计算机组成原理课程设计教学大纲

第一篇：计算机组成原理课程设计教学大纲

计算机组成原理课程设计教学大纲

实习名称:计算机组成原理课程设计 课程编码:042219 学 分:3 实习周数:3

适用专业：计算机科学与技术

一、实习的目的与任务

通过该课程设计的学习，利用先进的EDA设计手段，总结计算机组成原理课程的学习内容，学会ISPEXPERT SYSTEM的使用、层次化设计方法、多路开关，逻辑运算部件，移位器设计、微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计，从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲要求，学好计算机科学与技术专业的专业基础课。

二、实习教学的基本要求

1、参加课程设计的学生必须服从指导教师的指导，遵守纪律，按时、按指导教师的要求独立完成课程设计的任务。

2、每次设计指导教师必须指导学生，并严格考勤。

三、实习内容

1)实习地点：本课程设计的实习地点为计算机硬件基础实验室。2）实习内容：

1：ISPEXPERT SYSTEM的使用：学会ISPEXPERT SYSTEM软件的使用，然后利用此系统完成：一位全加器设计、并行八位寄存器设计，并形成.JED文件，下载到实验箱上，在实验箱上用开关验证。

2：层次化设计方法：学会层次化设计方法，利用该方法完成：同步二进制计数器、多位二进制加法器，并形成.JED文件，下载到实验箱上，在实验箱上用开关验证

3：多路开关，逻辑运算部件，移位器设计：完成多路开关、逻辑运算部件，移位器设计为下面的运算器、存储器设计做好准备。

4：微程序控制的运算器设计：按要求设计一个微程序控制的运算器，输入取数及运算指令，单步执行指令，得出结果。

5：微程序控制的存储器设计：按要求设计一个微程序控制的存储器，按要求进行操作，将数据存入指定单元，并将制定单元中的内容读出送寄存器。

6：简单计算机的设计：按要求设计一台由简单指令作为指令集的计算机，并用该简单指令编写一段程序，运行该程序，得出正确结果。3）课程设计时间安排

课程设计的时间历经3周，大致安排如下： 第一周：第一、第二个设计。第二周：第三、第四个设计。第三周：第五、第六个设计。

每完成一个设计，学生应及时提交报告。

四、考核办法

同学们在实验前应该认真准备实验，根据实验讲义和课堂上学到的知识写出实验报告，带到实验现场。

1、ISPEXPERT SYSTEM的使用

在本次实验中，学会ISPEXPERT SYSTEM软件的使用，然后利用此系统完成： 〈１〉 一位全加器设计〈２〉 并行八位寄存器设计

并形成.JED文件，下载到实验箱上，在实验箱上用开关验证。评分细则：参加实验： 0.2分

完成实验报告： 0.2分

完成一位全加器设计： 0.3分

完成八位并行寄存器设计：0.3分

2、层次化设计方法

在本次实验中，学会层次化设计方法，利用该方法完成： 〈１〉同步二进制计数器〈２〉多位二进制加法器

并形成.JED文件，下载到实验箱上，在实验箱上用开关验证 评分细则：参加实验： 0.2分

完成实验报告： 0.2分

完成同步二进制计数器 0.3分

完成多位二进制加法器 0.3分

3、多路开关，逻辑运算部件，移位器设计

在本次实验中，完成多路开关、逻辑运算部件，移位器设计为下面的运算器、存储器设计做好准备。

评分细则：参加实验： 0.2分 完成实验报告： 0.2分

完成多路开关 0.2分

完成逻辑运算部件 0.2分

完成移位器 0.2分

4、微程序控制的运算器设计

按要求设计一个微程序控制的运算器，输入取数及运算指令，单步执行指令，得出结果。

评分细则：参加实验： 0.3分

完成实验报告： 0.3分

完成所要求的运算器设计 0.45分

正确进行操作并回答问题 0.45分

5、微程序控制的存储器设计

按按要求设计一个微程序控制的存储器，按要求进行操作，将数据存入指定单元，并将制定单元中的内容读出送寄存器。

评分细则：参加实验： 0.3分

完成实验报告： 0.3分

完成所要求的存储器设计 0.45分 正确进行操作并回答问题 0.45分

