内蒙古工业大学计算机组成及结构课程设计实验报告.pdfVIP

学校代码：10128 学 号：2012202010** 计算机组成与结构课 程设计说明书 题 目： 基于TD–CMA 实验教学系统的 模型计算机的设计与实现 学生姓名 ： *** 学 院 ： 信息工程学院 班 级 ： ***班 组 别 ： 第*组 指导教师 ： 董志学 王晓荣 武文红 2014年7 月10 日 《计算机组成与结构课程设计》任务书 一、设计题目 基于 TD –CMA 实验教学系统的模型计算机的设计与实现 二、设计目的 计算机组成与结构课程设计是 “计算机组成与结构”课程的后续设计性课程， 通过设计一台模型计算机，使学生更好地理解计算机组成与结构课程的基本内容， 掌握计算机设计与实现的基本方法，培养学生实验动手能力和创新意识，为以后进 行计算机应用系统的设计与开发奠定基础。 三、设计任务 在西安唐都科教仪器公司研发、生产的 TD –CMA 实验教学系统平台基础上， 设计一个 8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器,简单输入 ／输 出接口和设备。要求学生自己定义一套简单的指令系统，制定系统的设计方案和实 现方法。 在计算机组成原理与系统结构实验系统上搭建模型计算机系统，完成运算器、 微程序控制器的设计调试任务，并用所设计的指令系统编写一个实现简单功能的程 序，在搭建的模型机系统上输入、调试和运行程序。最后总结实验结果，完善所设 计的模型机系统方案和电路图，写出完整的设计报告。 四、实验设备和环境 实验设备： 1．计算机组成原理与系统结构实验箱 1台 2．PC 机 1台 软件环境： 1．操作系统： Windows XP 2．CMA （实验箱配套软件） 3．QuartusII4.2 五、设计内容和要求 根据设计任务的要求，结合时间进度安排和考核方面的因素，将本次设计内容 分为五个部分，各部分的具体设计内容和要求如下： 第一部分 模型计算机设计方案的制定 设计内容： 1．设计一个 8位模型计算机系统，包括运算器，微程序控制器，存储器、简单 输入 ／输出设备、时序和启停等电路； 2．画出系统组成框图，指出各个部分的功能和实现途径； 3．针对所设计的模型机系统，每组学生自己定义一套简单的指令系统，给出助 记符指令格式，分配指令的机器代码，指出指令的功能； 4．写出设计方案。 设计要求： 1．所设计的模型计算机系统为 8位模型机，运算器为 8位运算器，数据总线和 地址总线都为 8位，输入设备为 8位开关，输出设备为 8位发光二级管指示灯； 2．每组定义的指令系统为 6至 10 条指令，必须包含本组运算器特有运算功能 的指令，每组必须有两条以上指令与其他组不同； 3．每组提交设计方案，包括简单模型机的结构框图、指令系统、 第二部分 运算器的设计与调试 设计内容： 1.自定义运算器的功能； 2.使用 TD –CMA 实验教学系统提供的大规模可编程逻辑器件 CPLD （EMP1270）， 根据指令功能选择 （确定）相应的算逻运算，用原理图输入或 VHDL 硬件描述语言方 法进行设计，在 QuartusII软件中建立工程文件，实现相应功能； 3.在 “计算机组成原理与结构实验系统”上调试和完成运算器的设计工作； 设计要求： 1．认真阅读实验教材，了解实验所用仪器和设备的使用方法及注意事项； 2．了解电路原理图； 3. 了解 QuartusII软件环境； 4. 实现自定义运算器； 5. 提交在 QuartusII软件中建立的工程文件； 第三部分 微程序控制器的设计与调试 设计内容： 1．编写出实现自定义指令系统的微程序； 2．将所编写的微程序存储到控制存储器中； 3．在 TD –CMA 实验教学系统平台上调试和完成微程序控制器的设计