基于微程序控制器的简易计算机系统设计与实现.doc

简介：
本文档探讨了基于微程序控制器的简易计算机系统的构建方法，并详细描述了其设计和实现过程。 课程设计任务书 一、设计题目 基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现 二、设计内容 本项目要求学生根据所学知识自行规划并完成一个简单的计算机系统的总体结构、指令集以及时序信号的设计，利用FPGA及其相关外围设备来构建模型机整机。具体而言，该模型机能支持自动及单步运行模式，并能够正确执行存储于主存中的程序；同时通过LED显示主要数据流和控制信息以供观察与调试之用。此外，在EDA软件的支持下对所设计的各部件进行仿真分析及功能验证。 三、设计要求 1. 指令系统需涵盖算术运算指令、逻辑操作指令以及存储器读写等基本类型。 2. 数据寻址方式应包括立即数寻址，直接寻址，隐含寻址和寄存器间接寻址，并支持顺序执行与跳转两种程序控制方法。 3. 至少设计10条以上的有效机器指令并确保其能够被正确地编译及执行。 四、设计流程 1. 根据课程指导书制定详细的设计方案； 2. 绘制模型机系统原理图和器件连接图，并分析各引脚功能，确定哪些需要硬连线固定而哪些需通过微程序控制。 3. 描述每条指令的时序过程并列出所需的全部控制信号。 4. 设计用于实现这些指令操作的控制器（可以是微程序或硬件布线形式）。 5. 完成线路布局、调试及最终验收工作； 6. 撰写课程设计报告，总结项目经验。 五、成绩评定 根据学生的出勤情况、设计过程中的表现和成果以及提交的设计文档质量进行综合评价。其中设计方案与实现效果占总分的70%，而书面报告则占据剩余30%的比例；最终得分分为不及格、及格、中等、良好和优秀五个等级，对于超出基本要求且具有创新性的额外功能设计可以酌情加分。 六、设计报告要求 课程设计报告需包含以下内容：题目简介，实验目的与设备清单，原理说明及其具体内容描述，详细的设计步骤记录以及遇到的问题解决方案。此外还需提供相关的图表如数据通路图等来辅助解释，并在总结部分简述整体项目概况和个人心得体会。文档应保证文字表达流畅、信息准确完整且书写整洁；采用专用设计报告模板打印于A4纸上双面输出。 七、时间安排 整个课程设计周期为两周，具体如下： 第一天：实验室布置任务并集中讲解。 第二天至第三天：学生自行设计方案，并熟悉所用芯片型号和功能测试； 第四日至第十日：在实验室进行调试直至完成验收工作； 八、主要参考文献 秦磊华, 王小兰. 计算机组成原理实验指导及课程设计指导书(基于EDA平台). 武汉: 华中科技大学出版社，2010年. 秦磊华, 吴非, 莫正坤.计算机组成原理. 北京：清华大学出版社，2011年. DAVID A.PATTERSON (美) 计算机组成与设计硬件/软件接口(原书第3版).北京: 机械工业出版社, 2007年. 袁春风 编著. 计算机组成与系统结构. 北京：清华大学出版社，2011年. 目录 1、课程设计概述 1.1 设计目的 1.2 设计任务 1.3 设计要求 2、实验原理与环境 2.1 实验原理 2.2 实验环境 3、总体方案设计 3.1 需求分析 3.2 硬件设计 3.3 软件设计 4、详细设计与实现 4.1 所选芯片 4.2 硬件实现 4.3 软件实现 5、实验过程与调试 5.1 模拟仿真 5.2 主要故障及解决办法 6、设计总结和心得体会 6.1 设计总结 6.2 心得体会 参考文献