计算机原理课程设计指导书

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1、计算机组成原理课程设计指导书中国计量学院信息工程学院向琳2011年12月引言课程设计历时一周，相信同学们能够通过自己的努力出色地完成设计任务，并给出具有很高技术水平的设计报告。课程设计实施的目的是希望通过这样的一次锻炼，既让大家巩固计算机组成原理的知识，又增强自己实际动手的能力。希望同学们在设计中能够注意以下的问题：1．系统框图的绘制在课程设计中，同学们要根据自己的理解绘制系统的框图，然后根据框图进行细化，用QuartusII工具画出最后的电路原理图。但是可能很多同学并不了解如何绘制框图，因此在这里简单介绍一下框图的绘制。框图是硬件设计的中心。它是设计者和使用者都用来参考的

2、图，既可以指导设计，又有助于用户对系统的了解。那么框图的形式是怎样的呢？打开计算机组成原理的教材，我们可以看到许多功能框图。比如，计算机整个系统的功能框图就是由五个子系统以及它们之间的连接关系组成的；微程序控制单元的框图就是由CMAR、控存等部件以及它们之间的连接关系组成的。教材第五章就用简单的笔墨勾画了字符显示器的原理。图5.18字符显示器原理框图到底什么样的图才算作硬件框图呢？没有一个统一的标准或定义，通常只是根据人们的习惯来描述和构造。可以这样认为，功能框图是指利用较少的笔墨和简单的图形来描述整个系统功能的一种图。它的特点是，原则上不包含任何实际的元器件，采用模块的方

3、式构成系统。通过箭头描述模块之间的连接，通过文字来说明它的方向和意义。从上面的图中可以看出，硬件框图不是流程图，而是描述系统各部分连接关系的结构图。在图中，如果两个模块之间有连接关系，就用箭头的形式连接这两个部分，箭头的方向就是信号的输入输出方向。硬件与软件的设计图不同，软件中有一些条件判断，某些时候运行这个分支，另一些时候运行另一个分支，所以流程图中包含了顺序、分支、循环等内容；硬件电路中则不包含这些功能，在系统设计阶段把整个电路按照功能进行划分，各模块之间的关系仅仅是电信号的传送关系，所以只需用箭头描述电信号的输入和输出。功能框图既可以给设计者自己看，用来指导整个设计过

4、程，也可给别人阅读。可能读图的人是你的领导，你的同行，甚至你的对头。框图一个方面可以使你的设计变为可读，通过图中的功能说明，使人能够轻松地了解你的意-1-图，是设计者思想的抽象。框图另一个方面的意义在于，可以使你的设计变得高深莫测，一个简单的设计，抽象出来以后，可以让读图的人只知功能，而不知内部的具体实现（专家除外），这就有利于设计的保密。要注意，框图既不能过于复杂，又要描述准确，清晰明了，美观。2．电路原理图的编辑电路图是硬件设计的一个重要环节。可以用两种方式描述我们的设计，一是采用硬件描述语言，一是采用电路图。绘制电路图是一种传统的描述方法，已经在一定程度上由硬件描述语

5、言代替，但硬件描述语言很难完全取代电路图的描述。因为当前的系统集成技术还不成熟，SystemOnChip技术在国内外都正在研究，而且芯片的集成会带来工艺、体积、功耗等一系列问题。所以，当前无论我们要设计多么大的系统，电路图的绘制都是一个重要的方法。作图时应该不仅从功能上来分析，还要从艺术上来分析。要注意以下问题：元件和连线应该均匀地分布在整张图纸上，各部分密度相当。连线尽可能少转弯，也不应该从其它的元件上穿过。元件不应该有重叠的地方。元件放置有规律，如input和output都采用水平摆放。标号命名有规律，应摆放在显眼的位置，有规律，不与其他部分重叠。3．验证设计

6、的正确性——波形模拟波形模拟用来检验设计的正确性。实际上，正确性验证是不现实的，模拟只能验证设计的不正确。即便是一个非常小的电路，把其中各种可能的输入组合起来用于测试，测试的次数也将是一个天文数字。基于这个原因，通常的波形模拟的出发点都是进行功能模拟，也就是通过模拟反映出系统所有的功能。但这对于一个大系统而言，如一个微处理器系统，仍然是工作量大而且枯燥的工作。我们在课程设计中涉及到的系统普遍比较小，因此可以作比较完善的功能模拟。拿DMA控制电路为例，由于要实现对地址的变化控制、计数个数控制、中断和其他信号控制等等。我们在模拟中应该包括：DMA向内存提供的地址的变化与外设的

7、请求信号的关系外设的请求信号与计数个数变化的关系外设的请求与数据传送信号（内存读写、外设读写）的控制关系计数结束与中断信号的关系可能还包含其他的关系，由于不是我们设计的重点，暂且不考虑。为了对上述关系进行模拟，就必须对DMA控制器作一定的设置，如写入初始内存地址、初始计数个数。这些设置将关系到DMA工作的正确与否，应该对它们也进行模拟。我们希望先获得写入结果的模拟，为控制核心的模拟打下基础，因为如果设置是错误的，其他一切就是免谈的了。但是如何进行模拟呢？这涉及到一个可测试性设计的问题。在题目的-2-要求中，仅