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第3章存储系统重点：1．随机读写存储器2．只读存储器3．高速存储器4. cache存储器5．虚拟存储器难点：1．动态存储器（DRAM）的刷新问题，存储时序图的分析2．CPU与存储器的连接（字位法）3．cache存储器3.1存储器概述3.1.1存储器分类存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
构成存储器的存储介质，目前主要采用①半导体器件②磁性材料。
存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。
由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法: （1）按存储介质分半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。
磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。
（2）按存储方式分随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。
顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关。
（3）按存储器的读写功能分只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。
随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体存储器。
（4）按信息的可保存性分非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。
永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。
（5）按在计算机系统中的作用分根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
主存介绍：（1）ROM①MASK ROM②PROM (EPROM, EEPROM)③FLASH MEMORY（2）RAM①SRAM(Sync SRAM)②DRAM(EDO DRAM, SDRAM, DDR SDRAM)③目前中关村（国内）主流：DDR SDRAM内存条线数发展：30线（1990年以前）；72线（1998年以前）；168线（2001年以前）；184线（2002~）。
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计是计算机科学与技术专业的一门核心课程，其目的是帮助学生更深入地理解计算机的组成原理和工作原理，培养学生分析和设计计算机硬件的能力。
在这个课程设计中，我选择了设计一个简单的单周期CPU。
首先，我会设计CPU的指令集，包括处理器指令的类型、指
令格式、寻址方式等。
然后，根据指令集的要求，设计并实现CPU的控制器，控制指令的执行流程。
接着，我会设计并实
现CPU的数据通路，包括寄存器、ALU、存储器等组件，实
现指令的操作。
在设计过程中，我会遵循计算机组成原理的基本原理和设计原则，如冯·诺伊曼体系结构、指令周期、数据通路和控制单元
的相互协调等。
我会使用硬件描述语言，如VHDL或Verilog，进行设计，通过仿真和验证来测试设计的正确性。
同时，我还会考虑CPU的性能和效率，尽量优化各个部分的设计，以提
高CPU的运行速度和处理能力。
在设计完成后，我还会进行性能测试和功能验证，测试CPU
在不同工作负载下的性能表现，并根据测试结果对设计进行优化。
最后，我会编写报告，详细介绍我的设计思路、实现过程和测试结果，以及可能存在的问题和改进的方向。
通过这个课程设计，我将深入理解计算机组成原理的相关知识，并掌握CPU设计的基本方法和技术。
这对于我今后的学习和
工作都具有重要意义，不仅可以加深我对计算机硬件的理解，
还可以提高我的问题分析和解决能力，为我未来的研究和工作奠定坚实的基础。
计算机组成原理课程设计目录目录第一章设计内容及目标 (1)1.1程序设计的目标 (1)1.2程序设计的内容和要求 (1)1.3需要器材 (1)第二章设计原理 (2)2.1设计思路 (2)2.2设计工作原理 (2)2.2.1 设计基本原理 (2)2.2.2 机器指令 (2)2.2.3 数据通路 (3)2.2.4 微指令格式 (4)2.2.5 微程序地址的转移 (4)2.2.6 机器指令的写、读和执行 (5)第三章设计步骤 (6)3.1连接实验线路 (6)3.2设计机器指令代码及数据 (7)3.3微程序流程图 (7)3.4设计微指令二进制代码 (9)3.5微指令代码装入与检查 (9)3.6机器指令代码装入与检查 (10)第四章实现方法及关键技术 (11)4.1程序实现方法 (11)4.1.1 单步运行程序 (11)4.1.2 连续运行程序 (11)4.2实现关键技术 (11)第五章设计问题分析 (12)5.1遇到的问题 (12)5.2解决方法 (12)设计总结 (13)第一章设计内容及目标本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念，培养开发和调试计算机的技能。
再设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。
1.1程序设计的目标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，构造一台基本模型计算机。
