计算机组成课程设计报告模板 322修订版

1、题 目：基于微程序控制器的 简单计算机系统设计与实现 专 业： 计算机科学与技术 班 级： cs09xx 学 号： u20091224 姓 名： 范 xx 电 话： 1345565666 邮 件： 2012 计算机组成原理计算机组成原理 课程设计报告课程设计报告 comment t1: 写 4 个老师 实 验 台：25 台 同组：xxx 完成日期： 2012-03-05 周五下午 指导教师： 谭志虎 王小兰 孙百勇 吴非 comment t2: 请修改此题目 课程设计课程设计任务书任务书 一、设计题目 基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现 二、设

2、计内容 设计模型机系统的总体结构、指令系统和时序信号。充分利用 fpga 以及相关 外围器件，设计实现模型机的整机系统。要求所设计的整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的程序的功能，对主要的数据流和控制流通 过 led 适时显示信息。尽可能利用 eda 软件对模型机系统中各部件进行仿真分析 和功能验证。在学有余力的前提下，可为模型机增加更多的扩展功能。 三、设计要求 1)支持算术运算、逻辑运算、存储器读写、寄存器间数据传送等几类指令； 2)支持立即数寻址、直接寻址、隐含寻址、寄存器寻址等几种基本数据寻址方 式和顺序寻址、跳跃寻址方式； 3)支持 10 条以上的指令； 4

3、)能运行由自己设计的指令系统构成的一段程序，程序执行功能正确。 四、设计流程 1)根据课程设计指导书的要求，制定出设计方案； 2)画出模型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； 3)画出各指令的指令周期流程图和所需要的控制信号； 4)设计出实现指令功能的微程序控制器或硬布线控制器； 5)布线、调试、验收； 6)课程设计报告和总结。 五、成绩评定 成绩评定根据考勤、课程设计的过程、课程设计的效果、课程设计报告质量等 进行综合评定；其中设计过程和结果占 70%，课程设计报告占 30%；课程

4、设计的成 绩评定等级为不及格、及格、中、良好、优秀五级；对基本功能进行扩展或设计具 有非常鲜明的特征和一定程度的创新，可根据实际情况加分。 六、设计报告要求 课程设计报告主要内容包括：设计题目、设计目的、设备器材、设计原理及内 容、设计步骤、遇到的问题及解决方法、设计总结、参考文献等。要求在适当位置 配合相应的实验原理图、数据通路图、微程序流程图、实验接线图、微指令代码表 等图表进行说明。总结部分主要写设计工作简介以及设计体会。应做到文理通顺， 内容正确完整，书写工整，装订整齐。课程设计报告采用计算机组成原理专用 设计报告模板，a4 纸双面打印，除框图外需附下载的设计图以及微指令控制点图。 七

5、、时间安排 课程设计的总体时间为 2 周，具体安排如下: 1)第 1 天：到实验室布置任务和集中讲解。 2)第 2 天：学生自己设计，选择并熟悉自己所要的芯片。 3)第 3 天：领导线和芯片，进行芯片功能测试，在此基础上修改完善原设计方 案。 4)第 4 天到第 10 天：实验室调试、验收。 八、主要参考文献 1 秦磊华，王小兰. 计算机组成原理实验指导及课程设计指导书(基于 eda 平 台). 武汉：华中科技大学出版社，2010 年. 2 秦磊华，吴非，莫正坤.计算机组成原理. 北京：清华大学出版社，2011 年. 3 david a.patterson(美).计算机组成与设计硬件/软件接口

6、(原书第 3 版). 北京：机械工业出版社. 2007 年. 4 袁春风编著. 计算机组成与系统结构. 北京：清华大学出版社，2011 年. comment t3: 注意目录的格式， 系统自动生成的格式和这个有差 异，生成目录后按这个格式排版， 不要三级目录，注意此目录进行 域更新后第一行第二行缩进有问 题，请注意调整 comment t4: 章节形式，注意每 章必须新起一页，具体方法是在 上一章尾部增加一个分页符 comment t5: 二级标题，具体可 以可以用格式刷复制 comment u6: 给出方案概要设计， 注意这章是设计，不是最终实现， 请不要将最终的连线图，代码等 放在这一章

