计算机硬件课程设计指导_2011年_.doc

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1、华北水利水电学院课程设计指导书2011——2012学年第1学期环节名称：计算机硬件综合课程设计学生专业班级：08107-109指导教师：薛素静孙全红王畅院、系：信息工程学院教研室：系统结构教研室周次日期设计内容具体要求设计教室指导时间段1712/19星期一课程设计安排：人员分组、任务分配。设计动员综合实验楼13158：00:00-10:001712/20星期二集中辅导，安排学生熟悉仿真软件的使用组成原理及单片机仿真实验系统试验环境综合实验楼13158：:00-12:001712/21星期三集中辅导编写微程序编写程序综合实验楼13158:00-12:001

2、712/22星期四集中辅导编写微程序编写程序综合实验楼13158:00-12:001712/23星期五集中辅导编写微程序编写程序综合实验楼13158:00-12:001812/26星期一根据设计进行硬件连接，输入程序、运行、调试组成原理仿真实验系统试验环境综合实验楼13158:00-12:001812/27星期二根据设计进行硬件连接，输入程序、运行、调试组成原理仿真实验系统试验环境综合实验楼131510:00-12:001812/28星期三根据设计进行硬件连接，输入程序、运行、调试验收综合实验楼13158：00-12：001812/29星期四根据设计进行

3、硬件连接，输入程序、运行、调试验收综合实验楼13158：00-12：001812/30星期五撰写、提交报告验收综合实验楼13158：00-12：00目录一、课程设计的目的3二、模型机的设计步骤3三、实验装置5四、设计题目5题目一(组成原理)：5题目二(组成原理)：7题目三(组成原理)：8五、课程设计任务及要求13六、考核办法13七、附录14附录1（数据通路）：14附录2（系统连线参考图）15附录3（微指令格式）17附录4（译码电路）17附录5控制台命令18附录6课程设计报告格式。18一、课程设计的目的1、通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部

4、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，加深对理论课程的理解。2、通过这次课程设计，建立整机的概念，对程序进行编辑，校验，锻炼理论联系实际的能力。3、通过本次课程设计熟悉和训练设计思路与实现方法。4、通过本次课程设计锻炼团队合作的能力和团队问题的解决。二、模型机的设计步骤设计一台完整的计算机，大致需按如下的顺序来考虑：1.确定设计目标确定所设计计算机的功能和用途。2.确定指令系统确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式，并给出具体的编码，比如指令的操作码，地址码等的位数

5、及各种编码的含义。3.确定总体结构（寄存器、加法器、选择器的设置与数据通路的设计）总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。在此基础上，就可以拟出各种信息传输路径，以及实现这些传输所需要的微命令。对于部件设置，比如要确定运算器部件采用什么结构，控制器是微程序控制还是硬联控制等。综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，确定采用何种方案的内总线及外总线。数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。4.设计指令执行流程数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。根据指令的复杂程度

6、，确定每条指令所需要的机器周期数。对于微程序控制的计算机，根据总线结构，需考虑哪些微操作可以安排在同一条微指令中，哪些微操作不能安排在同一条微指令中。5.确定微程序地址确定后续微地址的形成方法，确定每个微程序地址及分支转移地址。6.微指令代码化根据微指令格式，将微程序流程中的所有微指令代码化。首先写出每个微地址以及该地址对应的微指令代码（共24位二进制信息），如下表所示：其中：微地址表示控制存储器的地址，后面的24位表示微指令。然后将每个微地址和对应的微指令转换成16进制，并写在一行，格式为：$M********，前面2个‘*’表示该微指令的在微控制器中

7、的地址，后面6个‘*’表示该微指令代码。如上述表中的四条微指令写成：$M：表示在控制存储器地址00h处的代码是h。$M0101ED82：表示在控制存储器地址01h处的代码是01ED82h。$M0200C048：表示在控制存储器地址02h处的代码是00C048h。$M0300E004：表示在控制存储器地址03h处的代码是00E004h。7．编写工作程序并代码化编写测试用的工作程序，并写出内存映像，用二进制表示。然后代码化用16进制来表示，格式为：$P****，前面2个‘*’表示该内存的地址，后面2个‘*’表示该地址的数据。例如：$P0044：表示在内存地址

8、00h处的数据是44h。$P0146：表示在内存地址01h处的数据是46h。8．