课程设计:微程序控制器的设计.doc
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课程设计:微程序控制器的设计,“计算机原理”课程设计任务书本文20页1.12万余字前言“计算机原理”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，其目的在于使学生了解计算机单机系统的基本组成、工作原理，培养学生从事计算机硬件分析、应用、开发的能力， 为进一步学习以后的专业课打下坚实基础。该课程主要讲授单处理机系统的组成和工作原理，其中控制器...
内容介绍
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“计算机原理”课程设计任务书
本文20页1.12万余字
前言
“计算机原理”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，其目的在于使学生了解计算机单机系统的基本组成、工作原理，培养学生从事计算机硬件分析、应用、开发的能力， 为进一步学习以后的专业课打下坚实基础。该课程主要讲授单处理机系统的组成和工作原理，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，掌握微程序设计技术，增强对计算机系统各模块协同工作的认识，课程设计十分必要。本次课程设计主要是让学生通过设计系统的指令系统来进一步理解微程序控制器的设计思想和具体方法、步骤并掌握EDA技术并实现控制。
课程设计题目：微程序控制器的设计
一、目的：
1、巩固并深刻理解计算机组成原理实验箱整机结构和工作原理，熟悉EDA扩展板功能，掌握EDA技术，加深对计算机各模块协同工作的认识，以便实现控制。
2、熟悉微程序控制器组成、结构和工作原理，分析水平型微指令格式及控制字段中每一个微操作的含义，利用系统具备完全开放的特性，重新设计指令系统，掌握微程序控制器的设计思想和方法。
3、 培养学生独立地分析问题、解决问题能力。
二、内容：
首先利用实验系统COP2000具有完全开放的特性，由学生自行设计控制器微指令格式及定义，重新设计指令系统，要求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。
其次了解EDA扩展板功能，自学并掌握相关EDA技术，以实现EDA控制。
三、具体要求：
1、熟悉伟福COP2000型计算机组成原理实验仪，复习“计算机原理”课程所涉及的基础理论和基本技能，掌握微程序控制器的设计思想。
2、掌握虚拟软件的使用，学生自行设计指令系统，微程序的设计与调试可以在虚拟环境中进行。
3、自学并掌握相关EDA技术，了解EDA扩展板功能。
四、设计环境：
伟福COP2000型计算机组成原理实验仪，微机，EDA扩展板，虚拟软件
目录
第一章 系统简介/基本原理/系统概况---------------------------- -----4
§1.1 COP2000型计算机组成原理实验仪
§1.2 虚拟软件写出调试过程
§1.3 EDA编程/技术
§1.4 环境：
第二章 微程序控制器设计-------------------------------------------------6
§2.1 微程序控制器原理
§2.2 微程序控制器设计
第三章 指令系统设计-----------------------------------------------------10
§3.1 指令系统设计思想
指令系统流程图及微操作序列
水平型微指令格式设计
24个微命令意义
§3.2 微程序设计
第四章EDA编程/技术------------------------------------------------------17
§4.1EDA编程技术
§4.2应用程序举例
第五章 心得体会----------------------------------------------------------18
参考文献------------------------------------------------------------------19
系统简介/基本原理/系统概况
§1.1 COP2000型计算机组成原理实验仪
COP2000计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。实验平台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器W、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20个按键、字符式LCD、RS232口。
§1.2 虚拟软件写出调试过程
设计好指令系统后，将其以INS为后缀保存下来。同时把根据指令功能所编的程序在源程序窗口输入，并将其另存为以ASM为后缀的文件。做好了这些，对程序进行汇编，进入调试过程。
按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条指令时，数据是否按照设计的要求流动，寄存器的输入/输出状态是否符合设计要求，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作是否正确。这样，通过以上步骤对所设计的程序进行调试和修改，就能将所设计的程序一步步完善和正确起来。
§1.3 EDA编程/技术
EDA(Electronic Design Automation)中文意思是电子设计自动化
EDA 技术，就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。 利用 EDA 技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：① 用软件的方式设计硬件；② 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③ 设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④ 系统可现场编程，在线升级；⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。因此，EDA 技术是现代电子设计的发展趋势。
…………………………………………………………………………………………………………
参考文献
[1] 白中英.计算机组成原理[ B]. 北京：科学出版社，2003.8.
[2] 沈美明，温冬婵. IBM-PC汇编语言程序设计. 北京：清华大学出版社，2002.2.
[3] 南京伟福实业有限公司.伟福COP2000型计算机组成原理实验仪[M].