7、comment u7: 撰写具体的实现细 节，流程图，原理图，引脚连接 等等，微程序实现，微指令实现， 控存安排等等细节，上一章主要 讲方案，这章描述最终实现细节。 comment u8: 如果使用了 fpga，实验结果必须有图和仿 真曲线，否则不需要这部分 comment u9: 验证系统运行正确 的测试细节 comment u10: 描述本次课设进 度安排与关键时间节点 目 录 1 课程设计概述课程设计概述 .3 1.1 课设目的 .3 1.2 设计任务 .3 1.3 设计要求 .3 2 实验原理与环境实验原理与环境.4 2.1 实验原理 .4 2.2 实验环境 .4 3 总体总体方案设计

8、方案设计 .5 3.1 需求分析 .5 3.2 硬件设计 .5 3.3 软件设计 .8 4 详细设计与实现详细设计与实现.10 4.1 选用芯片 .10 4.2 硬件实现 .11 4.3 软件实现 .14 5 实验过程与调试实验过程与调试.19 5.1 仿真 xxx.19 5.2 可自行安排章节 .19 5.3 主要故障与调试 .19 5.4 功能测试.19 5.5 实验流程图.20 comment u11: 主要讲课设体会， 收获，以及对课设的建议 comment t12: 参考文献必须规 范，见后续说明 6 设计总结与心得设计总结与心得.21 6.1 课设总结 .21 6.2 课设心得.2

9、1 参考参考文献文献.22 comment t13: 章节形式，注意 每章必须新起一页，具体方法是 在上一章尾部增加一个分页符 comment t14: 二级标题，具体 可以可以用格式刷复制 1课程设计概述 请仔细阅读所有的批注，阅读理解后删除批注请仔细阅读所有的批注，阅读理解后删除批注 模板各个标题下面的内容仅是举例，作者应依照自己思想重写该部分内容模板各个标题下面的内容仅是举例，作者应依照自己思想重写该部分内容 1、格式不要轻易改动，严格按照模板来，不要自创格式。、格式不要轻易改动，严格按照模板来，不要自创格式。 2、所以批注阅读后一定要删除、所以批注阅读后一定要删除 3、模板中的图示意图

10、，不能照搬，要根据自己的设计来画、模板中的图示意图，不能照搬，要根据自己的设计来画 4、参考文献只是格式和引用方式参考，列出自己实际参考文献、参考文献只是格式和引用方式参考，列出自己实际参考文献 5、图中的文字一定要清晰。、图中的文字一定要清晰。 6、所有的表和图都必须有名字和编号。、所有的表和图都必须有名字和编号。 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。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，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。 （自己写） （其它内容） 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

11、令系统和时序信 号。所设计的主机系统能支持自动和单步运行方式（自己写） 具体设计任务如下：（其它内容） 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： （1） 根据课设指导书的要求，制定设计方案。 （自己写） （2） 画出自己所涉及计算机系统的原理图和器件连接头 （3） （其它内容） comment l15: 正文中英文字体 采用新罗马 times new roman。 首次出现的特殊英文缩写，需要 给出英文全称。 comment u16: 所有的图，表都 必须交叉引用，图，表都必

12、须有 编号和名字 comment t17: 须插入题注，注 意在表格的上方，编号形式为 x.x，表格格式参照这个吧，这 个还画的比较漂亮。此表只是个 例子，主要说明在报告中的表格 依照此种格式，而不是说这个部 分必须用表格。 注意创建的编号格式 n.x n 为章，x 本章表的序号，如表 2.1 表示是第二章的第一个表。 表的标号及名称要比正文小一个 字号。 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)是。等其他 知识.尽量做到图文并茂。 2.2实验环境 描述实验台配置，计算机系统，设计开发工具等，可以用表