2．为其定义若干条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握整机概念。
1.2程序设计的内容和要求1、掌握设计题目所要求的机器指令的操作功能，除了4条必做指令外，每组另外设计2条机器指令。
4条选做指令，供有能力的学生完成。
2、为要设计的机器指令设计操作码和操作数，并安排在RAM（6116芯片）中的地址，形成“机器指令表”。
3、分析并理解数据通路图。
《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 课程背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。
通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。
1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。
二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。
2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。
2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。
2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。
2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。
三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。
3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。
3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。
五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。
5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。
5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。
计算机组成原理课程设计报告一、引言计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程之一，通过学习该课程，我们可以深入了解计算机的硬件组成和工作原理。
本次课程设计旨在通过设计一个简单的计算机系统，加深对计算机组成原理的理解，并实践所学知识。
二、设计目标本次课程设计的目标是设计一个基于冯·诺依曼体系结构的简单计算机系统，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
通过该设计，我们可以掌握计算机系统的基本组成和工作原理，加深对计算机组成原理的理解。
三、设计方案1. CPU设计1.1 硬件设计CPU由控制单元和算术逻辑单元组成。
控制单元负责指令的解码和执行，算术逻辑单元负责算术和逻辑运算。
1.2 指令设计设计一套简单的指令集，包括算术运算指令、逻辑运算指令、数据传输指令等。
1.3 寄存器设计设计一组通用寄存器，用于存储数据和地址。
2. 存储器设计2.1 主存储器设计一块主存储器，用于存储指令和数据。
2.2 辅助存储器设计一个简单的辅助存储器，用于存储大容量的数据。
3. 输入输出设备设计3.1 键盘输入设备设计一个键盘输入设备，用于接收用户的输入。
3.2 显示器输出设备设计一个显示器输出设备，用于显示计算结果。
四、实施步骤1. CPU实现1.1 根据CPU的硬件设计，搭建电路原型。
1.2 编写控制单元的逻辑电路代码。
1.3 编写算术逻辑单元的逻辑电路代码。
1.4 进行仿真验证，确保电路的正确性。
2. 存储器实现2.1 设计主存储器的存储单元。
2.2 设计辅助存储器的存储单元。
2.3 编写存储器的读写操作代码。
2.4 进行存储器的功能测试，确保读写操作的正确性。
3. 输入输出设备实现3.1 设计键盘输入设备的接口电路。
3.2 设计显示器输出设备的接口电路。
3.3 编写输入输出设备的读写操作代码。
3.4 进行输入输出设备的功能测试，确保读写操作的正确性。
五、实验结果与分析通过对CPU、存储器和输入输出设备的实现，我们成功设计了一个基于冯·诺依曼体系结构的简单计算机系统。
目录一、实验计算机的设计 (2)1.整机逻辑框设计 (2)2.指令系统设计 (3)3.微操作控制部件设计 (3)4.设计组装实验计算机连接图 (7)5.编写调试程序 (7)二、课程设计总结 (10)三、参考文献 (11)一、实验计算机的设计1.整机逻辑框设计图1-1模型机结构框图2.指令系统设计本机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令9条，访问内存指令和程序控制指令4条。
输入输出指令2条，其他指令1条，表1-1列出了各条指令的格式、会变符号和指令功能。
表1-1 实验指令格式3.微操作控制部件设计3.1微指令编码的格式设计系统设计的微程序字长共24位，其控制顺序如下：注：其中uA5-uA0为6位的后续的微地址，F1、F2、F3为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。
F3字段包含P1-P4四个测试字位。
