计算机系统综合设计
计算机系统综合课程设计实验总结
计算机系统综合课程设计实验总结一、引言计算机系统综合课程设计实验是计算机科学与技术相关专业的一门重要实践课程，旨在通过实际操作和综合实验任务，让学生全面了解计算机系统的组成和工作原理，培养学生的综合应用能力和问题解决能力。
本文旨在对该实验进行总结和回顾，介绍实验的目的、内容、实施过程和取得的成果。
二、实验目的计算机系统综合课程设计实验的目的是通过设计和实现一个简化的计算机系统，包括处理器、内存、I/O设备等，加深对计算机硬件和软件的理解，培养学生的系统思维和综合应用能力。
通过实验，学生能够掌握计算机系统的基本结构和工作原理，熟悉计算机体系结构、操作系统、编译原理等相关知识，提高自己的实践能力和创新能力。
三、实验内容本次实验的内容主要包括以下几个方面：1. 计算机系统的基本组成：学生需要了解并实现计算机系统的各个部分，包括处理器、内存、I/O设备等，理解它们之间的功能和相互作用关系。
2. 处理器设计与实现：学生需要设计并实现一个简化的处理器，包括指令集、寄存器、控制单元等。
通过设计处理器，学生能够深入理解指令的执行过程和计算机的运行机制。
3. 内存管理和地址映射：学生需要设计并实现一个简化的内存管理系统，包括地址映射、虚拟内存、分页机制等。
通过实现内存管理系统，学生能够理解内存的分配与回收原理，掌握地址映射的方法和技巧。
4. I/O设备的设计与实现：学生需要设计并实现一个简化的I/O设备，包括输入设备和输出设备。
通过设计I/O设备，学生能够了解I/O设备的工作原理和驱动程序的编写方法。
四、实施过程本次实验的实施过程主要包括以下几个阶段：1. 系统设计和规划：在实验开始前，学生需要对整个实验进行系统设计和规划，确定实验的目标、内容和实施方案。
2. 硬件和软件开发：学生根据实验的设计要求，开始进行硬件和软件的开发工作。
他们需要使用相应的开发工具和编程语言，实现计算机系统的各个组成部分。
3. 调试和测试：在开发完成后，学生需要对实验系统进行调试和测试，确保系统的功能和性能达到设计要求。
《计算机系统综合设计》计算机系统课程设计m
2 系统设计与实现
根据系统需求，设计和 实现计算机系统的各个 模块。
3 系统测试与调试
进行系统测试，并解决 系统中的错误和问题。
课程设计步骤
1
项目选择
选择一个适合的计算机系统设计项目。
需求分析
2
分析系统的需求，并编写需求文档。
3
系统设计
设计计算机系统的结构和模块。
系统实现
4
根据设计，实现系统的各个模块。
5
测试与调试
测试系统，发现并解决问题。
项目总结
6
总结项目经验，提出改进建议。
课程设计评估
笔试成绩
考察学生对计算机系统设计的理解和掌握程度。
项目成果
根据计算机系统设计项目的质量和完成程度进 行评估。
课程设计经验分享
团队合作
分享团队合作的经验和技巧， 以及如何解决合作中的问题。
问题解决
分享解决计算机系统设计中遇 到的问题的方法和心得。
《计算机系统综合设计》 计算机系统课程设计
这是一门重要的计算机系统课程，旨在培养学生设计和实现计算机系统的能 力。本课程将提供综合的设计经验和实践知识，帮助学生成为优秀的计算机 系统工程师。
课程设计目标
综合技术应用
通过设计和实现计算机系 统，提高学生的综合技术 应用能力。
问题解决能力
培养学生分析和解决实际 计算机系统问题的能力。
团队合作精神
通过合作设计项目，培养 学生的团队合作和沟通能 力。
课程设计要求
编程能力
具备扎实的编程基础和良好的 代码风格。
系统架构
理解计算机系统的各个组成部 分和它们之间的交互关系。
问题解决
能够分析和解决复杂的计算机 系统问题。
翟玉庆 东南大学计算机学院
数字逻辑电路实验 微型机与接口技术 课程实验 计算机系统综 合课程设计 科研实践 毕业设计 硬件实验
6
引入课程设计的重要性
• • • • 通过综合实践提高动手能力 通过小组合作学会与人沟通 通过实际问题提高分析能力 通过开放课题学会探索研究
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计算机系统综合课程设计
•
– – –
课程目标
提高学生的计算机系统综合认识能力 培养学生基于系统优化应用的思维意 识 提高学生的创新能力
•
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存在问题
由于采用全程跟踪和答辩式验收方 法，教师投入的精力很大 助教协助力量不够 学生能力参差不齐，给系统综合课程设计
•
