《计算机组成原理》课程设计指导书。
适用专业：计算机科学与技术课程设计时间：4周。
一、课程设计目的。
本课程设计是学生学习完《计算机组成原理》课程后，进行的一次全面的综合训练。通过课程设计，加深学生对计算机整机的综合理解，掌握微程序控制器的组成原理以及微程序的编制、调试技术及模型机设计的基本方法，强化设计能力和实验动手能力；
从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下教学要求：
1）每位同学从所给题目中任选一个（如自拟题目，需经教师同意），且必须独立完成课程设计，不能相互抄袭。
2）设计完成后，将所完成的作品交由老师检查。
3）要求写出一份详细的设计报告。
4）基于td-cma实验设备完成设计任务。
三、课程设计题目（任选其一）
题目。一、简单模型机的组成与程序运行。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个简单的计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
in r0in ->r0
sub 0dhr0 - 0dh] -r0，直接寻址。
shl r0将r0寄存器中的内容逻辑左移。
sta 0eh，r0 ；r0->[0eh]，直接寻址。
lda 0fh，r00fh]->r0，直接寻址。
lop: dec r0r0-1->r0
bzc exit当fc或fz为1时，转到exit
jmp lop
exit: out 0eh，r0 ；[0eh]->led，直接寻址。
0dh、0eh、0fh单元内容分别为03h、04h、02h。
题目。二、简单模型机的组成与程序运行。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个简单的计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
ldi r0, 12h ；立即数12h->r0
and 0dhr0 * 0dh] -r0，直接寻址。
shr将r0寄存器中的数据逻辑右移。
sta 0ehr0->[0eh]，直接寻址。
out 0eh0eh]>led，直接寻址。
lda 0fh0fh]->r0，直接寻址。
dec r0r0-1->r0
bzc exit当fc或fz为1时，转到exit
jmp 0bh0bh->pc，直接寻址。
exit:hlt
0dh、0eh、0fh单元内容分别为06h、07h、03h。
题目。三、复杂模型机的组成与程序运行。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
in r1，00h从端口00（in 单元）读入数据送r1
ldi r2，0fh将立即数0fh装入r2
and r1，r2r1*r2 ->r1
sta 01，[10h]，r1 ；r1->[10h]]，间接寻址。
out 40h，10h10h单元的内容在out 单元显示，直接寻址。
dec 12h12h单元内容减1，直接寻址。
lop: bzc exit
jmp lop
exit: hlt
10h、12h单元内容分别为12h、03h。
题目。四、复杂模型机的组成与程序运行。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
in r1，00h ；从端口00（in 单元）读入计数初值。
ldi r2, 60h
lop: lad 10，03h，r3 ；从mem 读入数据送r3，变址寻址，偏移量为03h
sub r3，r1
sta 10，03h，r3
dec r1
bzc result
jmp lop
result: out 40h，63h
halt60h、61h、62h、63h、64h、65h单元内容为05。
题目。五、复杂模型机的组成与程序运行。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
start: in 00h，r1
dec r1
bzc result为0 则跳转。
ldi r2，50h读入数据始地址。
lad r3，[ri]，00h从mem 读入数据送r3，变址寻址，偏移量为 00h
add [ri]00h，r3累加求和。
inc ri变址寄存加1，指向下一数据。
out 40h，[ri]00h和在out 单元显示。
jmp start跳转至start
result: hlt停机。
50h、51h、52h、53h、54h、55h单元内容分别为12h、34h、55h、23h、05h。
题目。六、带有中断处理能力的复杂模型机的组成与程序运行。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个具有类似x86的中断处理能力的复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据中断控制器8259以及模型机的工作原理，设计完成机器指令（包括主程序和中断子程序）以及相应的微程序，实现以下功能。
从in单元读入一个数据存于内存单元50h内，cpu每响应一次中断，50h单元的数据减1，并送到寄存器r1，并输出到out单元。
题目七 、带有dma控制功能的复杂模型机的组成与程序运行。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个带有dma处理能力的复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据dma控制器8237以及模型机的工作原理，设计完成机器指令和相应的微程序，实现以下功能。