6、简单计算机的设计

按要求设计一台由简单指令作为指令集的计算机，并用该简单指令编写一段程序，运行该程序，得出正确结果。

评分细则：参加实验： 0.4分 完成实验报告： 0.4分

完成所要求的简单计算机设计 0.6分

正确进行操作并回答问题 0.6分 实验结束由实验指导教师根据实验记录，算出成绩。

4.8分～5.5分 及格 5.6分～6.3分 中等 6.4分～7.1分 良好 7.2分以上 优秀

五、主要参考书：计算机组成原理实验指导书

六、实习教学建议：

执笔人：王海瑞 审定人：雷金辉 教学基层组织主任：雷金辉

第二篇：《计算机组成原理》课程设计教学大纲

《计算机组成原理》课程设计教学大纲

课程编号： 学时/学分：1周/1 授课单位：电子与信息工程学院计算机科学系 适用专业：计算机科学与技术 教材及主要参考资料：

《计算机组成与系统结构》王爱英，清华大学出版社 《计算机组成与结构课程辅导》王爱英，清华大学出版社

一、教学目的及基本要求

计算机组成原理课程设计的教学目的是培养学生计算机硬件系统方案综合设计能力和创新精神。在教师的启发和引导下，学生能自主地进行科技文献检索，进行方案设计、硬件设计、芯片选择、功能介绍及使用方法等。

基本要求：

·说明书应包含题目、系统概述（设计的目的和意义）、系统设计的具体说明（含操作过程）、结论、认识体会、参考文献等几部分。要突出设计重点进行论述与说明；

·文中符号、图、表要符合国家统一标准；

·画出A3电路原理图；

·编写程序及设计说明书（不少于1500字）。

设计说明书基本要求： 1．摘要

用500字左右概述你选择设计题目的特点，重点概述你所设计的方案的创新点，采用的分析、设计方法，得出的结论等。2．综述

围绕选定的设计题目在查阅大量文献资料的前提下，写出查阅文献的综述。3．方案设计与分析(1)提出诸多设计方案；

(2)经分析、比较选出最佳的创新设计方案；(3)给出硬件设计方案；

(4)多设计的硬件进行功能分析；(5)画出硬件电路图。4．方案综合评价与结论

综合评价所设计方案的优缺点，在可能的情况下建立评价指标及评价体系。5．体会与展望

谈一谈参加“计算机组成原理课程设计”的体会和收获；所设计方案的发展前景等。6．参考文献

列出参考文献(包括著作、期刊、报告等)。

二、设计内容及安排

设计任务书提供4个设计题目供学生选择。在指导教师同意的情况下，学生也可以自己选择感兴趣的设计题目，以调动学生参加创新设计的积极性和创造性，给学生充分的自主空间。

1．十六位运算器设计

a 使用器件：181、182、244、373、LED、各类开关； b 能实现十六位二进制数的算术运算和逻辑运算； c 能显示参加运算的操作数及其运算结果； d 能实现串行进位和并行进位的转换。2．存储器扩展系统设计

a 系统使用的器件：SRAM6264、373、244、LED、各类开关；

b 能实现八位数的读和写操作。包括从开关给数存入存储器，将存储器某个单元内容送入另一个单元；

c 能显示地址、显示读出或写入的具体数据。3．计算机信息通路系统设计

a 系统使用的芯片：373、244、181、LED、6264及各种开关； b 实现寄存器和存储器之间的信息传输； c 实现寄存器和运算器之间的信息传输； d 实现存储器和运算器之间的信息传输； e 显示各种信息。4．八位运算器的设计

a 系统使用的芯片：与门、或门、异或门、非门、D触发器、驱动器、发光二极管、各种开关、三态锁存器；

b 能实现8位二进制数的加法运算； c 能显示参加运算的数据、能显示运算结果；

d 能对运算结果实现直接传输、左移、右移、半字交换等操作。

计算机组成原理课程设计要求1周内完成。第l天布置任务、查资料，熟悉题目阶段；第2天方案分析、比较阶段；第3～4完成电路图设计；第5～6天整理设计说明书及准备答辩阶段；第7天答辩阶段。

三、考核方法及成绩评定

课程设计考核的原则是鼓励创新、独立完成。对于能够按时保质保量的完成课程设计任务书内容要求工作量的，有创新点的设计给予好成绩，鼓励同学把设计方案作为课程的实验环节综合选作项目加以验证，以此来培养学生的综合创新设计能力。

