计组课程设计模板
计组课程设计stc
计组课程设计stc一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握计算机组成原理的基本概念、基本知识和基本技能，能够运用所学知识分析和解决计算机组成方面的问题。
1.掌握计算机系统的基本组成和各部分的功能；2.理解计算机指令的执行过程；3.了解存储器层次结构及其工作原理；4.掌握输入输出系统的工作原理及接口技术。
5.能够使用计算机组成原理的相关工具软件；6.能够分析计算机系统的性能指标；7.能够设计简单的计算机系统。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学精神，提高学生分析问题和解决问题的能力；2.培养学生的团队合作意识，提高学生的沟通表达能力；3.培养学生对计算机科学的热爱，激发学生继续学习的兴趣。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括计算机系统的基本组成、指令执行过程、存储器层次结构、输入输出系统等。
1.计算机系统的基本组成：计算机硬件、计算机软件、计算机网络；2.指令执行过程：指令的解析、操作的执行、结果的返回；3.存储器层次结构：缓存、主存储器、辅助存储器；4.输入输出系统：输入输出设备、接口技术、中断处理。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握计算机组成原理的基本概念和基本知识；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用；3.实验法：通过动手实验，使学生掌握计算机组成原理的基本技能。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，如《计算机组成原理》；2.参考书：提供相关的参考书籍，如《计算机组成原理教程》；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，丰富教学手段；4.实验设备：配置计算机组成原理实验设备，如计算机硬件平台、存储器、输入输出设备等，以便进行实践教学。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面客观地评价学生的学习成果。
计组实验课程设计
计组实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解计算机组成原理，掌握基本硬件组件的工作原理和相互关系。
2. 学生能掌握实验所涉及的关键技术，如电路设计、编程调试等，并了解其在计组实验中的应用。
3. 学生能运用所学的计算机组成原理和实验技能，分析实验现象，解释实验结果。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成计组实验的电路设计、编程调试等过程。
2. 学生能够通过实验操作，提高动手实践能力，培养问题解决和团队协作能力。
3. 学生能够运用实验报告、口头报告等形式，清晰、准确地表达实验过程和结果。
情感态度价值观目标：1. 学生对计算机组成原理产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在实验过程中，养成严谨、细致的工作态度，提高自我管理和团队协作能力。
3. 学生通过实验课程，认识到计算机科学在现代社会中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质分析：本课程为计算机组成原理实验课程，注重理论联系实际，强调学生动手实践能力的培养。
学生特点分析：学生为大学二年级计算机专业学生，具备一定的计算机基础知识和编程能力，具有较强的求知欲和动手欲望。
教学要求分析：课程要求教师以实验为主线，引导学生掌握计组原理，培养学生的实践能力和团队协作精神。
通过课程目标的分解，使学生在实验过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 计算机组成原理概述：介绍计算机硬件的基本组成、工作原理及其相互关系，使学生建立整体概念。
教学内容：CPU、存储器、输入输出设备、总线等硬件组件的原理与功能。
2. 实验原理与技术：讲解实验涉及的关键技术，如数字电路设计、编程调试等。
教学内容：数字电路设计基础、Verilog HDL语言、编程调试方法等。
3. 实验项目设计与实施：根据课程目标，设计具有实际意义的实验项目，引导学生动手实践。
教学内容：算术逻辑单元（ALU）设计、存储器设计、CPU设计等实验项目。
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《计算机组成原理与系统结构》课程设计实验报告课题：班级：姓名：完成日期：一、 课程设计步骤：1. 确定设计目标：经综合考虑各类功能的模型机实现的难易程度，以及自身的知识水平，我们小组决定选定课题为“求解两数的最大公约数”。
当向模型机输入两个数之后，经过计算输入这两个数的最大公约数。
2. 确定指令系统 （1）数据格式8位，其格式如下：其中，第7位为符号位，数值的表示范围是：。
（2）指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。
① 算术逻辑指令设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP-CODE 为操作码，RS 为源寄存器，RD 为目的寄存器，并规定：② I/O 指令输入（1N其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE ”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“INPUT DEVICE ”中的数码块作为输入设备。
