以赴完成課程設計任務，不能做與本設計無關的事，有事需向指導老師請假。按時完成設計任務書要求的設計任務。

2．按照學校規定，設計資料交系統一存檔。

3．課程設計說明書一律在設計任務上手寫完成，書寫格式參照學校畢業設計（論文）格式要求執行。

撰寫人：王紅 系主任：彭晏飛

教學院長(主任)：沈學利

電子與信息工程學院計算機科學系

第四篇：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

第五篇：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