成绩评定采用两级分制，即合格和不合格。

合格：设计方案比较新颖，设计说明书及设计电路原理图比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；

不合格：设计方案有严重错误，设计说明书及电路原理图不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。

四、其他要求

1．要求学生在“计算机组成原理课程设计”阶段，全力以赴完成课程设计任务，不能做与本设计无关的事，有事需向指导老师请假。按时完成设计任务书要求的设计任务。

2．按照学校规定，设计资料交系统一存档。

3．课程设计说明书一律在设计任务上手写完成，书写格式参照学校毕业设计（论文）格式要求执行。

撰写人：王红 系主任：彭晏飞

教学院长(主任)：沈学利

电子与信息工程学院计算机科学系

第三篇：《计算机组成原理课程设计》教学大纲

《计算机组成原理课程设计》教学大纲

设计周数：3周 学分：3 学分 适用专业：计算机科学与技术

预修课程：数字逻辑，数字逻辑课程设计，计算机组成原理

一、设计的目的及要求：

本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一，是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。目的是通过一个完整的8位指令系统结构（ISA）的设计和实现，加深对计算机组成原理课程内容的理解，建立起整机系统的概念，掌握计算机设计的基本方法，培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。

要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识，理解和熟悉计算机系统的组成原理，掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法，掌握指令系统结构设计的一般方法，掌握并运用微程序设计（Microprogramming）思想，在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题，自行设计自己的指令系统结构（ISA）。

二、设计内容：

基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统，设计和实现一个8位指令系统结构（ISA），通过调试和运行，使设计的计算机系统能够完成指定的功能。

设计过程中要求考虑到以下各方面的问题：

1、指令系统风格（寄存器-寄存器，寄存器-存储器，存储器-存储器）；

2、数据类型（无符号数，有符号数，整型，浮点型）；

3、存储器划分（指令，数据）；

4、寻址方式（立即数寻址，寄存器寻址，直接寻址等）；

5、指令格式（单字节，双字节，多字节）；

6、指令功能类别（算术／逻辑运算，存储器访问，寄存器操作，程序流控制，输入／输出）；

7、依据CPI值对指令系统进行性能分析。

三、设计的方法和步骤：

课程设计的过程按照软件工程的指导思想进行，依次为可行性分析，概要设计，详细设计，编码实现，测试，重复修改，直至设计完成。方法和步骤如下：

1、在《计算机组成原理》课内已完成的算术逻辑运算实验、存储器实验、总线基本实验、数据通路组成实验、微程序控制器实验和基本模型机实验的基础上，深入理解具备五条基本指令、应用微程序设计技术实现的控制器的简单模型机的组成结构、运行机制和工作原理；

2、认真剖析TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统的时序功能部件、指令译码电路、寄存器组控制、微指令格式、微指令流程、微地址形成部件的功能结构和工作机制，列出相应逻辑方程，找出指令操作码字段与微程序入口地址形成、寄存器组控制的对应关系，确定每个时钟节拍所对应的微操作；

3、根据TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统的功能最大化引脚图和完整数据通路图，设计自己的微指令流程框架、控制台流程，完整的指令系统，微程序流程总图，微指令代码表；

4、将微指令代码输入控制存储器并进行校对，利用所设计的指令系统编写测试程序，输入主存并加以运行，查看运行结果正确与否，提交指导教师确认设计结果；

5、编写课程设计报告。

四、成绩考核办法：

考核方法：要求学生独立完成课程设计，并写出课程设计报告，根据课程设计完成情况现场考核，并结合课程设计过程中的表现及课程设计报告对学生进行等级评定。

成绩评定：课程设计成绩分两部分，设计过程及结果占60％，设计报告占40％。

教研室主任（签名）：

学院（系）领导（签名）：

第四篇：计算机组成原理课程设计

《计算机组成原理》课程设计

任务书

中原工学院计算机学院 2007年6月

前言

“计算机组成原理”是大学本科计算机相关专业的一门核心专业基础课程，必修，在先导课和后继课之间起着承上启下的作用。主要讲授单处理机系统的组成和工作原理，包括运算器、存储器、控制器和输入输出系统，其中控制器的设计是课程的重点和难点。为了让学生能融会贯通各知识点，增强对计算机系统各模块协同工作的认识，充分理解数据通路，掌握控制器的设计技术，课程设计一般也侧重于控制器的设计。考虑到学生的基础和现有实验环境，本次课程设计的题目是“微程序控制器的设计与实现”。通过该课程设计，希望学生在理论与实践相结合的基础上，加深对计算机整机概念，进一步理解计算机的内部结构和时空关系，进一步理解和掌握微程序控制器的设计思想和具体方法、步骤，从而提高自行设计、调试和分析问题的能力。课程设计题目

