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计算机组成原理课程设计-简单计算机系统设计与实现
南昌大学
信息科学与技术学院
《计算机组成原理》课程设计(实训)报告书
题 目: 简单计算机系统设计与实现
专 业: 计算机科学与技术
班 级: 1012
姓 名: 沈智
学 号: 12
指导老师: 吕 准
设计时间:2012年4月9日~ 2012年4月13日
目 录
《计算机组成原理》课程设计(实训)报告书…………1
1.实验目的…………………………………………………3
2.实验内容…………………………………………………3
3.实验任务…………………………………………………3
4.设计过程…………………………………………………4
4.1 需求分析…………………………………………6
4.2功能分析…………………………………………6
4.3所用器件分析……………………………………7
4.4测试步骤…………………………………………11
5.实验结果…………………………………………………12
6. 课程设计问题及解决方案… …………………………13
7.心得体会…………………………………………………14
8.参考文献…………………………………………………15
1实验目的
加深对冯·诺依曼体系结构计算机组成及其各部分功能的理解,进一步建立整机的概念。
加深对计算机数据通路的理解,熟悉计算机指令系统、时序控制信号的生成,完成一个简单计算机系统的设计。
锻炼初步的计算机系统分析和设计能力。
锻炼分析、定位和排除故障的能力。
2实验内容
基于冯·诺依曼体系结构,架构一个简单计算机系统。在设计过程中,利用PROTEUS软件的仿真功能进行仿真分析及调试定位,最终生成一个能完成简单指令及运算的计算机系统。对主要的数据流和控制流通过LED适时显示信息。
3实验任务
根据课程设计指导书的要求,制定出设计方案;
画出自己所设计计算机系统的原理框图和器件连接图,分析器件连接图中各器件不同引脚的功能,哪些可以固定连接,哪些需要通过外接信号来控制,以及这些控制信号的有效形式;
利用PROTEUS模拟仿真,布线、调试、验收;
课程设计报告和总结。
4设计过程
4.1 需求分析
在本次课程设计中,我们需要根据计算机的各个部件先画出简单的框图和总体设计的框图,然后在框图的基础上选择适当的芯片实现各自的功能,在这次计算机系统设计中,主要是先实现运算器部分,保证运算的正确性,然后设计存储部分。
4.1.1.简单框图如下:
:
4.1.2.总体设计框图如下:
4.2 功能分析
在这个计算机系统中,运用了计算机所能识别的二进制形式进行简单加减运算,实现将二进制程序存入内存的芯片中,然后开始执行检测,通过开关输入数据,并给其地址,存入存储器中,再输入第二个数时,同样存入存储器,经调试LED显示运算结果也保存入存储器中。
本次指令设计格式遵循常见指令格式设计原则,机器指令总共占8位,其中四位为操作码,低四位为操作数地址ADDR,见下表描述:
指令格式编码及其格式说明如下:
4.3 所用器件分析
4.3.1.芯片74LS373:
带三态缓冲输出的8D触发器,1D~8D为8个输入端,1Q~8Q为8个输出端。G是数据锁存控制端;当G=1时,锁存器输出端同输入端;当G由“1”变为“0” 时,数据输入锁存器中,OE为输出允许端;当OE=“0”时,三态门打开;当OE=“1”时,三态门关闭,输出呈高阻状态。1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态);当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态。
锁存端LE 由高变低时,输出端8 位信息被锁存,直到LE 端再次有效。 当三态门使能信号OE为低电平时,三态门导通,允许Q0~Q7输出,OE为高电平时,输出悬空。当74LS373用作地址锁存器时,应使OE为低电平,此时锁存使能端C为高电平时,输出Q0~Q7 状态与输入端D1~D7状态相同;当C发生负的跳变时,输入端D0~D7 数据锁入Q0~Q7。51单片机的ALE信
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