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建设计划
完善课程设计框架，适应分类培养需 要 争取成为国家精品课程
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计算机系统综合课程设计
•
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课程资源
计算机系统综合课程设计网站截图.doc
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计算机系统综合课程设计
•
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• • • •
措施
四个开放
开放的实践环境 开放的设计方法 开放的目标要求 开放的评价体系
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• • • •
四个不限定
不限定学生设计的总体结构 不限定学生具体实施设计的步骤 不限定最终的目标与验证方法 不限定学生实施自己设计的时间和地点
–
教师全程跟踪，加强验收管理
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/zhkcsj/index.htm
学生作品实例 教材目录
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今后的工作
• • • 加强实践环节师资和助教力量 以课程设计为切入点，优化实 践教学体系建设 强化实践考核环节，探索更好 的实践考核方法
23
谢谢！
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计算机系统综合课程设计
计算机控制系统 设计
计算机控制系统设计引言计算机控制系统是一种通过计算机对特定设备或过程进行控制和监测的系统。
计算机控制系统广泛应用于工业自动化、交通运输、通信等领域，可以提高生产效率和产品质量，减少人力成本和人为错误。
本文将介绍计算机控制系统设计的基本原理和步骤，包括硬件设计、软件设计和系统集成等方面的内容。
硬件设计计算机控制系统的硬件设计是指选择合适的电子元器件和设计电路来实现控制系统的功能。
硬件设计通常包括以下几个方面：1. 选择合适的控制器控制器是计算机控制系统的核心组成部分，负责接收输入信号、处理数据并输出控制信号。
常见的控制器有微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）等。
在选择控制器时，需要考虑控制系统的需求和性能要求。
2. 传感器和执行器选择传感器和执行器用于将实际物理量（如温度、压力、位置等）转换为电信号或控制信号。
在硬件设计中，需要选择适合的传感器和执行器，并设计相应的电路来与控制器连接。
3. 电源电路设计电源电路是提供控制系统所需的电能的基础设施，需要设计合适的电源电路来保证控制器和其他电子元器件的正常工作。
软件设计软件设计是计算机控制系统中不可或缺的一部分，它通过编写计算机程序来实现控制系统的逻辑功能。
软件设计主要包括以下几个方面：1. 确定系统需求在进行软件设计之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。
这些需求可以通过系统规格说明书、用户需求分析等方式来获取。
2. 设计控制算法控制算法是计算机控制系统的核心部分，它决定了系统如何对输入信号做出反应并生成相应的控制信号。
在软件设计中，需要根据系统需求和控制原理设计合适的控制算法。
3. 编写程序在设计控制算法之后，需要将算法转化为实际的计算机程序。
程序可以使用各种编程语言来实现，如C、C++、Python 等。
编写程序时需要考虑可读性、可维护性和性能等方面的因素。
系统集成系统集成是将硬件设计和软件设计进行整合的过程，目的是确保计算机控制系统的各个组成部分能够正常协同工作。
基于RISC-V的计算机系统综合实验设计
计算机工程与设计COMPUTER ENGINEERING AND DESIGNApr.2021Vol.42 No.42021年4月第42卷第4期基于RISC-V 的计算机系统综合实验设计孙卫真1!刘雪松朱威浦2 !向 勇3 +（1首都师范大学 信息工程学院，北京100048； 2.中国科学院计算技术研究所，北京101407；3.清华大学 计算机科学与技术系，北京100084）摘要：针对目前高校计算机系统各课程实验衔接不紧密、实验成本较高的问题！提出设计基于小型FPGA 开发板、以 RISC-V CPU 和Rut 操作系统内核为核心的计算机系统综合实验平台。