微程序控制器的设计与实现

目的

 巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原理，加深对计算机各模块协同工作的认识

 掌握微程序设计的思想和具体流程、操作方法。 培养学生独立工作和创新思维的能力，取得设计与调试的实践经验。

 尝试利用编程实现微程序指令的识别和解释的工作流程

内容

按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。

具体要求

 仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思想，并根据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序流程。指令系统至少要包括六条指令，具有上述功能和寻址方式。 根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微程序  将所设计的微程序在虚拟环境中运行调试程序，并给出测试思路和具体程序段

 尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加载、识别和解释功能。 撰写课程设计报告。

设计环境

 伟福COP2000型计算机组成原理实验仪，微机，相关虚拟软件。

 VC开发环境或者Java开发环境。

课程设计时间

 1.5周

课程设计报告要求 完成设计任务后,在课程设计的最后阶段,需要总结全部设计工作,写出完整,规范的设计报告,在指定的时间内提交指导教师.课程设计报告要求有完整的格式,包括封面,目录,正文等,具体如下:

一、封面

包括:课程设计题目,姓名,学号,班级,指导教师,完成日期.二、目录

正文前必须要有目录.三、正文 正文包括的内容有: ⑴ 设计任务与要求;⑵ 设计方案(包括设计思路,采用的微指令格式，每条指令的指令流程及其微程序清单)(3)调试过程(包括实验步骤,出现的问题,解决的方法(4)小结(在整个课程设计过程中的总结和体会)(5)参考资料

成绩评定

课程设计的考核结果按优秀,良好,中等,及格和不及格来评价.对设计任务理解透彻,能够全面,正确,独立地完成设计内容所规定的任务,得出设计结果,并按时提交准确,完整,规范的设计报告,可评为优秀;按照设计任务要求能够顺利地完成任务,得出结果,按时提交较完整的,符合要求的设计报告,可评定为良好;按照设计要求完成了软件的编程与调试,基本完成了任务要求,提交符合要求的设计报告,可评为中等;基本完成设计目标,但不够完善,可能有若干小的缺陷,在帮助下能够完成任务要求,提交设计报告,可评为及格;不能完成指定的要求和任务,未提交设计报告的,评为不及格.参考资料 1.“计算机组成原理课程设计任务书” 2.“计算机组成原理” 课堂教材

第五篇：计算机组成原理课程设计范文

计算机组成原理课程设计指导材料

一． 课程设计目的

课程设计教学目的：通过本课程设计，学生可熟悉典型计算机的基本结构、基本组成和基本功能，掌握计算机主要组成部件工作原理的基本分析与设计方法，加深对理论课知识内容的理解。

二． 设计题目

题目1.内存扩充与连接 1.设计目的：

2.主要任务：

3.设计要求：

4.图表

画图时请按以下给出的原件图画 图1-1 8086芯片引脚图 图1-2内存芯片逻辑图

图1-3 译码器与门电路逻辑图 题目2.模型机组成设计

1.目的：通过对一个简单模型机的设计与实现,对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接以及微指令执行的过程。

2.基本要求：画出模型机的设计图并举例描述利用该模型机进行加法运算时，各个功能部件的工作情况。

题目3.算数逻辑运算 1.目的：

（1）.了解运算器 的组成结构。（2）.掌握运算器的工作原理。（3）.学习运算器的设计方法。

（4）.掌握简单运算器的数据传 送通路。

（5）.验证运算功能发生器74LS181 的组 合功能。

2.设计原理：

设计中所用的运算器数据通路图如下图。图中所示的是由两片74LS181 芯片以并/串 形式构成的8 位字长的运算器。右方为低4 位运算芯片，左方为高4 位运算芯片。低位芯片 的进位输出端Cn+4 与高位芯片的进位输入端Cn 相连，使低4 位运算产生的进位送进高4 位运算中。低位芯片的进位输入端Cn 可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表。为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。否则输出高阻态。

3.根据设计原理描述进行原码加减运算及逻辑运算的程序流程 4.填写下表

三． 课程设计报告格式

1.报告组成及装订顺序：封面、目录、引言、正文、结论、参考文献、心得体会。2.书写格式要求：见学院课程设计报告要求

四． 其它要求

1.报告提交时间：截止12月31日

2.报告提交形式：以班级为单位提交电子版和打印版