其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的位地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。
3.2微操作控制信号设计：表1-3 操作控制信号3.3微程序顺序控制方式设计：3.3.1微程序控制部件组成原理指令寄存器IR图1-2 控制部件组成原理3.3.2微程序入口地址形成方法由于每条机器指令都需要取指操作，所以将取指操作编制成一段公用微程序，通常安排在控存的0号或特定单元开始的一段控存空间内。
每一条机器指令对应着一段微程序，其入口就是初始微地址。
首先由“取指令”微程序取出一条机器指令到IR中，然后根据机器指令操作码转换成该指令对应的微程序入口地址。
这是一种多分支(或多路转移)的情况，常用三种方式形成微程序入口地址3.3.3控存的下地址确定方法在程序顺序运行时，控存的下地址有微指令的顺序控制字段直接提供；当程序出现分支转移时，即“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段P1、P2、P3、P4测试，出现分支转移，当分支位地址单云固定后，剩下的其他地方就可以一条微指令占用控存一个位地址单元随意填写。
计算机组成原理课程设计设计任务：综合前面实验单元典型部件设计与调试，对数据选择器（A、B）、计数器、运算器、寄存器和微程序控制器透彻了解的基础上，完成一个简单计算机的设计，使其具有简单运算功能：取数、读数、做加法、送数等。
设计目的：通过一个简单计算机的设计，对计算机系统的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序的编制与调试等全过程有一个较为综合、深入的认识和理解。
设计与调试步骤：结合计算机组成原理的教学内容和课程设计平台系统，计算机的设计与调试步骤如下：数据通路：数据通路的设计在总体结构中是最重要的一个环节。
实验室的仿真模型机的数据通路是以总线为基础、以CPU为核心构成的。
系统简介:机器指令存放在3#RAM中将3#RAM作为内存使用，机器指令是按由上到下顺序执行的，其执行顺序由PC（程序计数器）和MAR（地址寄存器）控制。
2#RAM和1#RAM作为控制存储器简称为控存一条微指令由十六个微命令组成高八位存放于2#RAM中，低八位存放于1#RAM中。
后继地址有三种形成方式μIR2μIR1μIR0为001时μPC+1安顺序执行微指令为010时JP无条件转移，地址由μIR15-8提供。
本简单计算机基于简化处理μIR15-8均为0它代表了均跳向为指令寄存器的00入口即取指令入口。
为011时QJP高四位安机器指令的操作码转移，第四位为0其由后继地形成逻辑实现，所有涉及的地址转移均为指令的转移。
因为机器指令是按顺序执行的。
每按一次单脉冲键执行一条微指令，一条机器指令由若干条微指令组成，一条微指令由十六个微命令组成其中因为μIR3μIR6μIR7全为零故省略掉了。
为保证机器指令是从第一条开始顺序执行的，在操作前应按一次复位键将微指令计数器μpc，机器指令计数器pc，内存地址寄存中的内容清零。
第一条微指令地址为00，微操作为RAM→IR即从内存中取出指令放到机器指令寄存器中，此时地址寄存器中的内容为00，所以在3#RAM的00地址中取出MOV1指令18，取出指令后PC+1→PC（01）为取下一条内存内容做好准备，再按一次单脉冲键执行QJP及按操作码转移，此时指令寄存器中存放的为18 操作码为0001，所以转移后高四位为：0001 低四位为全零：0000 。
计算机组成原理课程设计一、设计背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门基础课程，旨在培养学生对计算机硬件组成和工作原理的深刻理解。
通过课程设计，学生可以巩固和应用所学的知识，提高解决实际问题的能力。
二、设计目标本次计算机组成原理课程设计的目标是让学生通过实践，加深对计算机硬件组成和工作原理的理解，培养学生的设计和实现能力。
具体目标包括：1. 设计并实现一个简单的计算机系统，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
2. 熟悉计算机指令系统的设计与实现，包括指令的编码、解码和执行过程。
3. 学会使用硬件描述语言（如VHDL）进行计算机硬件的设计和仿真。
4. 掌握计算机系统的性能评估方法，包括指令周期、时钟频率等。
三、设计内容本次计算机组成原理课程设计的内容为设计并实现一个简单的基于冯·诺依曼结构的计算机系统。
具体设计内容包括以下几个方面：1. 计算机系统的总体设计根据冯·诺依曼结构的原理，设计计算机系统的总体框架。
包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
2. 指令系统的设计与实现设计并实现一个简单的指令系统，包括指令的编码、解码和执行过程。
指令集可以包括算术运算、逻辑运算、数据传输等常见指令。
3. 中央处理器（CPU）的设计与实现设计并实现一个简单的中央处理器，包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元等。
通过对指令的解码和执行，实现计算机的基本功能。
4. 存储器的设计与实现设计并实现一个简单的存储器模块，包括指令存储器和数据存储器。
通过存储器的读写操作，实现程序的加载和数据的存储。
5. 输入输出设备的设计与实现设计并实现一个简单的输入输出设备，如键盘和显示器。
通过输入输出设备，实现用户与计算机系统的交互。
6. 系统性能评估对设计的计算机系统进行性能评估，包括指令周期、时钟频率等指标的测量和分析。