13、格与文字相结合的 形式，具体参照下面的表格，注意表格的交叉引用以及题注方式。具体测试环境见 表 2.1。 表 2.1 光纤通道启动器与阵列控制器配置 配 置启动器阵列控制器 cpuxeon 2.0intel 80321 memory512mb1gb fiber channel hbaqlogic 23102gagilent dx2 oswindows 2003arm linux comment u18: 给出方案概要设 计，注意这章是设计，不是最终 实现，请不要将最终的连线图， 代码等放在这一章 comment t19: 表格的交叉引用 3 总体方案设计 3.1需求分析 在我们实现的原型系统中

14、，定义了几种 region 类型，分别具有不同的配置和特 征（见表 3.1） 。其中，type_7 相当于一个 ram disk，当然具有比磁盘低的多的响 应延迟，可以用来放置那些生存时间非常短（不超过几秒种）的对象，通常是应用 程序运行过程中产生的临时文件和同步锁文件。 表 3.1 原型系统实现的 region type 0type 1type 5type 7 raid 级别0105n/a 磁盘个数888n/a 分条单元大小32kb16kb32kbn/a 数据块大小512kb16kb64kb1kb 数据块个数8k8k8k8k 3.2硬件设计 3.2.1 总体设计 本次我们采用的方案是微程序控

15、制，且主、控存分开的方案，即采用微程序控 制方式，实现主存储器（mm）和微程序控制存储器（cm）不共用一个存储器的方 式完成方案的设计。同时在实施的过程中，采用部分电路用 fpga 方式下载、部分 电路用硬件搭建的方式完成等等。 （参考文本，请大家自行修改扩展） comment t20: 图注，用插入题 注的方式插入，插入后可用交叉 引用引用，注意题注，交叉引用 是 word 很重要的概念，希望大 家认真找点资料看看这个功能， 这是 office 排版的高级技巧，希 望大家掌握，如果插入题注没有 对应的图题注，只有 figure 等， 可以自己创建，注意创建的编号 格式 n.x n 为章，x

16、本章表的序号，如图 3.3 表示是第三章的第 3 个图。 图的标号及图名称比正文小一个 字号。 comment t21: 图表都必须有名 字 comment t22: 三级标题，可以 用格式刷将格式复制到后面的三 级标题 总体结构图如图 3.1 所示。 （注意设计阶段只需要简单的原理示意图） c14c9 373 alu(181)alu(181) 373373 2 4 4 157 2 4 4 611主存 157 161 ir373 upc157 395 upc157 控存2816控存2816 2 4 4 2 4 4 结果接灯 c7 /属性名字 unsigned char current; /当前

17、值 unsigned char worst; /最大出错值 unsigned char threshold; /阈值 unsigned char rawstring64; unsigned char status12; /状态描述 smartdiskinfo; 4.3.4 测试程序 最终测试程序以及说明：（根据自己不同的实现方案具体说明）代码如下 typedef struct smartdiskinfo_s unsigned char attributename64; /属性名字 unsigned char current; /当前值 unsigned char worst; /最大出错值 u

18、nsigned char threshold; /阈值 unsigned char rawstring64; unsigned char status12; /状态描述 smartdiskinfo; comment u32: 如果使用了 fpga，实验结果必须有图和仿 真曲线，否则不需要这部分 comment u33: 必须出详细的分 析，这是报告的得分点和亮点， 希望大家重视，没有分析的不可 能得高分 comment u34: 验证系统运行正 确的测试细节 comment l35: 这里可以利用表格 的形式清晰的说明每一步的过程 及结果等。 。 。 （方法仅供参考） 5 实验过程与调试 5.

