2023年计算机组成原理课程设计任务书修订版

华中科技大学计算机学院［计算机组成原理］［课程设计任务书］课程设计任务书计算机组成原理是计算机专业的核心基础课。本课程力图以“培养学生现代计算机系统设计能力”为目的，贯彻“强调软/硬件关联与协同、以CPU设计为核心/层次化系统设计的组织思绪,有效地增强对学生的计算机系统设计能力的培养”。课程设计是学完该课程并进行了多个单元实验后，综合运用所学的理论知识,并结合在单元实验中所积累的计算机部件设计和调试方法，设计出一台具有自己指令系统的简朴计算机系统。所设计的系统能在基于EDA的实验平台上运营一段程序，通过检查程序结果的对的性来判断所设计计算机系统对的性。课程设计属于设计型实验，不仅锻炼学生简朴计算机系统的设计能力，并且通过进行主机系统底层电路的实现、故障分析与定位、系统调式等环节的锻炼,进一步提高了学生分析和解决问题的能力。1.课程设计题目课程设计的重要任务是设计一台简朴的计算机系统,并调试通过。围绕这一重要目的，课程设计的题目可以根据自己的设计内容、实现方式、所设计的计算机系统的结构从下列备选题中选取,也可以自己命题。1）基于微程序控制器的简朴计算机系统设计与实现2）基于硬布线控制器的简朴计算机系统设计与实现3）基于微程序控制和硬布线相结合的简朴计算机系统设计与实现4）支持流水线的简朴计算机系统设计与实现5）基于总线结构的简朴计算机系统设计与实现6）基于专用通路结构的计算机系统设计与实现7）基于FPGA的简朴计算机系统设计与实现2、简朴计算机系统的设计目的计算机系统设计的总体目的是设计模型机系统的总体结构、指令系统和时序信号。运用EDA软件对该模型机系统中的部件功能进行仿真分析和功能验证后，将部分电路下载到FPGA,并与适当的外围器件（涉及部分芯片、输入/输出开关、LED显示等）相配合，实现模型机的整机系统。规定所设计的整机系统能支持自动和单步运营方式，能对的地执行存放在主存中的程序的功能，对重要的数据流和控制流通过LED适时显示信息。3、重要技术指标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的数据寻址方式和顺序寻址、跳跃寻址两种指令的寻址方式；3）支持10条以上的指令；4）能运营由自己所是设计的指令系统构成的一段程序,程序执行功能对的。4、系统设计规定1）根据课程设计指导书的规定，制定出设计方案；2）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；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。5.课程设计成绩的评估1）评估成绩根据考核、课程设计的过程、课程设计的效果、课程设计报告的质量等几部分组成；2）评分标准为设计过程和结果占70%,报告和图纸部分占30%;3）课程设计的成绩评估等级为不及格、及格、中、良好、优秀五级,具体的评估标准见评分规则；4）对基本功能进行扩展或设计具有非常鲜明的特性和一定限度的创新，可根据实际情况加分。6、对课程设计报告的规定1）课程设计报告是体现和总结课程设计成果的载体，重要内容涉及：设计题目、设计目的、设备器材、设计原理及内容、设计环节、碰到的问题及解决方法、设计总结、参考文献等。2）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。应做到文理通顺，内容对的完整，书写工整，装订整齐。3）设计总结部分重要写本人工作简介以及设计体会，涉及通过课程设计学到了什么，哪里碰到了困难，解决的办法以及此后的目的。4）为统一格式和规定，课程设计报告一般采用《计算机组成原理》专用设计报告模板。采用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。.特别强调1）不能带电插拔导线！2）整个实验过程中不能插拔下载电缆！3）不能插拔其它实验台上的FPGA芯片！.课程设计时间安排课程设计的总体时间为2周，总体安排如下：1）第一天:到实验室布置任务和集中讲解。2）第二天:学生自己设计，选择并熟悉自己所要的芯片3）第三天:领取导线和芯片，进行芯片功能测试,在此基础上修改完善原设计方案。4）第四天到第十天:实验室调试调试、验收（期间根据实际情况加开1〜2个晚班）。验收采用分步验收方法，以适合各种层次的学生，不断提高学生动手能力。分为:数据通路验收，手动控制（单步）验收，自动控制验收，程序运营验收，扩展功能验收。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,2023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,2023年.[3]DAVIDA.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.2023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，2023年.15]张志刚，FPGA与SOPC设计教程一DE2实践.西安：电子科技大学出版社,2023国内外外著名大学的相关网站：II]〜cs61c/su08/⑵~cs150/sp()