通过性能评估，优化计算机系统的性能。
四、设计步骤本次计算机组成原理课程设计的步骤如下：1. 确定设计的整体框架和目标，明确设计的内容和要求。
计算机组成原理课程设计姓名：班号：指导老师：时间：实验一：计算y=x2+2*x+3一、原理图二、实验目标1、掌握微程序控制器的组成原理；2、掌握伪指令格式的简化和归并；1）常量要存放在那个寄存器中建立其相应的编号；寄存器编号在寄存器中存储的数据寄存器（00） 2寄存器（01） 2寄存器（11） 3寄存器（10） 12）根据确定好的数据所在寄存器的编号，将上面的函数指令辨识出来，翻译成二进制的程序代码；y=x*x+3*x+1指令如下：MUL R00 R01 ------ 0010 00 01MUL R00 R11 ------- 0010 00 11ADD R01 R11 --------- 0000 01 11ADD R11 R10 --------- 0000 11 103）将写好的二进制代码输入到内存（堆）中，控制KRD KWE KLD KRR PR的值来进行检验所输入的指令和数据是否正确，调节PR进行运行程序，当DP置一，其它置零时，按QD则可以进行一步一步的运行程序，观察每一步程序运行的过程和结果，运行程序完成后，通过读寄存器中数据的值检验程序运行的是否正确。
三、连线过程根据以前做实验的情况，结合本次的“微程序控制器”，要将试验台的控制器端与执行器端相应的接口连在一起。
基本信息如图所示：四、实验结果通过读寄存器中数据的值，根据上面所写的程序，y最后得知应该存放在R10中，读出寄存器R10的值为11，则运行结果正确。
实验二：书203页的程序，通过读出寄存器中的值检验一、原理图：二、实验目标1、通过CPU运行九条机器指令（排除有关中断的指令）组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机整机的概念。
2、设计思路与实践过程：实验要完成的任务概述：在内存中存放两个数据，在寄存器中存放该数据的地址，然后根据数据的地址来确定数据的值，再写一段程序，对读出的数据进行操作。
1）首先确定好实验当中要用到的几个常量，确定形影的常量要存放在那个寄存器中建立其相应的编号；寄存器编号在寄存器中存储的数据寄存器（00）寄存器（01）0000 0000寄存器（11）0000 0001寄存器（10）内存中的数据地址和值内存地址数据的值0000 0000 20000 0001 62）根据确定好的数据所在寄存器的编号，将上面的函数指令辨识出来，谈后再翻译成二进制的程序代码；LDA R0 [R2] ------ 0101 1000LDA R1 [R3] ------ 0101 1011ADD R0，R1 ------ 0000 0100JC +5 ------ 1001 0101AND R2 R3 ------ 0011 0111SUB R3 R2 ------- 0001 1011STA R3 [R2] ------- 0100 1011MUL R0 R1 ------ 0010 0100STP ------- 0110 0000JMP[R1] ------- 1000 01003）将写好的二进制代码输入到内存（堆）中，控制KRD KWE KLD KRR PR的值来进行检验所输入的指令和数据是否正确，调节PR进行运行程序，当DP置一，其它置零时，按QD则可以进行一步一步的运行程序，观察每一步程序运行的过程和结果，运行程序完成后，通过读寄存器中数据的值检验程序运行的是否正确三、连线过程四、实验结果实验从第4部开始，就一个条件跳转语句，当有进位时执行该语句，当没有进位时，不执行该跳转。
重庆理工大学课程设计课程计算机组成原理题目基于微控器的模型机设计院系名称计算机科学与工程学院班级 107030702班学生姓名许永顺学号 10703070226 指导教师张光建评阅教师张光建时间 2009-6-23《计算机组成原理》课程设计一、课程设计目的通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成，部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，在此基础上完成一台基本计算机的组成设计，从而加深对理论课程的理解，锻炼学生的独立思考和动手能力。
二、仪器设备硬件环境为PC-386以上微机,西安唐都科教仪器公司的TDN-CM+计算机组成原理实验台。
软件环境采用WINDOWS操作系统，西安唐都科教仪器公司的TDN-CM+计算机组成原理实验软件。
三、基于微控器的模型机设计部分1、设计目标设计一台具有输入、输出、数据传送、带进位加法、条件跳转，停机功能的模型计算机，并写出工作程序和测试程序验证所设计的指令系统。
2、设计要求所设计的模型计算机的指令体统系统共包含六条机器指令:IN(输入)、ADC(带进位加法)、OUT（输出）、BZC（条件跳转）、MOV（数据传送）、HALT（停机），其中条件跳转转移指令的寻址方式为直接寻址，其余指令的寻址方式为寄存器寻址。
