第一篇：计算机组成原理课程设计任务书
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
计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课。课程设计是学完该课程并进行了多个单元实验后，综合利用所学的理论知识，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，设计出一台支持自有指令系统的简单计算机系统。所设计的系统能在基于EDA的实验平台上运行一段基于自有指令的程序，通过检查程序结果的正确性来判断所设计计算机系统正确性。
课程设计属于设计型实验，不仅锻炼学生简单计算机系统的设计能力，而且通过进行主机系统及底层功能部件电路的设计及实现、系统的故障分析与定位、系统调式等环节的锻炼，进一步提高分析和解决问题的能力。
1．课程设计题目
课程设计的主要任务是设计一台简单的计算机系统,并调试通过。围绕这一主要目标，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单计算机系统设计与实现 2)基于硬布线控制器的简单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单计算机系统设计与实现 4)支持流水线的简单计算机系统设计与实现 5)基于总线结构的简单计算机系统设计与实现 6)基于FPGA的简单计算机系统设计与实现 7)支持中断的简单计算机系统设计与实现
还可以在上述机器中支持其它功能,如溢出判断功能、浮点运算功能等。
2、简单计算机系统的设计目标
计算机系统设计的总体目标是设计模型机系统的总体结构、指令系统和时序信号。在对该模型机系统中的部件功能利用EDA软件的仿真功能进行仿真分析和功能验证的基础上，将部分电路下载到FPGA，并与适当的外围器件(包括部分芯片、输入/输出开关、LED显示等)相配合，实现模型机的主机系统。
要求所设计的主机系统能支持自动和单步运行方式，能正确地执行存放在主存中程序的功能，对主要的数据流和控制流通过LED适时显示信息。
3．本课程设计的主要技术指标 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、间接寻址、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)能运行由自己所设计的指令系统构成的一段程序，程序执行功能正确。
4、系统设计要求
1)根据课程设计指导书的要求，选定系统的设计方案；
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．课程设计成绩的评定
1)成绩根据课程设计的过程、课程设计的效果、课程设计报告的质量综合评定，三部分的比例为2:5:3。
2)课程设计的成绩评定等级为不及格、及格、中、良好、优秀五级，具体的评定标准见评分规则。
3)对基本功能进行扩展或具有非常鲜明特征或具有一定程度的创新的课程设计，可根据实际情况加分,但总分仍然以优秀为最高等级。
6、对课程设计报告的要求
1)课程设计报告是体现和总结课程设计成果的载体，主要内容包括：设计题目、设计目的、所选用芯片、设计方案、指令周期流程图、主要功能部件电路和系统电路图、指令系统设计、程序设计、微指令和微程序的设计(硬布线控制器中各控制信号的设计与实现电路)、遇到的问题及解决方法、设计总结、课程设计感想、参考文献等。
2)在课程设计报告的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，内容正确完整，书写工整，装订整齐。
3)设计总结部分主要写本人完成工作简介以及自己的设计体会，包括通过课程设计学到了什么，哪里遇到了困难，解决的办法以及今后的目标。
4)课程设计报告打印时采用A4纸，页边距均为20mm，正文采用宋体小四号字，行间距18磅。文中大标题采用黑体小三号字，一级节标题采用黑体四号字，二级节标题采用黑体小四号字，表题与图题采用宋体五号字。
7．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。4)不能拔插实验台上与自己实验无关的芯片。8．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: 第一天：到实验室布置任务和集中讲解；
第二天：学生自己设计,选择并熟悉自己所要的芯片；
第三天：领取导线和芯片,进行芯片功能和导线连通性能测试，在此基础上修改和完善原设计方案。
第四天到第十天：实验室调试、验收(期间根据实际情况加开１～２个晚班)。
参考文献: 1.计算机组成原理实验及课程设计(自编)2.番松 潘明.现代计算机组成原理.北京:科学技术出版社,2007年第一版.3.易小琳 朱文军 鲁鹏程.计算机组成原理实践教程,基于EDA平台.北京:北京航空航天大学出版社,2006年第一版.4.谢树煜 周继群 李潮激.计算机组成原理实验指导,北京:清华大学出版社,2004年第一 版.5.方恺晴.基于EDA技术的计算机组成原理实验.长沙:湖南大学出版社,2006年第一版.
