【精品】计算机组成综合设计指导书

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《计算机组成综合设计》指导董志学刘志强王晓强武文红 编内蒙古工业大学信息工程学院计算机系2005年12月目录《计算机组成综合设计》教学大纲 1《计算机组成综合设计》任务书 6附录1实验系统介绍 10附录2 MAX+PLUSII开发工具 19《计算机组成综合设计》教学大纲课程编号：020207038 学时(周)：4 学分：4课程英文名称：Comprehensive Designing for Computer Organization 课程类别：实践 开出学期：第五学期 开出单位(系)：计算机系适用专业：计算机科学与技术专业(计算机应用方向)制定人：董志学副教授一、 制定依据根据内蒙古工业大学03版计算机科学与技术专业培养方案、计算机组成与系统结构课 程教学人纲等制订木综合设计教学人纲。二、 目的与基本要求计算机组成综合设计是计算机科学与技术专业木科生的一门重要的设计性课程。通过设 计一台模型计算机，使学牛更好地理解计算机组成与系统结构课程的基本内容，掌握计算机 设计与实现的基本方法，培养学生实验动手能力和创新意识，为将來进行计算机应用系统的 设计与开发奠定基础。设计任务和基本要求为：设计一个8位模型计算机系统，包括用可编程器件实现的运算 器，微程序控制器，存储器，简单输入/输出接口和设备，时序和启停控制等电路。要求学生 自己定义运算器的功能，自己定义一套简单的指令系统，制定系统的设计方案和实现方法， 画出所设计的模型机系统的电路原理图。在计算机组成原理与系统结构实验系统上搭建模型 计算机系统，完成运算器和微程序控制器的实验调试过程，并用所设计的指令系统编写一个 实现简旳功能的程序，在搭建的模型机系统上输入、调试和运行程序。最后总结实验结果， 完善所设计的模型机系统方案和电路图，写出完整的设计报告。三、 基本内容和安排题目：模型计算机系统的设计与实现第一部分制定模型计算机系统的设计方案(0?5周)1. 设计内容(1) 设计一个8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单输入/输出设备、时序和启停等电路，运算器必须使川可编程器件EPM7128实现；(2) 画岀系统组成框图，指出各个部分的功能和实现途径；(3) 针对所设计的模型机系统，每组学牛口己定义运算辭的算术和逻辑运算功能，给出逻辑表达式；(4) 每组学牛口己定义一套简单的指令系统，给出助记符指令格式，分配指令的机器 代码，指出指令的功能；(5) 写出设计方案。2. 设计要求(1) 所设计的模型计算机系统为8位模型机，运算器为8位运算器，数据总线和地址总线都为8位，输入设备为8位开关，输出设备为8位发光二级管指示灯；(2) 每组定义的运算器功能为4至8个运算功能，必须有算数和逻辑运算能力，每组 运算功能必须有一个以上功能与其他组不同，经老师审核后确定；(3) 每组定义的指令系统为4至8条指令，必须包含本组运算器特有运算功能的指令, 每组必须有两条以上指令与其他组不同，经老师审核后确定；(4) 每组制定一份设计方案。3. 进度安排布置综合设计题目及其要求。每4人分为一纽。每半天为一个单元，每天教师讲授半个单元，其它时间学牛进行各组方案的设计，教师辅导。第二部分画出模型计算机系统的电路原理图(0?5周)1. 设计内容(1) 全面深刻地分析北京淸大数电科教仪器中心的“计算机组成原理为系统结构实验 系统”的组成与结构，为设计模型计算机系统作准备；(2) Jlj Protel电路设计软件画出所设计的模型机系统的电路原理图，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单输入/输出设备、时序和启停等电路。2. 设计要求(1) 为了搭建模型机实验平台进行调试和实验做准备，所设计的模型计算机系统应借 鉴计算机组成原理与系统结构实验系统的结构；(2) 学会Protel电路设计软件的安装和绘制电路原理图的过程；(3) 所画的电路原理图必须全而、规范，符合每组所设计的模型机的设计方案。3. 进度安排：每半天为一?个单元，每天教师讲授半个单元，其它吋间学生对各组所设计的方案设计 电路图，并用Protel电路设计软件绘制电路原理图，教师辅导。第三部分模型机系统的搭建和运算器的设计实现(1周)1. 设计内容(1) 在北京清大数电科教仪器中心的“计算机组成原理与系统结构实验系统”上搭建 口己的模型机系统；(2) 用可编程器件EPM7123实现运算器，将口己定义的运算器的功能借助 MAXPLUSII开发工具软件实现；(3) 调试运算器的功能，完成运算器的设计工作。2. 设计要求(1) 认真阅读实验教材，了解实验所用仪器和设备的使用方法及注意事项；(2) 学会MAXPLUSII开发工具软件的女装和设计过程；(3) 固化可编程器件EPM7123,连接开关输入线和发光二极管指示灯输出线进行测试;(4) 纪录相关实验结果；(5) 实现运算器功能后经指导老师审核验收。3. 进度安排每半天为一个单元，每天教师讲授半个单-元，其它时间学生在实验平台上搭建系统, 每组使用口己的实验装置，进行相应的连线。同时调试每组各自的运算器，以备后血使 川。教师进行必要的辅导。第四部分 微程序控制器的设计实现和程序的调试执行(1周)1. 设计内容(1) 编写出实现口定义指令系统的微程序；(2) 在控制存储器中用EPROM编程器固化所编写的微程序；(3) 在“计算机组成原理与系统结构实验系统”上调试和完成微程序控制器的设计工 作：(4) 用自己设计的指令系统编写一个实现简单功能的程序，在口己搭建的模型机系统 上输入、调试和运行程序。2. 设计要求(1) 会川EPROM编程器固化微程序的过程；(2) 在自己搭建的模型机系统上连接完整的线路；(3) 在EPROM2764芯片上固化微程序后，用单步执行微指令方式执行微程序并观测 所发出的控制信号；(4) 每组编写的程序必须有助记符表示的汇编语言源程序，并把源程序翻译成机器指令代码;(5) 纪录相关实验结果；(6) 实现微程序功能后经指导老师审核验收。3. 进度安排每半天为一个单元，每天教师讲授半个单元,其它时间学生按照设计要求编写微程序,在实验平台上搭建系统调试味程序，教师进行必要的辅导。第五部分完善系统设计、答辩验收和写出设计报告(1周)1. 设计内容(1) 在完成以上模型计算机系统的实验测试内容后，修改和完善设计方案和所画的电路原理图；(2) 准备好自己搭建的模型机系统平台和相关的实验测试数据，接受指导教师的答辩 验收工作；(3) 每个学生写出一份完整的设计报告。2. 设计耍求(1) 对所设计的模型机系统进行全而总结，完善设计内容；(2) 衣接受指导教师的答辩验收询， 关 键 词： 精品 计算机 组成 综合 设计 指导书

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