其中Rs3、设计原理基本模型机实验原理图数据通路结构图（RD含R1、R2、R33个寄存器）4、指令集IN Rd; Input→Rd; //输入一个书存放在Rd寄存器MOV Rs,Rd; Rs→Rd; //Rs的数转移到RdADC Rs,Rd Rs→DR1;Rd→DR2;(DR1)+(DR2)→Rd; //寄存器的数相加OUT Rd; Rd→Output; //输出Rd寄存器的数5、指令的执行步骤：IN指令：1’ PC→AR,PC+1→PC(PC-B,LDAR,LDPC)2’ MEM→DB,DB→IR(W/R,CE=0,LDIR)3’ Input→DB,DB→Rd(SW-B,LDRi)OUT指令：1’ PC→AR,PC+1→PC(PC-B,LDAR,LDPC)2’ MEM→DB,DB→IR(W/R,CE=0,LDIR)3’ Rs→DB,DB→Output(LED-B,W/R)ADC指令：1’ PC→AR,PC+1→PC(PC-B,LDAR,LDPC)2’Rs→DB,DB→DR1(W/R,CE=0,LADR1=1)3’Rd→DB,DB→DR2(Rd-B,LDDR2)4’(DR1)+(DR2)+CY→DB,DB→Rd(S0,S1,S2,S3,Cn,ALU-B,LDRd)MOV指令：R0→DB,DB→Rd(R0-B,LDRs)BZCD指令：1’ PC→AR,PC+1→PC(PC-B,LDAR,LDPC)2’RAM→DB,DB→PC(W/R,CE=0,LDPC)7、微指令当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P（1）测试。
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。
课程名称：计算机科学与技术授课班级：计算机科学与技术专业1班授课教师：[教师姓名]授课时间：2023年X月X日授课学时：2学时教学目标：1. 理解计算机组成原理的基本概念和体系结构；2. 掌握计算机系统的主要组成部分及其功能；3. 理解计算机指令系统、寻址方式、总线结构等基本概念；4. 培养学生的分析问题和解决问题的能力。
教学内容：一、计算机组成原理概述1. 计算机组成原理的定义和发展历程；2. 计算机系统的层次结构；3. 计算机组成原理在计算机科学中的应用。
二、计算机系统的主要组成部分1. 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等；2. 输出设备：显示器、打印机、绘图仪等；3. 存储器：主存储器（RAM）、辅助存储器（硬盘、光盘等）；4. 运算器：算术逻辑单元（ALU）、寄存器等；5. 控制器：程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）等。
三、计算机指令系统与寻址方式1. 指令系统：指令的格式、指令类型、指令操作码和操作数；2. 寻址方式：直接寻址、间接寻址、立即寻址、寄存器寻址等。
四、总线结构1. 总线的定义和功能；2. 总线结构：单总线结构、双总线结构、多总线结构；3. 总线控制信号：地址线、数据线、控制线等。
教学过程：一、导入新课1. 提问：同学们，什么是计算机组成原理？它在我们学习计算机科学中有什么作用？2. 回答：计算机组成原理是研究计算机系统内部结构、工作原理及其相互关系的学科。
二、讲解教学内容1. 计算机组成原理概述2. 计算机系统的主要组成部分3. 计算机指令系统与寻址方式4. 总线结构三、案例分析1. 分析一个具体的计算机系统，说明其组成部件及其功能；2. 分析指令系统中的寻址方式，举例说明其应用。
四、课堂练习1. 判断题：计算机组成原理是研究计算机系统内部结构、工作原理及其相互关系的学科。
（）2. 单选题：计算机系统中，用于存储程序和数据的设备是（）。
A. 输入设备B. 输出设备C. 存储器D. 运算器五、总结与作业1. 总结本节课所学内容；2. 布置作业：阅读教材相关章节，完成课后习题。
计算机组成原理课程设计报告班级：计算机班姓名：学号：完成时间：一、课程设计目的1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。
二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。
三、课程设计使用的设备（环境）1．硬件●COP2000实验仪●PC机2．软件●COP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤）1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：1.模型机总体结构COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。
其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。
微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。
模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。
模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。
指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码作为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。
而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。
课程设计说明书《计算机组成原理》算法实现（五）专业 计算机科学与技术学生夏晶晶 班级 M 计算机101 学号1051401122指导教师花小朋完成日期2013年6月21日目录1 课程设计目的 (2)2 课程设计容与要求 (2)2.1课程设计的容 (2)2.2 课程设计的要求 (2)3 实现方法 (2)3.1 系统目标 (2)3.2 主体设计 (4)3.2.1 主窗体的设计 (4)3.2.2 定点整数真值还原窗体的设计 (6)3.2.3 定点整数单符号位补码加减法 (8)3.2.4 定点整数的原码乘法 (10)3.2.5 浮点数的加减运算 (12)4 设计小结 (13)参考文献 (13)1 课程设计目的本课程设计是在学完本课程教学大纲规定的全部容、完成所有实践环节的基础上，旨在深化学生学习的计算机组成原理课程基本知识，进一步领会计算机组成原理的一些算法，并进行具体实现，提高分析问题、解决问题的综合应用能力。
