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《计算机组成与系统结构》 课程设计报告 报 告 题 目：RISC模型机的设计及实现 作者所在系部： 计算机科学与工程系 作者所在专业： 计算机科学与技术 作者所在班级： B08515 作 者 姓 名 ： 张 健 (31) 指导教师姓名： 杨 立 完 成 时 间 ： 2010-12-24 北华航天工业学院教务处制 目 录 目 录 1 内容摘要 2 关键词 2 课程设计任务书 3 第1章 绪论 4 1.1 设计地点 4 1.2 设计目的 4 1.3 设计内容 4 1.4 实验的环境： 4 第2章 基础知识 5 2.1 概述 5 2.2 主要技术要点 6 2.2.1 ALU部件 6 2.2.2. 存储体 6 2.2.3 控制器 6 第3章 系统设计与实现 7 3.1 模型机结构 7 3.2 程序设计原理 7 3.2.1 数据格式及指令格式 7 3.2.2 指令系统 8 3.3 机器指令设计 9 3.4 联机实验 10 3.4.1 实验连线 10 3.4.2 实验步骤 10 3.4.3 实验测试： 12 第4章 实验总结 13 参考资料 14 内容摘要 计算机系统是包括计算机硬件和软件的一个整体，两者不可分割，但处于不同的层次上。计算机系统的层次结构模型中，第0层是硬件内核(逻辑线路)，第1、2层是指令系统和实现该指令系统所采用的技术（组合逻辑技术、微程序控制技术、PLA控制技术），第3、4层为系统软件，第5层为应用软件，第6层是系统分析。计算机组成原理涉及到的是第0、1、2这3层。 本次计算机组成原理的课程设计主要是实现一个较完整的模型机，在实验中了解，熟悉完整的单台计算机基本组成原理，掌握计算机中数据表示方法、运算方法、运算器的组成、控制器的实现、存储器子系统的结构与功能、输入/输出系统的工作原理与功能。以及增强自己的动手能力。课设主要依托组成原理实验室设备EL-JY-II来完成的，在实验当中利用了实验设备厂商开发的工具以及部分源程序代码。在此说明。 在实验中我要感谢杨老师的辛勤付出，每天来到实验室指导我们进行实验，在此特别提出感谢。同时也要感谢我的搭档，正是我们相互配合完成了本次课程设计。 关键词 模型机，微指令，机器指令，地址，微地址，微代码 74LS181 ALU 74LS273 74LS244 6116 课程设计任务书 课题名称 复杂模型机系统设计及运行 完成时间 2010-12-24 指导教师 杨 立 职称 教 授 学生姓名 张健 班 级 B08515 总体设计要求和技术要点 掌握计算机五大功能部件的组成及功能，熟悉完整的单台计算机基本组成原理，掌握计算机中数据表示方法、运算方法、运算器的组成、控制器的实现、存储器子系统的结构与功能、输入/输出系统的工作原理与功能。 （1）利用实验设备平台构造完整的模型机； （2）利用运算器74LS181执行算术操作和逻辑操作； （3）运用随机存储器RAM以及地址和数据在计算机总线的传送关系，实现运算器和存储器协同工作，读写数据，检查结果是否正确； （4）应用微程序控制器，往EEPROM里任意写24位微代码，读出微代码并验证其正确性； （5）构造指令系统，定义至少10条机器指令，实现比较完整的模型机功能； （6）利用微程序控制器控制模型机运行，实现基于重叠和流水线技术的CPU技术。 工作内容及时间进度安排 总计2周： 1.12月17日：资料查阅、选题、系统总体设计 2.12月18日-12月24日：熟悉开发环境和工具，模块设计、代码编制 3.12月25日－28日：系统调试与运行，成果验收 4.12月28日：上交设计报告 课程设计成果 1.课程设计硬件系统及配套软件 2.课程设计报告书 第1章 绪论 本课程设计综合运用运算器、控制器、存储器、输入输出系统、总线等部件和辅助电路，完成一个较完整的模型计算机设计和实现（包括硬件和软件）。 1.1 设计地点 计算机组成原理实验室； 1.2 设计目的 通过课程设计对计算机组成和系统结构的基础知识进行全面的掌握，培养独立分析、研究、开发和综合设计画出模块框图：按从上到下的设计方法，将整个设计依功能划分成若干模块；并确定各个模块的输出、输入端口及要完成的功能。检查模块逻辑功能是否正确；EL-JY-II型计算机组成实验系统系统采用基板+扩展板（CPU板）形式系统公共部分如数据输入输出和显示、单片机控制与PC机通讯等电路放置在基板上，微程序控制器、运算器、各种寄存器、