硬件实验以在低成本FPGA 芯片上搭建picorv32 RISC-V CPU 为核心！软件实验以在硬件实验基础上移植Rut 编写的rCore 教学操作系统为核心。
以较低成本在同一平台 完成计算机组成原理与操作系统实验设计！使其形成一个有机的整体，在资源与成本有限的情况下构建一个较为完整的实验体系。
实例结果表明！实验平台以软硬件协作的方式，适应技术的发展！及时更新实验内容！可满足高校计算机系统教学综合实验的基本要求。
关键词：RISC-V &系统编程语言；组成原理实验&操作系统实验&软硬件协作中图法分类号：TP301 文献标识号：A 文章编号：1000-7024 （2021 041159-07doi ： 10. 16208/j. issnl 000-7024. 2021. 04. 037De?ign for comprehen?ive laboratory of computer?y?tem ba?ed onRISC-VSUN Wei-zhen 1, LIU Xue-song 1, ZHU Wei-pu 2, XIANG Yong 3+(1. I n f o r m a t i o n E n g i n e r i n g C o l e g e , C a p i t a l N o r m a l U n i v e r s i t y # B e i j n g 10048, C h i n a ；2. I n s t i u t e o f C o m p u t i n g T e c h n o l o g y , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e i j n g 101407 , C h i n a ；3. Department of Computer Science and Technology , Tsinghua University , Beijing 100084 , China)Abstract: A i m i n g a t r y i n g t o i m p r o v e t h e e x p e r i m e n t a l c o n e c t i o n a m o n g t h e c o m p u t e r s y s t e m c o u r s e s i n t h e u n i v e r s i t e s a n d r e - d u c e t h e x p e r i m e n t c o s t #a c o m p r e h e n s i v e c o m p u t e r s y s t e m e x p e r i m e n t a l p l a t f o r m b a s e d o n a s m a lF PG Ab o a r d a n d a t e a c h i n g o p e r a t i o n s y s t e m w a s p r o p o s e d . T h e h a r d w a r e e x p e r i m e n t w a s b u i l d i n g a s y s t e m o n c h i p (S o C ) w i t h p i c o r v 32 R I S C -V C P U o n a l o w -c o s t F P G A c h i p . T h e s o f t w a r e e x p e r i m e n t w a s t r a n s p l a n t i n g t h e r C o r e t e a c h i n g o p e r a t i o n s y s t e m w r i t e n b y R u s t o n t h e i r o w n S o C . T h e c o m p u t e r c o m p o s i t o n p r i n c i p l e a n d o p e r a t i o n s y s t e m e x p e r i m e n t a l d e s i g n o n t h e s a m e p l a t f o r m a t a l o w e r c o s t wa s F o m p l e t e d #a n d a n o r g a n