6.1 课设总结 ............................................................................................ 55 6.2 课设心得 ............................................................................................ 57 参考文献 ................................................................................................... 59 附录 （实验电路大图及部分重要的图）附在纸质档后面

1、课程设计概述

1.1课设目的

计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课,也是作为计算机专业的学生应该要好好掌握的重要学科。课程设计属于设计型实验，不仅锻炼学生简单计算机系统的设计能力，考验同学的创新思维，而且通过进行设计及实现，进一步提高分析和解决问题的能力。再者，组成原理课设也是对学生们一个学期的学习成果的检验和巩固，也是同学们提高分析、定位、排错能力的一次机会。

1.2设计任务

计算机系统设计的总体目标是设计模型机系统的总体结构、指令系统和时序信号。在对该模型机系统中的部件功能利用EDA软件的仿真功能进行仿真分析和功能验证的基础上，将部分电路下载到FPGA，并与适当的外围器件(包括部分芯片、输入/输出开关、LED显示等)相配合，实现模型机的主机系统。

要求所设计的主机系统能支持自动和单步运行方式，能正确地执行存放在主存中程序的功能，对主要的数据流和控制流通过LED适时显示信息。

具体如下：

? 设计微程序控制器或硬布线控制器或基于微程序和硬布线相结合方式的CPU控制器；

? 利用所设计的CPU组成一台功能完整的模型机并基于实验平台实现.要求部分功

能利用FPGA实现,部分功能用芯片连接实现；

? 所设计的模型机支持加法减运算等基本的算术运算指令、支持逻辑运算类指令、

支持存储器读写指令、支持寄存器间数据传送等几类指令、支持定点数的溢出判? ? ? ?

断；

支持立即数寻址、直接寻址、隐含寻址、间接寻址(寄存器寻址)等几种基本的寻址方式；

能支持10条以上的指令；

能运行由自己设计的CPU所支持的指令系统构成的一段程序，程序执行功能正确； 根据课程设计指导书和本次课程设计的具体要求，制定出设计方案。确定CPU 的基本结构是采用总线方式还是采用专用通路方式；

? 画出自己所设计计算机系统的原理框图和器件连接图，分析器件连接图中各器件

不同引脚的功能，哪些可以固定连接，哪些需要通过微程序来控制，以及这些控制信号的有效形式；

? 画出各指令的指令周期流程图和所需要的控制信号； ? 布线、调试、验收；

? 鼓励完成上述基本功能的基础上进行适当扩展,比如支持流水线、支持其他寻址方

式等。

1.3设计要求

根据理论课程所学的至少，设计出简单计算机系统的总体方案，结合各单元实验积累和课堂上所学知识，选择适当芯片，设计简单的计算机系统，具体要求如下：

? 利用各单元实验和课堂上所学知识，选择适当的芯片，设计简单的计算机系

统；

? 在完成数据通路设计并验证数据通路功能的基础上增加指令和微指令控制的

功能；

? 以手动方式产生各指令执行过程中所需要的微命令,控制指令的执行；

? 以自己所设计的计算机系统为硬件环境，设计出完成指定功能的各指令周期

流程图，并设计出相应的微命令；

? 设计时序列电路，产生满足指令周期和指令执行所需要的多级时序信号； 设计控存，将各指令的微程序存放在CM中，经过适当的时序控制，通过微程序自动控制指令的执行(当采用微程序控制器时)。

2、实验原理与环境

2.1实验原理

计算机组成原理，数字逻辑， FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程门阵列 、QUARTUS仿真等

2.2实验环境

JZYL—II型计算机组成原理试验台，windows xp系统，512M内存电脑电脑一台，Quartus II 6.0版软件，导线若干。