“計算機(jī)原理”課程設(shè)計任務(wù)書


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前言
“計算機(jī)原理”是大學(xué)本科計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，必修，其目的在于使學(xué)生了解計算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)的基本組成、工作原理，培養(yǎng)學(xué)生從事計算機(jī)硬件分析、應(yīng)用、開發(fā)的能力， 為進(jìn)一步學(xué)習(xí)以后的專業(yè)課打下堅實(shí)基礎(chǔ)。該課程主要講授單處理機(jī)系統(tǒng)的組成和工作原理，其中控制器的設(shè)計是課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了讓學(xué)生能融會貫通各知識點(diǎn)，掌握微程序設(shè)計技術(shù)，增強(qiáng)對計算機(jī)系統(tǒng)各模塊協(xié)同工作的認(rèn)識，課程設(shè)計十分必要。本次課程設(shè)計主要是讓學(xué)生通過設(shè)計系統(tǒng)的指令系統(tǒng)來進(jìn)一步理解微程序控制器的設(shè)計思想和具體方法、步驟并掌握EDA技術(shù)并實(shí)現(xiàn)控制。


課程設(shè)計題目：微程序控制器的設(shè)計
一、目的：

1、鞏固并深刻理解計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)箱整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理，熟悉EDA擴(kuò)展板功能，掌握EDA技術(shù)，加深對計算機(jī)各模塊協(xié)同工作的認(rèn)識，以便實(shí)現(xiàn)控制。
2、熟悉微程序控制器組成、結(jié)構(gòu)和工作原理，分析水平型微指令格式及控制字段中每一個微操作的含義，利用系統(tǒng)具備完全開放的特性，重新設(shè)計指令系統(tǒng)，掌握微程序控制器的設(shè)計思想和方法。
3、 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地分析問題、解決問題能力。

二、內(nèi)容：

首先利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)COP2000具有完全開放的特性，由學(xué)生自行設(shè)計控制器微指令格式及定義，重新設(shè)計指令系統(tǒng)，要求該指令系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，進(jìn)行加、減運(yùn)算和無條件轉(zhuǎn)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(shù)尋址等五種尋址方式。
其次了解EDA擴(kuò)展板功能，自學(xué)并掌握相關(guān)EDA技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)EDA控制。

三、具體要求：
1、熟悉偉福COP2000型計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀，復(fù)習(xí)“計算機(jī)原理”課程所涉及的基礎(chǔ)理論和基本技能，掌握微程序控制器的設(shè)計思想。
2、掌握虛擬軟件的使用，學(xué)生自行設(shè)計指令系統(tǒng)，微程序的設(shè)計與調(diào)試可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行。
3、自學(xué)并掌握相關(guān)EDA技術(shù)，了解EDA擴(kuò)展板功能。

四、設(shè)計環(huán)境：

偉福COP2000型計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀，微機(jī)，EDA擴(kuò)展板，虛擬軟件

目錄

第一章 系統(tǒng)簡介/基本原理/系統(tǒng)概況---------------------------- -----4
§1.1 COP2000型計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀
§1.2 虛擬軟件寫出調(diào)試過程
§1.3 EDA編程/技術(shù)
§1.4 環(huán)境：
第二章 微程序控制器設(shè)計-------------------------------------------------6
§2.1 微程序控制器原理
§2.2 微程序控制器設(shè)計
第三章 指令系統(tǒng)設(shè)計-----------------------------------------------------10
§3.1 指令系統(tǒng)設(shè)計思想
指令系統(tǒng)流程圖及微操作序列
水平型微指令格式設(shè)計
24個微命令意義
§3.2 微程序設(shè)計
第四章EDA編程/技術(shù)------------------------------------------------------17
§4.1EDA編程技術(shù)
§4.2應(yīng)用程序舉例
第五章 心得體會----------------------------------------------------------18
參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------------19

系統(tǒng)簡介/基本原理/系統(tǒng)概況

§1.1 COP2000型計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀

COP2000計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)平臺、開關(guān)電源、軟件三大部分組成。實(shí)驗(yàn)平臺上有寄存器組R0-R3、運(yùn)算單元、累加器A、暫存器W、直通/左移/右移單元、地址寄存器、程序計數(shù)器、堆棧、中斷源、輸入/輸出單元、存儲器單元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、組合邏輯控制器、擴(kuò)展座、總線插孔區(qū)、微動開關(guān)/指示燈、邏輯筆、脈沖源、20個按鍵、字符式LCD、RS232口。

§1.2 虛擬軟件寫出調(diào)試過程

設(shè)計好指令系統(tǒng)后，將其以INS為后綴保存下來。同時把根據(jù)指令功能所編的程序在源程序窗口輸入，并將其另存為以ASM為后綴的文件。做好了這些，對程序進(jìn)行匯編，進(jìn)入調(diào)試過程。
按快捷圖標(biāo)的F7，執(zhí)行“單微指令運(yùn)行”功能，觀察執(zhí)行每條指令時，數(shù)據(jù)是否按照設(shè)計的要求流動，寄存器的輸入/輸出狀態(tài)是否符合設(shè)計要求，各控制信號的狀態(tài)，PC及uPC如何工作是否正確。這樣，通過以上步驟對所設(shè)計的程序進(jìn)行調(diào)試和修改，就能將所設(shè)計的程序一步步完善和正確起來。

§1.3 EDA編程/技術(shù)

EDA(Electronic Design Automation)中文意思是電子設(shè)計自動化
EDA 技術(shù)，就是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設(shè)計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)。 利用 EDA 技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計，具有以下幾個特點(diǎn)：① 用軟件的方式設(shè)計硬件；② 用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的；③ 設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真；④ 系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級；⑤ 整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小、功耗低、可靠性高。因此，EDA 技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計的發(fā)展趨勢。
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參考文獻(xiàn)

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