第二篇：计算机组成原理课程设计任务书
《计算机组成原理》
课程设计任务书
一、设计任务：
1、基本模型机设计与实现；
2、在基本模型机设计的基础上设计一台复杂模型机。
二、功能指标和设计要求：
利用所学过的理论知识，特别是微程序设计的思想，设计基于微程序控制器的模型计算机，包括设计相应的硬件平台、机器指令系统和微指令等。设计环境为TD－CMA计算机组成原理教学实验箱、微机，联机软件等。同时设计好基于模型机的测试验证程序，并在设计好的硬件平台上调试通过，以验证所设计的模型机功能的可行性与可靠性。在设计完成的前提下，撰写出符合要求的课程设计说明书并通过设计答辩。
1.基本模型机设计与实现
设计一台简单模型机，在具备基本必要的硬件平台的基础上，进一步要求其机器指令系统至少要包括五条不同类型指令：如一条输入指令（假设助记符为IN），一条加法指令（假设助记符为ADD），一条输出指令（假设助记符为OUT）、一条无条件转移指令（假设助记符为JMP）和一条停机指令（假设助记符为HLT）；在设计好的模型机基础上，设计一个进行两个数求和运算的测试验证程序，用以验证模型机功能的可行性与可靠性。
2.在任务1的基础上，增加机器指令系统的功能，设计具有不少于10条机器指令的复杂指令系统模型机，包含算术逻辑指令、访问内存指令、控制转移指令、输入输出指令、停机指令等。数据的寻址方式要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。利用设计的复杂模型机实现两个数的减法运算并判断差得正负，差为正数则输出A，差为负数则输出B，差为零则输出C。在设计好的模型机基础上，进一步设计一个测试验证程序，验证模型机功能的可行性与可靠性。
3、基本模型机和复杂模型机的CPU数据字长为8位，采用定点补码表示。指令字长为8的整数倍。微指令字长为24位。
三、设计步骤：
1、确定设计目标 进行全面深入的模型机设计需求分析，确定所设计计算机的功能和用途。
2、总体结构、数据通路设计及硬件实现
总体结构设计包括确定模型机应具有的基本功能部件（如运算器、控制器以及基本的寄存器等等）以及它们之间的数据通路。
硬件实现基于现有的基本实验箱平台，根据所设计模型机选择必要的元器件，并通过接插件（各种连线等）进行器件连接，组成所设计的模型机硬件系统（物理机）。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，数据通路不同，执行指令所需要的逻辑操作就不同，计算机的结构也就不一样。在此基础上，在后面的微指令设计阶段，就可以依据数据通路关系确定模型机工作过程中的所有微操作，并进一步确定微指令格式中的相应微命令。
3、确定指令系统（机器指令系统）
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。确定相对应指令所包含的微操作。
4、机器指令转化为微程序执行的相关设计
过程2、3完成后，就可以根据机器指令系统进行指令周期分析，确定出每条机器指令的CPU周期数。对于微程序控制的计算机，进一步确定出每个CPU周期内的微操作（明确哪些微操作可以安排在同一CPU周期中，哪些微操作则不能）。设计出每条机器指令的方框图形式的指令周期流程图。
5、微指令代码化
依据指令周期流程图以及指定的微指令格式，将设计出程序格式中的各字段（操作控制字段、P测试字段、直接微地址字段）相应的二进制代码（即对应的微命令编码）。
6、设计微指令的相关微地址
根据后续微地址的形成方法（直接微地址或P测试转移后重新形成），确定每条微指令的相关后续微地址。确定好微命令在控存中的存放地址，并将所有微命令写入到控存的相应存储单元中。
7、组装、调试
7.1、在总调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有各功能模块工作正常后，才能保证整机的正常运行。首先调试每条微指令功能，再调试每条机器指令功能。
连接所有模块，用单步微指令方式执行机器指令的微程序流程图，当全部微程序流程图检查完后，若运行结果正确，则在内存中装入一段机器指令，进行其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。
7.2、当所有功能模块都调试正常后，进入总调试。根据设计好的模型机，进一步设计一个功能测试验证程序，运行程序并验证所涉及的模型机功能是否可行和可靠。
四、课程设计报告要求：
课程设计报告要求打印,其中的数据通路框图、微程序流程图、实验接线图用VISIO等绘图工具软件绘制或用铅笔工工整整绘制，要求图文清晰，报告内容包括：
（1）封面
（包括：题目、所在系、班级、学号、指导教师及时间等项）（2）任务书（3）目录
（目录要层次清晰，要给出标题及页次，目录的最后一项是无序号的“参考文献”）。（4）正文