2 课程设计容与要求2.1课程设计的容计算机组成原理算法实现（五）2.2 课程设计的要求能够实现机器数的真值还原（定点整数）、定点整数的单符号位补码加减运算、定点整数的原码乘法运算和浮点数的加减运算。
3 实现方法3.1 系统目标本程序含有以下几个功能模块，分别能够实现如设计容所设计的功能。
共有5个类，各类之间的关系如图3-1所示：系统流程图：3.2 主体设计3.2.1 主窗体的设计程序菜单需要在输入口令正确后方可使用，若口令输入错误需给出重新输入口令的提示，三次口令输入错误则禁止使用。
登陆算法的流程图：输入密码判断密码计数器减1激活菜单栏隐藏登陆显示欢迎界面弹出错误窗口判断计数器值是否大于零结束开始3.2.2 定点整数真值还原窗体的设计选择主窗体中“机器数的真值还原（定点整数）”时进入下图所示的窗体。
在上面的窗体中按“输入”按扭时，将输入焦点设置为最上面的一个文本框上。
输入一个机器数（如10001000）后，按“原->真值”、“反->真值”、“补->真值”或“移->真值”按扭中的任一个后，将在第二文本框中显示对应操作的结果。
《计算机组成原理》教案授课学时：72学时《计算机组成原理》教学容：研究讨论单台计算机的完整硬件系统的根本组成原理与部运行机制。
课程性质：计算机科学与技术与相关专业的根底课程。
课程的目的和任务：用层次结构的观点并以信息的加工、处理为主线研究计算机硬件结构与工作原理；使学生掌握计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法与互连构成整机的技术；培养学生对硬件系统的分析、设计、开发、使用和维护方面的能力，建立结实的整机思想。
课程特点：容覆盖面广，根本概念多、抽象，难以建立计算机的整机概念。
教学目标：尽可能清晰而完整地介绍当代计算机系统的性质和特征。
具有挑战性：计算机系统的多样性：价格、体积、性能和应用等。
计算机技术的飞速开展：低层的集成电路计算机和并行组织技术。
课程容的工程性、技术性、实用性都比拟强，因此，在学习计算机组成的原理性知识之外，还应有较多的设计与实验技能训练。
课程的教学根本要求:使学生学懂简单、完整的单台计算机的根本部件和整机系统组成，以与计算机部件连接关系和运行机理，了解计算机系统结构的入门性知识，掌握使用和简单维护计算机系统的根本技能。
教学方法和教学形式建议:本课程采用远程教学和面授辅导相结合的方式开展教学。
远程教学包括要求学生收看电视录像课、网上的流媒体〔IP〕课件、网上教学辅导、实时和非实时答疑等多种教学形式；面授辅导应考虑学生的在职和成人特点和需求，在业余时间进展有针对性的学习指导。
平时作业既是学生自我检验学习水平的一种形式，也是很重要的形成性考核手段，各级电大教学点应配合面授辅导教师督促学生独立完成并与时批改和反应，必要时应要求学生重做。
小组讨论课是在教师引领下对预先布置的主题开展讨论的一种教学活动形式。
这种教学活动能够很好地激发学生的学习兴趣，各级电大教学点应配合面授辅导教师组织实施。
同时，小组讨论课也是一种形成性考核形式，教师应注意把握“引领〞、“提问〞和“点评〞等多个教学指导环节，并依据标准给予每个学生合理的学习评价。
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。
目录1 需求分析 (1)1.1课程设计目的 (1)1.2课程设计内容及要求 (1)1.3TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统特点 (2)1.4微指令格式分析 (2)1.5指令译码电路分析 (5)1.6寄存器译码电路分析 (6)1.7时序分析 (7)2 总体设计 (9)2.1数据格式和机器指令描述 (9)2.2机器指令设计 (11)3 详细设计 (16)3.1控制台微程序流程的详细设计 (16)3.2运行微程序流程的详细设计 (19)4 实现阶段 (31)4.1所用模型机数据通路图及引脚接线图 (31)4.2 测试程序及结果 (33)心得体会 (35)参考资料 (36)1 需求分析1.1 课程设计目的本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。
目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。
1.2 课程设计内容及要求基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。
设计过程中要求考虑到以下各方面的问题：（1）指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）；（2）数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）；（3）存储器划分（指令，数据）；（4）寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）；（5）指令格式（单字节，双字节，多字节）；（6）指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输入／输出）。