i F w h o l e w a s f o r m e d . T h e e x p e r i m e n t a l s y s t e m w a s a r e l a t i v e F o m p l e t e p l a t f o r m w i t h l i m i t e d F o s t s . E x a m p l e s h o w t h a t #t h e x p e r i m e n t a l F o n t e n t s a r e t i m e l y u p d a t e d f o r t r a F i n g F o m p u t e r t e F h n o l o g y t r e n d s i n a s o f t w a r e -h a r d - w a r e c o p e r a t i v e m a n e r t o m e t h e b a s i c r e q u i r e m e n t s o f c o m p u t e r s y s t e m t e a c h i n g e x p e r i m e n t s i n u n i v e r s i t e s .Keywords ：RI S C -V ; s y s t e m p r o g r a m mi n g l a n g u a g e ； c o m p o s i t o n p r i n c i p l e e x p e r i m e n t ； o p e r a t i n g s y s t e m e x p e r i m e n t ； s o f t w a r e h a r d w a r e c o p e r a t i v e4引言目前，高校进行计算机系统教学实验主要有以下几种教学方式：其一是使用纯硬件搭建实验平台，虽该方式可深入接触计算机硬件模块，但实验操作机械死板、硬件平台开发成本较高；其二是采用软件系统仿真的方式，该方法成本较低、易于上手，但受教育者不能在实验过程中较好体会到计算机与硬件的紧密结合！为了优化上述问题，实现设计目标，本文从硬件支持、 处理器构建、系统编程语言选择三方面考虑，构建计算机 系统实验平台。
系统的总体设计方案
• 4．软、硬件选择
• 根据系统需要和资源约束，进行计算机软、 硬件的选择。计算机软、硬件的选择，对 于管理信息系统的功能具有很大影响。大 型管理信息系统软、硬件的采纳可以采用 招标等方式进行。
• 软件的选择包括操作系统，数据库管理系 统，汉字系统，设计系统，设计语言和应 用软件包等软件的选择。
• 随着计算机科学与技术的飞速发展，计算 机软、硬件的升级与更新速度也很快。新 系统的建设应当尽量避免先买设备，再进 行系统设计的情况。
• （4）选择调用 • 在分类查询模块的箭头尾部标有一个菱形
符号。表示选择调用，如果条件为真，则 调用按A模块，为假时调用B模块。如图520所示5）循环调用 • 当一个模块M反复地调用模块A和模块B时，
在调用箭头尾部则标以一个弧形符号。如 图5-21所示。
M
A
B
• 模块、调用、信息传递这三种符号是结构 图的基本符号，选择调用、循环调用这两 种符号是附加符号。
计算机网络系统的设计主要包括中小型主机方案与微机网络方案的选取网络互连结构及通信介质的选型局域网拓朴结构的设计网络应用模式及网络操作系统的选型网络协议的选择网络管理进程用户等工作
欢迎
系统设计要求
1．简明性 2．灵活性和适应性 3．完整性 4．可靠性 5．安全性 6．经济性
系统功能结构的划分
管理信息系统的各子系统可以看作是 系统目标下层的功能。对其中每项功能还 可以继续分解为第三层、第四层……甚至 更多的功能。
这也是输入设计的一项重要内容。输 入设计最重要的问题是保证输入数据的正 确性。对数据进行必要的校验，是保证输 入正确的重要环节。
输入格式设计
输入设计的重要内容就是设计好原始 单据的格式。 设计原始单据的原则是： （1） 便于填写 （2） 便于归档。 （3） 单据的格式应能保证输入精度。
计算机网络综合布线系统设计
浅谈计算机网络综合布线系统设计摘要：随着计算机网络布线系统在我国社会各个领域中的广泛应用，系统所具备的功能也得到了相关部门的高度重视，在科学技术快速发展的今天，传统的计算机网络布线已经无法满足目前各个领域的发展需求。
综合布线系统作为一种标准通用的信息传输系统，目前已经逐步取代了传统的计算机网络布线。