正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求论述清楚，文字简练通顺，插图清晰，书写整洁。“设计”不同于实验，要充分体现出“设计”的思想，不能写成实验报告的形式。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。正文是实践设计报告的主体，具体由以下几部分组成：
1）课程设计题目；
2）课程设计使用的相关软硬件资源；
3）设计的具体方法和步骤（包括确定所设计计算机的功能和用途、总体结构与数据通路与硬件设计、指令系统、设计指令执行流程、确定微程序地址、微指令代码化、组装、调试、测试验证程序与功能验证情况。）
4）课程设计总结（包括自己的收获与体会；遇到的问题和解决的方法等）；（5）附录
附录1：数据通路图 附录2：微程序流程图
附录3：实验接线图
附录4：实验程序及微程序 附录5：参考文献（资料）
五、设计工作量：
(1)作品：设计的最终作品包括硬件和软件两个部分，要求硬件实现正确，能够演示并达到设计指标的要求。每个学生（或小组）在作品完成后，要经指导教师检查，同意拆除后方可拆卸。(2)论文：严格按上述课程设计说明书的要求撰写和装订。每个学生一份。
六、成绩评定标准：
课程设计的成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。
优秀：完成复杂模型机的设计与实现，指令系统完备有更新扩充。调试成功。文档规范齐全。
良好：完成模型机的设计与实现，指令系统指令种类丰富有一定的更新。调试成功。文档规范齐全。
中等：完成基本模型机的设计与实现，在老师指导下对指令系统有更新。调试成功。文档规范齐全。
及格：完成基本模型机的设计与实现。调试成功。文档规范齐全。不及格：没有课程设计报告，无故缺勤，不能完成调试者不及格。
七、工作计划：
时间：18周周1~周5 讲授：2课时
设计及调试：26课时 设计报告编8课时 答辩：4课时
八、参考资料：
1、《计算机组成原理》教材，陈智勇主编；
2、《CMA组成原理与系统结实验指导书》
第三篇：计算机组成原理课程设计任务书（最终版）
《计算机组成原理》
课程设计任务书
一、设计任务：
1、基本模型机设计与实现；
2、在基本模型机设计的基础上设计一台复杂模型机。
二、功能指标和设计要求：
利用所学过的理论知识，特别是微程序设计的思想，写出要设计的指令系统的微程序。设计环境为TDN－CM＋计算机组成原理教学实验箱、微机，联机软件等。将所设计的微程序在此环境中进行调试，并给出测试思路和具体程序段。最后撰写出符合要求的课程设计说明书、完成答辩。1.基本模型机设计与实现
1.1、设计一台简单模型机，要求其指令系统至少要包括五条不同类型指令：如一条输入指令（假设助记符为IN），一条加法指令（假设助记符为ADD），一条存数指令（假设助记符为STA），一条输出指令（假设助记符为OUT）和一条无条件转移指令（假设助记符为JMP）；利用设计的模型机设计一个进行两个数求和运算的测试验证程序，验证模型机的功能。
1.2、在1.1的基础上，给基本模型机增加一条加法指令（假设助记符仍为ADD），但是该加法指令的寻址方式与1.1中的加法指令寻址方式不同。利用设计的模型机设计一个进行两个数求和运算的测试验证程序，验证模型机的功能。
2.在任务1的基础上，设计具有不少于10条指令的复杂指令系统模型机。其中，包含算术逻辑指令、访问内存指令、转移指令、程序控制指令（控制台指令）、输入输出指令、停机指等令。数据的寻址方式要包括直接、间接、变址和相对寻址等多种寻址方式。利用设计的复杂模型机实现两个数的减法运算并判断差得正负，差为正数则输出A，差为负数则输出B，差为零则输出C。设计该测试验证程序，验证模型机的功能。
3、基本模型机和复杂模型机的CPU数据字长为8位，采用定点补码表示。指令字长为8的整数倍。微指令字长为24位。
三、设计步骤：
1、确定设计目标
进行全面深入的模型机设计需求分析，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。确定相对应指令所包含的微操作。
3、总体结构与数据通路与硬件实现
总体结构设计包括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。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。
硬件实现基于现有的基本实验箱平台，根据所设计模型机选择必要的元器件，并通过接插件（各种连线等）进行器件连接，组成所设计的模型机硬件系统（物理机）。
4、设计指令执行流程
数据通路确定和硬件实现后，就可以设计指令系统中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
根据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，转化成相应的二进制代码写入到控制存储器中的相应单元中。
7、组装、调试
