计算机组成原理课程设计任务书.pdf

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