本文通过对传统布线中存在的问题进行分析，并在此基础上比较传统布线与结构化布线之间的区别，从而结合综合布线系统设计的原则介绍其设计方案在生活中的实际应用情况。
关键词：计算机网络；综合布线；系统设计随着我国互联网技术的不断发展，各个领域对计算机网络布线系统也提出了较高的要求。
为了能够充分满足各个领域的需求，采用综合布线系统来对计算机网络进行设计是不容忽视的。
综合布线系统指的是按照标准的、统一的和简单的结构化方式对建筑物内的通信线路进行科学合理的编制和布置，从而达到对通信线路进行优化和完善的目的，使其作用能够更好的发挥出来，以此来促进社会各个领域的可持续发展。
一、传统布线中存在的问题计算机网络传统布线缺少先进技术和设备的支持，虽然也能够在一定程度上具备相关领域所需的功能，但是随着科技不断发展，传统布线呈现出来的问题也越来越明显。
这些问题主要表现在以下几个方面：1.1各个专业设计之间无法有效协调在计算机网络布线的线路上，涉及了许多不同的专业，而且各个专业之间均存在着密不可分的联系，如果想要整个布线系统正常运行，就必须保证各个专业之间协调一致。
但就传统的网络布线而言，各个专业之间存在过多的牵制，无法实现有效协调，从而导致设施的管道错综复杂，相关工作人员如果想要制定出一套妥善的方案，就必须对设计图纸进行多次汇总，不仅浪费时间，而且最终的方案也不尽人意。
1.2布线成本高在计算机网络布线过程中，由于各个专业无法达到协调一致，从而导致在布线的时候时常会出现重复施工的情况，这样不仅在很大程度上造成了人员的浪费，而且还会造成材料的大量浪费，增加了计算机网络布线的成本。
系统 设计
系统设计系统设计是指对计算机系统进行全面的规划和设计，以满足用户需求和系统要求的过程。
这个过程主要包括以下几个方面：1. 需求分析：系统设计的第一步是对用户需求进行分析和理解。
这包括与用户和相关利益相关者交流，了解他们的需求，目标和期望。
通过需求分析，确定系统的功能需求、性能需求、安全需求等。
2. 架构设计：在系统设计的过程中，架构设计是一个重要的步骤。
架构设计确定系统的整体结构，包括组件的划分、模块之间的关系和接口设计等。
架构设计需要综合考虑系统的可扩展性、可维护性、可靠性等方面的要求。
3. 数据设计：在系统设计中，数据设计是一个关键的环节。
数据设计包括对数据模型的设计和数据库设计。
通过数据设计，确定系统中的数据结构、数据的存储方式和访问方式等。
4. 接口设计：系统设计还涉及接口的设计。
接口设计包括系统与外部系统的接口和内部模块之间的接口。
在接口设计中，需要考虑接口的可用性、安全性和可扩展性等方面的要求。
5. 系统安全设计：安全设计是系统设计中的一个重要方面。
系统安全设计包括用户身份认证、访问控制、数据加密等。
通过系统安全设计，确保系统在设计和实施阶段都能够有效保护用户的数据和系统的安全。
6. 软件设计：在系统设计中，还需要进行软件设计。
软件设计包括对软件架构、算法和数据结构等的设计。
通过软件设计，确保系统的软件能够满足用户需求，并具有良好的性能、可扩展性和可维护性。
7. 测试设计：在系统设计的过程中，还需要进行测试设计。
测试设计包括对系统的功能进行测试和性能测试。
通过测试设计，确保系统在实际运行中能够正确、高效地工作。
通过以上的系统设计过程，可以确保系统能够满足用户需求，并具备良好的性能、可靠性和安全性。
系统设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个方面的需求和要求。
因此，在系统设计过程中需要认真分析和理解用户需求，并通过合理的设计来实现系统的要求和目标。
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计算机系统综合设计
设计报告
组长：张冠群（09003105）
成员：杨俊（09003209）
孙啸寅（09003112）
万乾坤（09003218）
李传佑（09003214）
刘森（09003110）
黄河（09003206）
东南大学计算机科学与工程学院
二OO六年九月
注：本设计报告中各个部分如果页数不够，请大家自行扩页，原则是一定要把报告写详细，能说明本组设计的成果和特色，能够反应小组中每个人的工作。
报告中应该叙述设计中的每个模块。
设计报告将是评定每个人成绩的一个重要组成部分。
注：这里只列出文件的列表，BIOS程序及.v文件具体代码请参见光盘。
CPU的vwf图
Cs138的vwf图
CTC的vwf图
Int32的vwf图
UART的vwf图
LCD的vwf图
LED的vwf图
PWM的vwf图
WDT的vwf图（此处为了演示方便，暂时把初值置为8）
SOC的vwf图。