③ 访问指令及转移指令模型机设计两条访问指令，即存数（STA ）、取数（LDA ），两条颛臾指令，。
D 为位移量（正负均可），M本模式机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2④停机指令（3）指令系统在这次课程设计中，我们为实现模型机求解两个数的最大公约数功能，主要用到MOV、SBC、CMP（新设计指令）、JMP、BZC、IN、OUT、HALT八条机器指3. 总体结构和数据通路数据通路框图参见附录1所示：4.微程序流程图微程序流程图参见附录2所示：二、课程设计总结：通过这次课程设计，了解和掌握了模型机的硬件结构以及关于微程序的设计。
实验初期无从下手，通过对实验教材中7.2复杂模型机设计实验的练习，熟悉了实验环境和实验设备，同时也在实验摸索过程中对我们小组需要设计的课题有了初步的构想。
课程中，在陈老师的指导下，我们将课程设计分解为一步一步的小目标，并逐个完成，最终实现模型机的最终功能。
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计算机组成原理课程设计一、课程目的1.在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。
2.为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机的概念。
二、课程内容1．课程原理部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本次课程能在微程序控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。
这里，计算机数据同路的控制将由微程序控制来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
本课程采用五条机器指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、STA（存数）、OUT （输出）、JMP（无条件跳转），其指令格式如下（前四位为操作码）：助记符机器指令码说明IN 0000 0000 输入设备上的数据送入R0 ADDaddr 0001 0000 xxxxxxxx R0+[addr]→R0STA addr 0010 0000 xxxxxxxx R0→[addr]OUT addr 0011 0000 xxxxxxxx [addr] →BUSJMP addr 0100 0000 xxxxxxxx addr→PC其中IN为单子长（8位），其余为双字长指令，xxxxxxxx为addr为对应的二进制地址码。
为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须涉及三个控制台操作微程序。
存储器读操作（KRD）：拨动总清零开关CLR后，控制台开关SWB、SW A为“0 0”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。
存储器写操作（KWE）：拨动总清零开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“0 1”时，按START微动开关，可对RAM连续手动写入。
启动程序：拨动清零总开关CLR后，控制台开关SWB、SWA置为“1 1”时，按START微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计班级：网络11-1学号： 11034******姓名：刘 ****指导老师：刘 **2014年 3 月 20 日复杂模型机设计一．实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
二．实验设备1.TDN-CM+ 或TDN-CM++教学实验系统一台。
2.PC微机一台。
三．数据格式及指令系统1.数据格式复杂模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下其中第7位为符号位，数值表示范围是：-27≤x≤27-1。
2.指令格式模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。
（1）算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP-CODE为操作码，rs为源寄存器，rd为目的寄存器，并规定：9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表6-1。
(2) 访问指令及转移指令模型机设计2条访内指令，即存数(STA)、取数(LDA)，2条转移指令，即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移指令(BZC)，指令格式为：其中，OP-CODE为操作码，rd为目的寄存器地址(LDA、STA指令使用)。
D为位移量(正负均可)，M为寻址模式，其定义如下：本模型机规定变址寻址寄存器RI指定为寄存器R2。
(3) I/O指令输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令，其格式如下：其中addr=01时，选中“INPUTDEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUTDEVICE”中的数码块作为输出设备。
(4)停机指令指令格式如下：HALT3、指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输出输入指令2条，其他指令1条。
下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
表 6-1四 .总体设计本模型机的数据通路框图如图6-1。