19、1 仿真 xxx 5.2 可自行安排章节 5.3 主要故障与调试 5.3.1 故障 1 5.3.2 故障 2 5.3.3 故障 2 5.4 功能测试 在本次课程设计中，我们能够根据具体的运算式写出系统运行的程序，一般要 求所设计的机器指令中包含了运算式的所有运算要求，倘若没有包含的话（如异或 运算等等） ，需要重新写控存 cm，操作比较麻烦，但是其实现思路非常简单，只需 通过两个 74ls244 直接操作对 2816 进行写入即可，写完再调整 2816 为读状态，便 可实现后续功能。经过测试，完全能够实现此项操作。 下面就以本次课程设计中检查时老师给我出的测试题目为例，分析程序设计的 过程和方

20、法。其余程序均可按照下述方法和步骤进行设计，不在赘述。 题目：（3+4）加 3 加 5 与 3 减 4 5 乘 2 程序流程为 内存内容为 comment u36: 描述本次课设进 度安排与关键时间节点 程序运行结果 5.5 实验流程图 数据通路验收时间点 手动控制（单步）验收时间点 自动控制验收时间点 程序运行验收时间点 扩展功能验收时间点 comment t37: 总结必须用这样 的条目的形式给出，总结是对全 文的总结，设计了什么，实现了 什么，完成了什么. comment u38: 主要讲课设体会， 收获，以及对课设的建议 6 设计总结与心得 6.1 课设总结 基于对象的存储是为了克服当

21、前基于块的存储存在的诸多难题，在存储接口和 结构层次的重要发展。可以根据应用负载选择优化的存储策略。作了如下几点工作： 1）完成方案总结（自行修订扩充） （自行修订扩充） （自行修订扩充） （自 行修订扩充） （自行修订扩充） 。 2）功能总结（自行修订扩充） （自行修订扩充） （自行修订扩充） （自行修 订扩充） （自行修订扩充） 。 3）其他需要总结的内容， （自行修订扩充） 。 6.2 课设心得 1）自行修订扩充，自行修订扩充自行修订扩充自行修订扩充自行修订扩充 自行修订扩充自行修订扩充自行修订扩充收 osd 命令并进行处理。 2）自行修订扩充自行修订扩充自行修订扩充自行修订扩充自行修订

22、扩充。 comment t39: 参考文献必须规 范，见后续说明,请补充自己用的 的参考文献 comment t40: 阅后删除 参考文献 1秦磊华，王小兰. 计算机组成原理实验指导及课程设计指导书(基于 eda 平台). 武汉：华中科技大学出版社，2010 年. 2秦磊华，吴非，莫正坤.计算机组成原理. 北京：清华大学出版社，2011 年. 3david a.patterson(美).计算机组成与设计硬件/软件接口(原书第 3 版).北京： 机械工业出版社. 2007 年. 4袁春风编著. 计算机组成与系统结构. 北京：清华大学出版社，2011 年. 5张志刚，fpga 与 sopc 设计教

23、程-de2 实践. 西安：电子科技大学出版社， 2007 参考文献属于论文的辅文部分。为了反映文稿的科学依据和作者尊重他人研究 成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，论文中应列出参考文献。所列参 考文献一般只限于作者亲自阅读过且发表在公开出版物上的文献，非此类文献一般 不能作为参考文献，慎用互联网上的文献。 列示参考文献时，要求著录项目齐全，格式规范，其要点如下： (1) 允许列入公开出版的图书、期刊的文章、专利、硕士和博士论文、科技报告 等。未公开发表的文章和非正式出版物等请勿列入。 (2) 文献的著录项目及其次序，有以下几种情况： a 图书：序号 作者.书名.版本(第版).译者.出版

24、地:出版者,出版年：起页-止页 b 期刊：序号 作者.文章名称.期刊名称,年号,卷号(期号)：起页-止页 c 会议论文集：序号 作者.文章名称. in(见):整本文集的编者姓名 ed.(多编者用 eds.).文集名.会址.开会年.出版地：出版者,出版年：起页-止页 d 专利：序号 专利申请者.专利题名.专利国别,专利文献种类,专利号,出版年： 起页-止页 e 学位论文：序号 作者.题名:博士或硕士学位论文.保存地点:保存单位(如华 中科技大学),年份. f 网页: 序号 url: 网络地址，如 url:http:/www.cbs.dtu.dk/services (3) 所有参考文献均应在正文中