[4] 谭会生，张昌凡.EDA 技术及应用 西安：西安电子科技大学出版社，2001.9
[5] 包明，赵明富，陈渝光. EDA技术与数字系统设计 北京：北京航空航天大学出版社，2002.7
[6] 朱运利.EDA技术应用 北京：电子工业出版社,2004.7
本文20页1.12万余字
前言
“计算机原理”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，其目的在于使学生了解计算机单机系统的基本组成、工作原理，培养学生从事计算机硬件分析、应用、开发的能力， 为进一步学习以后的专业课打下坚实基础。该课程主要讲授单处理机系统的组成和工作原理，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，掌握微程序设计技术，增强对计算机系统各模块协同工作的认识，课程设计十分必要。本次课程设计主要是让学生通过设计系统的指令系统来进一步理解微程序控制器的设计思想和具体方法、步骤并掌握EDA技术并实现控制。
课程设计题目：微程序控制器的设计
一、目的：
1、巩固并深刻理解计算机组成原理实验箱整机结构和工作原理，熟悉EDA扩展板功能，掌握EDA技术，加深对计算机各模块协同工作的认识，以便实现控制。
2、熟悉微程序控制器组成、结构和工作原理，分析水平型微指令格式及控制字段中每一个微操作的含义，利用系统具备完全开放的特性，重新设计指令系统，掌握微程序控制器的设计思想和方法。
3、 培养学生独立地分析问题、解决问题能力。
二、内容：
首先利用实验系统COP2000具有完全开放的特性，由学生自行设计控制器微指令格式及定义，重新设计指令系统，要求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。
其次了解EDA扩展板功能，自学并掌握相关EDA技术，以实现EDA控制。
三、具体要求：
1、熟悉伟福COP2000型计算机组成原理实验仪，复习“计算机原理”课程所涉及的基础理论和基本技能，掌握微程序控制器的设计思想。
2、掌握虚拟软件的使用，学生自行设计指令系统，微程序的设计与调试可以在虚拟环境中进行。
3、自学并掌握相关EDA技术，了解EDA扩展板功能。
四、设计环境：
伟福COP2000型计算机组成原理实验仪，微机，EDA扩展板，虚拟软件
目录
第一章 系统简介/基本原理/系统概况---------------------------- -----4
§1.1 COP2000型计算机组成原理实验仪
§1.2 虚拟软件写出调试过程
§1.3 EDA编程/技术
§1.4 环境：
第二章 微程序控制器设计-------------------------------------------------6
§2.1 微程序控制器原理
§2.2 微程序控制器设计
第三章 指令系统设计-----------------------------------------------------10
§3.1 指令系统设计思想
指令系统流程图及微操作序列
水平型微指令格式设计
24个微命令意义
§3.2 微程序设计
第四章EDA编程/技术------------------------------------------------------17
§4.1EDA编程技术
§4.2应用程序举例
第五章 心得体会----------------------------------------------------------18
参考文献------------------------------------------------------------------19
系统简介/基本原理/系统概况
§1.1 COP2000型计算机组成原理实验仪
COP2000计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。实验平台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器W、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20个按键、字符式LCD、RS232口。
§1.2 虚拟软件写出调试过程
设计好指令系统后，将其以INS为后缀保存下来。同时把根据指令功能所编的程序在源程序窗口输入，并将其另存为以ASM为后缀的文件。做好了这些，对程序进行汇编，进入调试过程。
按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条指令时，数据是否按照设计的要求流动，寄存器的输入/输出状态是否符合设计要求，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作是否正确。这样，通过以上步骤对所设计的程序进行调试和修改，就能将所设计的程序一步步完善和正确起来。
§1.3 EDA编程/技术
EDA(Electronic Design Automation)中文意思是电子设计自动化
EDA 技术，就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。 利用 EDA 技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：① 用软件的方式设计硬件；② 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③ 设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④ 系统可现场编程，在线升级；⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。因此，EDA 技术是现代电子设计的发展趋势。
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参考文献
[1] 白中英.计算机组成原理[ B]. 北京：科学出版社，2003.8.
[2] 沈美明，温冬婵. IBM-PC汇编语言程序设计. 北京：清华大学出版社，2002.2.
[3] 南京伟福实业有限公司.伟福COP2000型计算机组成原理实验仪[M].
[4] 谭会生，张昌凡.EDA 技术及应用 西安：西安电子科技大学出版社，2001.9
[5] 包明，赵明富，陈渝光. EDA技术与数字系统设计 北京：北京航空航天大学出版社，2002.7
[6] 朱运利.EDA技术应用 北京：电子工业出版社,2004.7