要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA）。
计算机组成原理-石油大学大课程设计第一篇：计算机组成原理-石油大学大课程设计中国石油大学（北京）成教学院计算机组成原理教程课程设计一.题目：计算机组成原理课程涉及到计算机多方面的基础知识，从冯诺依曼计算机体系结构开始，计算机被划分为多个组成部分且经历了四个时代的发展，计算机中的信息表示，存储器层次结构，指令系统，中央处理器等作为计算机的重要组成部分，不断更新换代，促进计算机的发展。
请按照要求回答下述问题。
二.具体要求：（1）冯诺依曼计算机结构被认为是现代计算机结构的经典模型，简述冯诺依曼计算机体系结构的模型，并请分析冯诺依曼机主机主要特点；（2）计算机中信息都是以二进制形式进行存储，进制的转换在计算机操作中发挥了极为重要的作用，请回答十进制数-39.25的二进制，八进制，十六进制表示为多少?-39的补码表示是什么？（写出具体步骤）（3）按照计算机存储器的基本原理，请分析下列问题：某8位微型机地址码为18位，若使用4K×4位的RAM芯片组成模块板结构的存储器，试问：1>.该机所允许的最大主存空间是多少？2>.若每个模块板为32K×8位，共需几个模块板？3>.每个模块板内共有几片RAM芯片？4>.共有多少片RAM？5>.CPU如何选择各模块板？（4）在计算机存储器系统中，三级存储器系统中各级存储器特点与用途，分哪两个层次？简述半导体存储器RAM与ROM特点与用途，以及动态RAM与静态RAM特点与用途，DRAM刷新方式与主要优点。
（5）根据指令系统的基本知识，简述RISC主要特点与CISC相比较RISC主要优点。
（6）分析与中断方式比较MDA方式主要特点是什么。
（7）撰写课程设计报告和总结。
三.课程设计报告要求：1.所有的课程设计报告，均要有封面，包括：课题名称、班级、学号、学生姓名、成绩和指导教师；2.给出自己的理论分析过程；3.给出实际分析过程和结果获得的步骤；4.给出题干中概念的详细理论解释；5.给出结束语：说明完成课程设计的情况，心得体会；课程设计报告的电子文档在上课期间进行检查；书面文档在指定的时间内上交。
四.评分细则总计：100分成绩评定细则：1.正确性：每个问题是否回答正确，分析是否合理（15分）2.功能的完备性：是否详细完成了所有题干概念的分析（15分）3.课程设计报告中的分析过程是否清晰，课程设计报告中总结的深刻程度（15分）4.独立完成情况(35分）5.对于题目中提及的各类关键知识点，给出了自己的详细见解。
并能对课程设计的题目举一反三。
(20分)第二篇：计算机组成原理课程设计《计算机组成原理》课程设计任务书中原工学院计算机学院 2007年6月前言“计算机组成原理”是大学本科计算机相关专业的一门核心专业基础课程，必修，在先导课和后继课之间起着承上启下的作用。
主要讲授单处理机系统的组成和工作原理，包括运算器、存储器、控制器和输入输出系统，其中控制器的设计是课程的重点和难点。
为了让学生能融会贯通各知识点，增强对计算机系统各模块协同工作的认识，充分理解数据通路，掌握控制器的设计技术，课程设计一般也侧重于控制器的设计。
考虑到学生的基础和现有实验环境，本次课程设计的题目是“微程序控制器的设计与实现”。
通过该课程设计，希望学生在理论与实践相结合的基础上，加深对计算机整机概念，进一步理解计算机的内部结构和时空关系，进一步理解和掌握微程序控制器的设计思想和具体方法、步骤，从而提高自行设计、调试和分析问题的能力。
课程设计题目微程序控制器的设计与实现目的λ巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原理，加深对计算机各模块协同工作的认识λ掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。
λ培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。
λ尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作流程内容按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。
具体要求λ仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序流程。
指令系统至少要包括六条指令，具有上述功能和寻址方式。
λ根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微程序λ将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给出测试思路和具体程序段λ尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加载、识别和解释功能。
λ撰写课程设计报告。
设计环境λ伟福COP2000型计算机组成原理实验仪，微机，相关虚拟软件。
λ VC开发环境或者Java开发环境。