25、予以引用，引用方式分以下两种情况： a 在正文中附注参考文献时，把所有文献的号码连方括号一并放在加注处的右 上角，例如：“tcp/ip3-6,9是” ； b 所提及的文献作为叙述文中的直接说明语时，则其编号连方括号应与正文并 排，例如：“见文献2,3-6” 。 方括号内可为单个文献的编号，如2；也可为若干参考文献编号的罗列，如 2,6,9；也可为用“x-y”表示的序号区间，如3-6；或以上形式的组合，如2,3-6。 (4) 其它注意事项： a 序号编制顺序：参考文献的序号依据引用先后编制，即第一篇被引用的参考 文献编号为 1，第二篇被引用的参考文献编号为 2，依此类推； b 文献若属第 1 版

26、，则参考文献著录项目“版次”一项可略； c 若为多作者的文献，则作者间用逗点“,”隔开。作者超过三个时，只著录前 3 个，其后加“等”(英文用“et al ”)。外文作者采用姓在前、名在后的书写形式。 外国人的名可以缩写为首字母，缩写的名后不加圆点“.” ； d 无出版地者要注明“出版地不详”或与之相应文字（英文用s.l.） ，无出版 者要注明“出版者不详”或与之相应文字（英文用s.n.） ； e 网页作为参考文献，除非必要，尽量少用。 f 参考文献引用时标注位置不能在章、节的标题上，如“2.3 软件测试方法概述 1,3-6”为不正确的标注，必须引用在正文的文字段落中；同时标注位置要在句末的

27、标点符号以内，不能先写标点符号，再标参考文献，如“网络协议 tcp/ip 等。 3-6,9” 亦为不正确的标注。 comment t41: 此页单独打印放 在封底，便于老师打分 一、对课程设计的学术评语 二、对课程设计的评分按下表要求综合评定 评分项目 （分值） 报告撰写 （30 分） 课设实验 （70 分） 最终评定 （100 分） 得分 指导教师签字指导教师签字: 年年 月月 日日 螅螆芄莂蒄肁膀莁薇袄肆莀虿聿羂荿螁袂芁蒈蒁蚅膇蒈薃袁肃蒇蚆蚃罿蒆蒅 衿羅蒅薈螂芃蒄蚀羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羁薂薄螈芀薁蚆羄膆薀蝿螇肂蕿薈羂肈膅蚁 袅羄膅螃肀芃膄蒃袃腿膃薅聿肅膂蚇袁羁芁螀蚄艿芀葿袀膅艿蚂蚂膁艿螄羈肇

28、芈蒄 螁羃芇薆羆节芆蚈蝿膈芅螀羅肄莄蒀螇羀莄薂羃袆莃螅螆芄莂蒄肁膀莁薇袄肆莀虿 聿羂荿螁袂芁蒈蒁蚅膇蒈薃袁肃蒇蚆蚃罿蒆蒅衿羅蒅薈螂芃蒄蚀羇腿蒃螂螀肅蒂蒂 羅羁薂薄螈芀薁蚆羄膆薀蝿螇肂蕿薈羂肈膅蚁袅羄膅螃肀芃膄蒃袃腿膃薅聿肅膂蚇 袁羁芁螀蚄艿芀葿袀膅艿蚂蚂膁艿螄羈肇芈蒄螁羃芇薆羆节芆蚈蝿膈芅螀羅肄莄蒀 螇羀莄薂羃袆莃螅螆芄莂蒄肁膀莁薇袄肆莀虿聿羂荿螁袂芁蒈蒁蚅膇蒈薃袁肃蒇蚆 蚃罿蒆蒅衿羅蒅薈螂芃蒄蚀羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羁薂薄螈芀薁蚆羄膆薀蝿螇肂蕿薈 羂肈膅蚁袅羄膅螃肀芃膄蒃袃腿膃薅聿肅膂蚇袁羁芁螀蚄艿芀葿袀膅艿蚂蚂膁艿螄 羈肇芈蒄螁羃芇薆羆节芆蚈蝿膈芅螀羅肄莄蒀螇羀莄薂羃袆莃螅螆芄莂蒄肁膀莁薇 袄