从in单元读入一组数据存于内存单元50h开始的内存区域内，然后用dma传输方式将这些数据送到输出单元显示。
题目八典型i/o 接口8253 扩展设计实验。
基于td-cma 计算机组成原理教学实验系统，设计一个带有典型i/o 接口8253的复杂计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。根据模型机的的工作原理，设计完成机器指令和相应的微程序，实现以下功能。
用复杂模型机指令系统的in、out 指令来对外扩的8253 芯片进行操作。实验箱上8253 的gate0 已接为高电平，其余都以排针形式引出。根据实验要求编写机器指令和微程序实现以下功能：
从in单元读入数据，对8253 进行初始化，使其以in 单元数据n为计数初值，在out 端输出方波，8253 的输入时钟为系统总线上的xclk。
题目。九、加法器设计实验 （任选一）
1）掌握超前进位加法器的原理及其设计方法的基础上，利用td-cma 计算机组成原理教学实验系统的cpld单元或fpga单元，使用quartus ii 软件，使用原理图设计方式设计超前进位4位加法器，并进行验证。
2）掌握超前进位加法器的原理及其设计方法的基础上，利用td-cma 计算机组成原理教学实验系统的cpld单元或fpga单元，使用quartus ii 软件，使用vhdl语言设计超前进位加法器(位数不限制)。
题目。十、阵列乘法器设计实验
1）掌握阵列乘法器的原理及其设计方法的基础上，利用td-cma 计算机组成原理教学实验系统的cpld单元或fpga单元，使用quartus ii 软件，采用vhdl语言设计方法设计不带符号4 位二进制数乘法器。
2) 掌握阵列乘法器的原理及其设计方法的基础上，利用td-cma 计算机组成原理教学实验系统的cpld单元或fpga单元，，使用quartus ii 软件，使用原理图设计方式设计不带符号2 位二进制数乘法器。
题目十一算术运算部件的设计。
掌握运算器的原理及其设计方法的基础上，利用td-cma 计算机组成原理教学实验系统的cpld单元或fpga单元，，使用quartus ii 软件，使用原理图设计方式或vhdl语言设计方式实现一算术运算部件，实现两个8位二进制数的相加（a+b）、相减（a-b）、两个数加1（a+1，b+1），减1（a-1，b-1）。
题目十二逻辑运算部件的设计。
掌握阵运算器的原理及其设计方法的基础上，利用td-cma 计算机组成原理教学实验系统的cpld单元或fpga单元，，使用quartus ii 软件，使用原理图设计方式或vhdl语言设计方式实现一逻辑运算部件，实现两个8位二进制数的相与（ab）、相或（a+b）、异或（ab），数的取反。
四、课程设计考核方式。
课程设计成绩评定的依据有：设计文档资料、具体实现设计实现的实验线路以及课程设计考勤登记表，最后的评定成绩是由答辩成绩占40%，设计报告成绩占20%，平时成绩占40%组成。
平时成绩由以下几个方面组成：
1）出勤情况（20分）；
2）学生在课程设计过程中表现（20分）：
1、巩固和加深对基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。
2、根据题目需要选取参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的能力。通过独立思考，自主学习，深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。
3、严肃认真的工作作风和科学态度，具有团结协作精神，勇于战胜困难解决问题。通过课程设计实践，初步建立正确的生产和科研意识。
4、仪器设施的正确使用方法，学会简单电路的实验设计和整机指标测试方法，动手能力较强，能在教师指导下，完成任务。
5、熟悉题目有关的电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书要求编写设计说明书，能正确反映设计和实验成果，正确绘制电路图等。
设计报告成绩：
有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确（10分）；内容详实，与所设计实现的实验线路一致，并有较深入的分析（10分）；
五、验收的资料。
1）验收实验线路。
在实验室由指导教师当场验收，主要检查以下几个方面：线路的设计与连接是否正确，设计**是否正确，程序能否执行，结果是否正确等。
2）程序设计报告文档。
提交设计报告，设计报告中应包括：[任务描述]，[设计设备]，[设计原理和方法]，[**清单] （应含机器指令**、微程序流图和微程序**清单），[设计运行结果分析]（含出错原因分析），[设计小结]（即收获和体会）。另要以附表形式附上所设计实现的模型机结构框图和设计实现的电路的线路连接图。
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一 机械原理课程设计目的 通过机械原理课程设计，使同学掌握机构的位置 速度 加速度 静力学 动力学 惯性力平衡等方法，并能借助计算机实现机构的性能分析和该机构的运动 演示。从而了解机构的性能和特性。二 设计任务 1 根据机械原理课程设计选题，选定固定坐标系，用复数向量方法建立机构的位移方程以及各构件...