课程设计时间λ 1.5周课程设计报告要求完成设计任务后,在课程设计的最后阶段,需要总结全部设计工作,写出完整,规范的设计报告,在指定的时间内提交指导教师.课程设计报告要求有完整的格式,包括封面,目录,正文等,具体如下:一、封面包括:课程设计题目,姓名,学号,班级,指导教师,完成日期.二、目录正文前必须要有目录.三、正文正文包括的内容有: ⑴ 设计任务与要求;⑵ 设计方案(包括设计思路,采用的微指令格式，每条指令的指令流程及其微程序清单)(3)调试过程(包括实验步骤,出现的问题,解决的方法(4)小结(在整个课程设计过程中的总结和体会)(5)参考资料成绩评定课程设计的考核结果按优秀,良好,中等,及格和不及格来评价.对设计任务理解透彻,能够全面,正确,独立地完成设计内容所规定的任务,得出设计结果,并按时提交准确,完整,规范的设计报告,可评为优秀;按照设计任务要求能够顺利地完成任务,得出结果,按时提交较完整的,符合要求的设计报告,可评定为良好;按照设计要求完成了软件的编程与调试,基本完成了任务要求,提交符合要求的设计报告,可评为中等;基本完成设计目标,但不够完善,可能有若干小的缺陷,在帮助下能够完成任务要求,提交设计报告,可评为及格;不能完成指定的要求和任务,未提交设计报告的,评为不及格.参考资料1.“计算机组成原理课程设计任务书” 2.“计算机组成原理” 课堂教材第三篇：计算机组成原理课程设计范文计算机组成原理课程设计指导材料一．课程设计目的课程设计教学目的：通过本课程设计，学生可熟悉典型计算机的基本结构、基本组成和基本功能，掌握计算机主要组成部件工作原理的基本分析与设计方法，加深对理论课知识内容的理解。
二．设计题目题目1.内存扩充与连接 1.设计目的：2.主要任务：3.设计要求：4.图表画图时请按以下给出的原件图画图1-1 8086芯片引脚图图1-2内存芯片逻辑图图1-3 译码器与门电路逻辑图题目2.模型机组成设计1.目的：通过对一个简单模型机的设计与实现,对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接以及微指令执行的过程。
2.基本要求：画出模型机的设计图并举例描述利用该模型机进行加法运算时，各个功能部件的工作情况。
题目3.算数逻辑运算 1.目的：（1）.了解运算器的组成结构。
（2）.掌握运算器的工作原理。
（3）.学习运算器的设计方法。
（4）.掌握简单运算器的数据传送通路。
（5）.验证运算功能发生器74LS181 的组合功能。
2.设计原理：设计中所用的运算器数据通路图如下图。
图中所示的是由两片74LS181 芯片以并/串形式构成的8 位字长的运算器。
右方为低4 位运算芯片，左方为高4 位运算芯片。
低位芯片的进位输出端Cn+4 与高位芯片的进位输入端Cn 相连，使低4 位运算产生的进位送进高4 位运算中。
低位芯片的进位输入端Cn 可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。
两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表。
为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。
要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。
当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。
为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。
若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。
否则输出高阻态。
3.根据设计原理描述进行原码加减运算及逻辑运算的程序流程4.填写下表三．课程设计报告格式1.报告组成及装订顺序：封面、目录、引言、正文、结论、参考文献、心得体会。
2.书写格式要求：见学院课程设计报告要求四．其它要求1.报告提交时间：截止12月31日2.报告提交形式：以班级为单位提交电子版和打印版第四篇：计算机组成原理课程设计任务书《计算机组成原理》课程设计任务书一、设计任务：1、基本模型机设计与实现；2、在基本模型机设计的基础上设计一台复杂模型机。
二、功能指标和设计要求：利用所学过的理论知识，特别是微程序设计的思想，设计基于微程序控制器的模型计算机，包括设计相应的硬件平台、机器指令系统和微指令等。
设计环境为TD－CMA计算机组成原理教学实验箱、微机，联机软件等。
同时设计好基于模型机的测试验证程序，并在设计好的硬件平台上调试通过，以验证所设计的模型机功能的可行性与可靠性。
在设计完成的前提下，撰写出符合要求的课程设计说明书并通过设计答辩。
1.基本模型机设计与实现设计一台简单模型机，在具备基本必要的硬件平台的基础上，进一步要求其机器指令系统至少要包括五条不同类型指令：如一条输入指令（假设助记符为IN），一条加法指令（假设助记符为ADD），一条输出指令（假设助记符为OUT）、一条无条件转移指令（假设助记符为JMP）和一条停机指令（假设助记符为HLT）；在设计好的模型机基础上，设计一个进行两个数求和运算的测试验证程序，用以验证模型机功能的可行性与可靠性。
2.在任务1的基础上，增加机器指令系统的功能，设计具有不少于10条机器指令的复杂指令系统模型机，包含算术逻辑指令、访问内存指令、控制转移指令、输入输出指令、停机指令等。
数据的寻址方式要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。
利用设计的复杂模型机实现两个数的减法运算并判断差得正负，差为正数则输出A，差为负数则输出B，差为零则输出C。
在设计好的模型机基础上，进一步设计一个测试验证程序，验证模型机功能的可行性与可靠性。
3、基本模型机和复杂模型机的CPU数据字长为8位，采用定点补码表示。
指令字长为8的整数倍。
微指令字长为24位。
三、设计步骤：1、确定设计目标进行全面深入的模型机设计需求分析，确定所设计计算机的功能和用途。
2、总体结构、数据通路设计及硬件实现总体结构设计包括确定模型机应具有的基本功能部件（如运算器、控制器以及基本的寄存器等等）以及它们之间的数据通路。