7.1、在总调试前，先按功能模块进行组装和分调，因为只有各功能模块工作正常后，才能保证整机的正常运行。首先调试每条微指令功能，再调试每条机器指令功能。
连接所有模块，用单步微指令方式执行机器指令的微程序流程图，当全部微程序流程图检查完后，若运行结果正确，则在内存中装入一段机器指令，进行其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。
7.2、当所有功能模块都调试正常后，进入总调试。根据设计的模型机设计模型机功能测试验证程序，运行程序验证模型机功能。
四、课程设计报告要求：
课程设计报告要求打印,其中的数据通路框图、微程序流程图、实验接线图用VISIO等绘图工具软件绘制或用铅笔工工整整绘制，要求图文清晰，报告内容包括：（1）封面
（包括：题目、所在系、班级、学号、指导教师及时间等项）（2）任务书（3）目录
（目录要层次清晰，要给出标题及页次，目录的最后一项是无序号的“参考文献”）。（4）正文
正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求论述清楚，文字简练通顺，插图清晰，书写整洁，充分体现“设计”的思想。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。正文是实践设计报告的主体，具体由以下几部分组成：
1）课程设计题目； 2）课程设计使用的实验设备；
3）课程设计步骤（包括确定所设计计算机的功能和用途、指令系统、总体结构与数据通路、设计指令执行流程、确定微程序地址、微指令代码化、组装、调试、测试验证程序与功能验证情况。）
4）课程设计总结（包括自己的收获与体会；遇到的问题和解决的方法等）；（5）附录
附录1：数据通路图 附录2：微程序流程图 附录3：实验接线图
附录4：实验程序及微程序 附录5：参考文献（资料）
五、设计工作量：
(1)作品：设计的最终作品包括硬件和软件两个部分，要求硬件实现正确，能够演示并达到设计指标的要求。每个学生（或小组）在作品完成后，要经指导教师检查，同意拆除后方可拆卸。
(2)论文：严格按上述课程设计说明书的要求撰写和装订。每个学生一份。
六、成绩评定标准：
课程设计的成绩分为：优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。
优秀：完成复杂模型机的设计与实现，指令系统完备有更新扩充。调试成功。文档规范齐全。
良好：完成模型机的设计与实现，指令系统指令种类丰富有一定的更新。调试成功。文档规范齐全。
中等：完成基本模型机的设计与实现，在老师指导下对指令系统有更新。调试成功。文档规范齐全。
及格：完成基本模型机的设计与实现。调试成功。文档规范齐全。不及格：没有课程设计报告，无故缺勤，不能完成调试者不及格。
七、工作计划：
时间：14周周1~周5（40课时）讲授：2课时
设计及调试：26课时 设计报告编8课时 答辩：4课时
八、参考资料：
1、《计算机组成原理》教材，陈智勇主编；
2、《计算机组成原理实验指导书》（唐都版）；
3、《计算机组成原理实验指导书》（西南科技大学版）；
4、《计算机组成原理课程设计报告》范例
第四篇：计算机组成原理课程设计参考任务书（共）
计算机组成原理课程设计
任务说明书
题目1：硬布线控制器设计
要求：用硬布线控制器实现以下指令功能，设计各指令格式以及编码，根据定义的机器指令，自拟编写包含以下指令的应用程序。参考实验5.2，在此基础上增加如下指令
加：ADD Ri
Ri
;R0 R0+ Ri,i={0-3}
;
减：SUB 与：AND
R0 R0-Ri, i={0-3} Imme mem
;R0 R0 and Imme
或：OR;R0 R0 or(mem)题目2：微程序设计
要求：用微程序控制器实现以下指令功能，设计各指令格式以及编码，并实现各机器指令微代码，根据定义的机器指令，自拟编写包含以下指令的应用程序。参考实验5.3、6.1，在此基础上增加如下指令
调用：
CALL addr;指令功能与80X86相同，addr是8位二进制地址
返回：
RET
；
存储器到存储器传送：
MOV memi , memj 带左移的加法运算：
ADD Ri , Rj , N 说明： 1、2人一组，自由组合，任选一题完成
2、每组提交一份课程设计报告，每人提交一份课程设计总结，每人提交一份评
;Ri （Ri）+（Rj）<
分成绩页
3、课程设计报告要求至少应包含以下部分：
微程序控制器原理
总体设计（系统构成）详细设计（标明成员完成内容）
指令格式、编码，微指令格式以及编码，微程序流程图等
测试
结论
参考文献
4、考核与成绩评定
考核内容：实际系统运行结果演示，回答相关问题 成绩评定方法：考核内容结合课程设计报告评定成绩
第五篇：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
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