【计算机组成原理】是计算机科学与技术专业的重要课程,它主要研究计算机系统的基本构造和运行原理。本课程设计报告的主题是“基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现”,旨在让学生掌握微程序控制器的设计思想,并通过实践提升对计算机硬件系统的理解和操作能力。
微程序控制器是一种实现计算机控制逻辑的方法,它将控制逻辑分解为一系列微指令,存储在控制存储器中。当CPU执行指令时,通过读取微指令来产生必要的控制信号,从而实现对计算机各个部件的操作。在这个项目中,学生需要设计并实现一个能够支持算术运算、逻辑运算、存储器读写、寄存器间数据传输等基本操作的计算机系统,并且需要具备立即数、直接、隐含和寄存器寻址等多种寻址方式。
设计内容包括:
1. 模型机系统的总体结构:这涉及CPU、内存、输入输出设备等组件的布局和交互方式。
2. 指令系统:设计一套包含10条以上指令的指令集,涵盖基本的运算和控制功能。
3. 时序信号:确定每个指令执行过程中的时钟周期和信号序列。
4. 数据流和控制流的显示:通过LED等设备实时展示运行状态。
设计流程分为以下几个步骤:
1. 根据指导书要求制定设计方案。
2. 制作计算机系统原理图和器件连接图,分析器件功能和控制信号。
3. 设计指令的执行流程和所需的控制信号。
4. 设计微程序控制器,编写微指令,控制计算机执行各种操作。
5. 进行硬件布线、调试,直至系统能够正常运行。
成绩评定不仅考虑最终设计成果,还包括设计过程、报告质量和考勤情况。若能在基本功能上进行扩展或创新,还有可能获得额外加分。
课程设计报告应包括设计题目、目的、所需设备、设计内容、步骤、问题解决、总结以及参考文献。报告中需配以实验原理图、数据通路图、微程序流程图、实验接线图和微指令代码表,以图文并茂的方式阐述设计过程。
设计报告的撰写要求表达清晰,内容准确完整,格式规范。使用专用设计报告模板,双面打印,还需附上相关设计图和控制点图。
整个课程设计时间为期两周,包括任务布置、芯片选择与测试、方案完善等多个阶段。
参考文献主要来自秦磊华和王小兰的《计算机组成原理实验指导及课程设计指导书》、秦磊华和吴非的《计算机组成原理》以及DAVID A. PATTERSON的《计算机组成与设计》等经典教材,为设计提供了理论基础和技术指导。
这个课设项目是计算机科学与技术专业学生深入理解计算机系统运作机制的关键实践,有助于他们将来在硬件设计、系统编程等领域的工作。