根据机器指令系统要求，设计微程序流程图及确定微地址，如图6-2。
计组课程设计
4.中断处理机制在CPU设计中的应用；
5.高级缓存技术（Cache）的原理及其对CPU性能的影响；
6.多核处理器的设计与并行计算。
3、教学内容
本节计组课程设计将拓展以下教学内容：
1.超标量架构与动态调度技术；
2.指令级并行性的发掘与利用；
3.乱序执行与预测执行技术；
4.异常处理与错误校正码（ECC）技术；
5.芯片级多处理器（CMP）设计与资源共享；
6.未来发展趋势，包括3D集成电路、纳米级制造技术及其对CPU设计的影响。通过这部分内容的学习，学生将对CPU设计的复杂性和未来发展方向有更深刻的理解。
4.处理器频率与电压的调整策略，即动态频率调整技术；
5.热设计功耗（TDP）与能耗优化；
6.未来CPU发展趋势，包括量子计算、神经形态计算等新兴技术的探讨。
4、教学内容
本节计组课程设计将进一步探讨以下进阶教学内容：
1.多线程与多任务处理在CPU设计中的应用；
2.处理器亲和性与异构计算；
3.性能监控与调试技术，包括硬件性能计数器；
4.安全性设计，如硬件安全模块和信任执行环境；
5.虚拟化技术对CPU设计的影响；
6.高性能计算领域中的CPU设计挑战，如面向大数据和人工智能的处理器设计。
5、教学内容
本节计组课程设计将最后聚焦于以下高级教学内容：
1.微架构设计原理与优化；
2. CPU流水线深度的权衡与实现；
3.高级矢量扩展指令集（如AVX, AVX2）的应用；
课程设计将结合教材内容，以实际案例分析和动手实践为主，引导学生深入了解计算机组成原理中的核心部分——中央处理器。
2、教学内容
本节计组课程设计在上一部分的基础上，进一步深入探讨以下内容：
计算机组成原理课程设计报告模板
计算机组成原理课程设计报告班级：11计算机、物联网班姓名：学号：完成时间：一、课程设计目的1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。
二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。
三、课程设计使用的设备（环境）1．硬件●COP2000实验仪●PC机2．软件●COP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤）1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：2。
计算机中实现乘法和除法的原理（1）无符号乘法①实例演示（即，列4位乘法具体例子演算的算式）：②硬件原理框图：③算法流程图：（2）无符号除法①实例演示（即，列4位除法具体例子演算的算式）：②硬件原理框图：③算法流程图：3．对应于以上算法如何分配使用COP2000实验仪中的硬件（初步分配，设计完成后再将准确的使用情况填写在此处）4．在COP2000集成开发环境下设计全新的指令/微指令系统设计结果如表所示（可按需要增删表项）（1）新的指令集（设计两个不同指令集要分别列表）（2）新的微指令集5．用设计完成的新指令集编写实现无符号二进制乘法、除法功能的汇编语言程序（1）乘法4位乘法的算法流程图与汇编语言程序清单：（2）除法4位除法的算法流程图与汇编语言程序清单：6．上述程序的运行情况（跟踪结果）按下表填写描述以上各程序运行情况的内容。
计组课程设计报告_图文
《计算机组成原理》课程设计报告年级专业班级：完成日期： 2015.12.51.引言1.1 实验目的1）在掌握传统的、顺序执行的CPU工作原理基础上，理解掌握流水CPU的工作原理；2）掌握流水线的设计思路和方法，尤其是对结构相关、数据相关和控制相关的解决思路；3）理解硬件设计流程，熟悉掌握指令系统的设计方法，并设计简单的指令系统；4）理解和掌握基于VHDL语言和TEC-CA硬件平台设计模型机的方法，并藉此掌握工程设计的思路和方法。
1.2 实验要求1）基本设计要求参考《16位5级流水无cache实验CPU课程设计实验要求》文档及其VHDL 代码，在理解其思想和方法的基础上，将其改造成8位的5级流水无cache的实验CPU，包括对指令系统、数据通路、各流水段模块、存储器模块等方面的改造。
利用VHDL语言编程实现，并在TEC-CA平台上进行仿真测试。
为方便起见，后续16位5级流水无cache实验CPU简记为ExpCPU-16，而8位的则记为ExpCPU-8。
对于存储器模块的改造，参考《计算机组成原理》课程综合实验的方法，独立设计一块8位的RAM。
要求测试减法的溢出标志位，如测试192-(-96)或者-192-96的溢出标志位。
2）额外设计要求时间允许的情况下，进行一些额外的、探索性的改造，可用于加分。
例如：（1）利用TEC-CA平台上的16位RAM来存放8位的指令和数据；（2）实现一条JRS指令，以便在符号标志位S=1时跳转。
需要改写ID段的控制信息，并改写IF段；（3）实现一条CMPJ DR,SR,offset指令，当比较的两个数相等时，跳转到目标地址PC+1+offset；（4）可以探索从外部输入指令，而不是初始化时将指令“写死”在RAM中；（5）此5段流水模块之间，并没有明显地加上流水寄存器，可以考虑在不同模块间加上流水寄存器；（6）探索5段流水带cache的CPU的设计。
1.3 实验设备本课程综合设计中，需要用到的实验设备如下：1）PC两台；2）TEC-CA硬件实验箱一个；3）Quartus II软件平台一个；4）DebugController软件一个；5）JTAG连接线。
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《计算机组成原理与系统结构》课程设计
实
验
报
告
课题：
班级：
姓名：
完成日期：
一、 课程设计步骤：
1. 确定设计目标：
经综合考虑各类功能的模型机实现的难易程度，以及自身的知识水平，我们小组决定选定课题为“求解两数的最大公约数”。
当向模型机输入两个数之后，经过计算输入这两个数的最大公约数。