29、肆莀虿聿羂荿螁袂芁蒈蒁蚅膇蒈薃袁肃蒇蚆蚃罿蒆蒅衿羅蒅薈螂芃蒄蚀羇腿蒃螂 螀肅蒂蒂羅羁薂薄螈芀薁蚆羄膆薀蝿螇肂蕿薈羂肈膅蚁袅羄膅螃肀芃膄蒃袃腿膃薅 聿肅膂蚇袁羁芁螀蚄艿芀葿袀膅艿蚂蚂膁艿螄羈肇芈蒄螁羃芇薆羆节芆蚈蝿膈芅螀 羅肄莄蒀螇羀莄薂羃袆莃螅螆芄莂蒄肁膀莁薇袄肆莀虿聿羂荿螁袂芁蒈蒁蚅膇蒈薃 袁肃蒇蚆蚃罿蒆蒅衿羅蒅薈螂芃蒄蚀羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羁薂薄螈芀薁蚆羄膆薀蝿 螇肂蕿薈羂肈膅蚁袅羄膅螃肀芃膄蒃袃腿膃薅聿肅膂蚇袁羁芁螀蚄艿芀葿袀膅艿蚂 蚂膁艿螄羈肇芈蒄螁羃芇薆羆节芆蚈蝿膈芅螀羅肄莄蒀螇羀莄薂羃袆莃螅螆芄莂蒄 肁膀莁薇袄肆莀虿聿羂荿螁袂芁蒈蒁蚅膇蒈薃袁肃蒇蚆蚃罿蒆蒅衿羅蒅薈螂芃蒄蚀 羇腿蒃螂螀

30、肅蒂蒂羅羁薂薄螈芀薁蚆羄膆薀蝿螇肂蕿薈羂肈膅蚁袅羄膅螃肀芃膄蒃 袃腿膃薅聿肅膂蚇袁羁芁螀蚄艿芀葿袀膅艿蚂蚂膁艿螄羈肇芈蒄螁羃芇薆羆节芆蚈 蝿膈芅螀羅肄莄蒀螇羀莄薂羃袆莃螅螆芄莂蒄肁膀莁薇袄肆莀虿聿羂荿螁袂芁蒈蒁 蚅膇蒈薃袁肃蒇蚆蚃罿蒆蒅衿羅蒅薈螂芃蒄蚀羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羁薂薄螈芀薁蚆 羄膆薀蝿螇肂蕿薈羂肈膅蚁袅羄膅螃肀芃膄蒃袃腿膃薅聿肅膂蚇袁羁芁螀蚄艿芀葿 袀膅艿蚂蚂膁艿螄羈肇芈蒄螁羃芇薆羆节芆蚈蝿膈芅螀羅肄莄蒀螇羀莄薂羃袆莃螅 螆芄莂蒄肁膀莁薇袄肆莀虿聿羂荿螁袂芁蒈蒁蚅膇蒈薃袁肃蒇蚆蚃罿蒆蒅衿羅蒅薈 螂芃蒄蚀羇腿蒃螂螀肅蒂蒂羅羁薂薄螈芀薁蚆羄膆薀蝿螇肂蕿薈羂肈膅蚁袅羄膅螃 肀芃膄蒃袃腿膃薅聿肅膂蚇袁羁芁螀蚄艿芀葿袀膅艿蚂蚂膁艿螄羈肇芈蒄螁羃芇薆 羆节芆蚈蝿膈芅螀羅肄莄蒀螇羀莄薂羃袆莃螅螆芄莂蒄肁膀