2. 确定指令系统 （1）数据格式
8位，其格式如下：
其中，第7位为符号位，数值的表示范围是：错误！未找到引用源。
（2）指令格式
模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。
① 算术逻辑指令
设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：
其中，OP-CODE
② I/O 指令
输入（1N
其中，addr=01时，选中“addr=10时，选中“INPUT DEVICE ”中的数码块作为输入设备。
③ 访问指令及转移指令
模型机设计两条访问指令，即存数（STA ）、取数（LDA ），两条颛臾指令，
其中，OP-CODE 为操作码，rd 为目的寄存器地址（LDA 、STA 指令使用）。
D 为位移量（正负均可），M 为寻址模式，其定义如下：
本模式机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2
停机指令
④
（3）指令系统
在这次课程设计中，我们为实现模型机求解两个数的最大公约数功能，主要用到MOV、SBC、CMP（新设计指令）、JMP、BZC、IN、OUT、HALT八条机器指
3. 总体结构和数据通路
数据通路框图参见附录1所示：
4.微程序流程图
微程序流程图参见附录2所示：
二、课程设计总结：
通过这次课程设计，了解和掌握了模型机的硬件结构以及关于微程序的设计。
实验初期无从下手，通过对实验教材中7.2复杂模型机设计实验的练习，熟悉了实验环境和实验设备，同时也在实验摸索过程中对我们小组需要设计的课题有了初步的构想。
课程中，在陈老师的指导下，我们将课程设计分解为一步一步的小目标，并逐个完成，最终实现模型机的最终功能。
此次课程设计，需要我们自己去编写汇编指令，然后将汇编指令转化为机器指令，帮助我们复习和巩固了《汇编语言》和《计算机组成原理与系统结构》中的理论知识，同时将微程序的设计带到了实验中来，而不是之前抽象的考卷中的内容。
在这次实验过程中，我们遇到了诸多问题。
例如：实验前期我们了解甚少，不知如何下手，在向老师请教和小组成员之间互相讨论之后，情况变得明朗；实践中，我们对于SBC指令的功能R1-R2-CY->R2，希望可以对其产生变更，希望最终结果送到R1寄存器，这样就可以省去许多步骤提高效率，遗憾的是在最终上机运行时出现了错误，被迫改回原来的指令格式，通过增加步骤确保最终结果的正确性；实验最后，调试运行阶段，通过数据通路图显示我们自己设计的CMP指令已经测试成功，但是却没有得到最终的正确结果，而是在BZC 指令跳转时出现了异常，第二天我们又回到实验室换了一台机箱后，实验最终得以成功，我们设计的模型机实现了求解两个数最大公约数的功能。
三、小组成员各自的任务和完成情况：
在进行课程设计初期，确定了主题之后，我们一起讨论接下来为实现模型机功能所需要采用的具体的实现方法。
在课程设计过程中，
马拉多纳同学负责完成了汇编伪指令的设计，数据格式的设计，平时任务提交的书写以及微程序流程图的设计等工作；
梅西同学负责完成了汇编伪指令到汇编指令的改写，总体结构、数据通路的设计，机器码$P的编写等工作；
跳水王C罗同学负责完成了指令格式的设计，实验中机箱的接线工作，微程序$M的编写以及实验报告的撰写工作。
在课程设计后期，我们又一起进行后期的调试工作，及时发现错误所在，并在讨论后为第二天的调试工作制定了两种方案，最终我们修正了错误，实现了我们最初所要设计的模型机的功能---求解两个数的最大公约数。
附录：附录一：数据通路图
附录二：微程序流程图
附录三：机器码及微程序:
程序助记符
$P0044 IN 01, R0
$P0145 IN 01, R1
$P02C1 CMP R0, R1
$P030C BZC 00, 0A
$P040A
$P0586 MOV R1, R2
$P06A1 SBC R0, R1
$P0788 MOV R2, R0
$P0808 JMP 00, 02
$P0902
$P0A82 MOV R0, R2
$P0B84 MOV R1, R0
$P0C89 MOV R2, R1
$P0DC1 CMP R0, R1
$P0E0C BZC 00, 12
$P0F12
$P1008 JMP 00, 05
$P1105
$P1258 OUT 10, 00
$P1360 HALT
微程序
$M00018108
$M0101ED82
$M0200C050
$M0300A004
$M0400E0A0
$M0500E006
$M0600A007
$M0700E0A0
$M0801ED8A
$M0901ED8C
$M0A00A03B
$M0B018001
$M0C00203C
$M0D00A00E
$M0E01B60F
$M0F95EA25
$M1001ED83
$M1101ED85
$M1201ED8D $M1301EDA6 $M14001001 $M15030401 $M16018016 $M173D9A01 $M18019201 $M1901A22A $M1A01B22C $M1B01A232 $M1C01B233 $M1D01A236 $M1E318237 $M1F318239 $M20009001 $M21028401 $M2205DB81 $M230180E4 $M24018001 $M2595AAA0 $M2600A027 $M2701BC28 $M2895EA29 $M2995AAA0 $M2A01B42B $M2B959B41 $M2C01A42D $M2D65AB6E $M2E0D9A01 $M2F01AA30 $M300D8171 $M31959B41 $M32019A01 $M3301A435 $M3405DB81 $M3561AB41 $M360D9A01 $M37298838 $M38019801 $M3919883A $M3A019801 $M3B070A08 $M3C068A09。