2023年計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書修訂版

華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院［計(jì)算機(jī)組成原理］［課程設(shè)計(jì)任務(wù)書］課程設(shè)計(jì)任務(wù)書計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課。本課程力圖以“培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力”為目的，貫徹“強(qiáng)調(diào)軟/硬件關(guān)聯(lián)與協(xié)同、以CPU設(shè)計(jì)為核心/層次化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組織思緒,有效地增強(qiáng)對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)”。課程設(shè)計(jì)是學(xué)完該課程并進(jìn)行了多個(gè)單元實(shí)驗(yàn)后，綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí),并結(jié)合在單元實(shí)驗(yàn)中所積累的計(jì)算機(jī)部件設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，設(shè)計(jì)出一臺(tái)具有自己指令系統(tǒng)的簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能在基于EDA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上運(yùn)營一段程序，通過檢查程序結(jié)果的對(duì)的性來判斷所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)的性。課程設(shè)計(jì)屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，不僅鍛煉學(xué)生簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，并且通過進(jìn)行主機(jī)系統(tǒng)底層電路的實(shí)現(xiàn)、故障分析與定位、系統(tǒng)調(diào)式等環(huán)節(jié)的鍛煉,進(jìn)一步提高了學(xué)生分析和解決問題的能力。1.課程設(shè)計(jì)題目課程設(shè)計(jì)的重要任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)樸的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并調(diào)試通過。圍繞這一重要目的，課程設(shè)計(jì)的題目可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)方式、所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從下列備選題中選取,也可以自己命題。1）基于微程序控制器的簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2）基于硬布線控制器的簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3）基于微程序控制和硬布線相結(jié)合的簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4）支持流水線的簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5）基于總線結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6）基于專用通路結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)7）基于FPGA的簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2、簡(jiǎn)樸計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目的是設(shè)計(jì)模型機(jī)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和時(shí)序信號(hào)。運(yùn)用EDA軟件對(duì)該模型機(jī)系統(tǒng)中的部件功能進(jìn)行仿真分析和功能驗(yàn)證后，將部分電路下載到FPGA,并與適當(dāng)?shù)耐鈬骷ㄉ婕安糠中酒?、輸?輸出開關(guān)、LED顯示等）相配合，實(shí)現(xiàn)模型機(jī)的整機(jī)系統(tǒng)。規(guī)定所設(shè)計(jì)的整機(jī)系統(tǒng)能支持自動(dòng)和單步運(yùn)營方式，能對(duì)的地執(zhí)行存放在主存中的程序的功能，對(duì)重要的數(shù)據(jù)流和控制流通過LED適時(shí)顯示信息。3、重要技術(shù)指標(biāo)1）支持算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)器讀寫、寄存器間數(shù)據(jù)傳送等幾類指令；2）支持立即數(shù)尋址、直接尋址、隱含尋址、寄存器尋址等幾種基本的數(shù)據(jù)尋址方式和順序?qū)ぶ贰⑻S尋址兩種指令的尋址方式；3）支持10條以上的指令；4）能運(yùn)營由自己所是設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)構(gòu)成的一段程序,程序執(zhí)行功能對(duì)的。4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定1）根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的規(guī)定，制定出設(shè)計(jì)方案；2）畫出自己所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的原理框圖和器件連接圖，分析器件連接圖中各器件不同引腳的功能，哪些可以固定連接，哪些需要通過微程序來控制，以及這些控制信號(hào)的有效形式；3）畫出各指令的指令周期流程圖和所需要的控制信號(hào)；4）設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)指令功能的微程序控制器或硬布線控制器；5）布線、調(diào)試、驗(yàn)收；6）課程設(shè)計(jì)報(bào)告和總結(jié)。5.課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)估1）評(píng)估成績(jī)根據(jù)考核、課程設(shè)計(jì)的過程、課程設(shè)計(jì)的效果、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的質(zhì)量等幾部分組成；2）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)過程和結(jié)果占70%,報(bào)告和圖紙部分占30%;3）課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)估等級(jí)為不及格、及格、中、良好、優(yōu)秀五級(jí),具體的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)見評(píng)分規(guī)則；4）對(duì)基本功能進(jìn)行擴(kuò)展或設(shè)計(jì)具有非常鮮明的特性和一定限度的創(chuàng)新，可根據(jù)實(shí)際情況加分。6、對(duì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)定1）課程設(shè)計(jì)報(bào)告是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計(jì)成果的載體，重要內(nèi)容涉及：設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)目的、設(shè)備器材、設(shè)計(jì)原理及內(nèi)容、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、碰到的問題及解決方法、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)等。2）在適當(dāng)位置配合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理圖、數(shù)據(jù)通路圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖、微指令代碼表等圖表進(jìn)行說明。應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容對(duì)的完整，書寫工整，裝訂整齊。3）設(shè)計(jì)總結(jié)部分重要寫本人工作簡(jiǎn)介以及設(shè)計(jì)體會(huì)，涉及通過課程設(shè)計(jì)學(xué)到了什么，哪里碰到了困難，解決的辦法以及此后的目的。4）為統(tǒng)一格式和規(guī)定，課程設(shè)計(jì)報(bào)告一般采用《計(jì)算機(jī)組成原理》專用設(shè)計(jì)報(bào)告模板。采用A4紙雙面打印，除框圖外需附下載的設(shè)計(jì)圖以及微指令控制點(diǎn)圖。.特別強(qiáng)調(diào)1）不能帶電插拔導(dǎo)線！2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中不能插拔下載電纜！3）不能插拔其它實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的FPGA芯片！.課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排課程設(shè)計(jì)的總體時(shí)間為2周，總體安排如下：1）第一天:到實(shí)驗(yàn)室布置任務(wù)和集中講解。2）第二天:學(xué)生自己設(shè)計(jì)，選擇并熟悉自己所要的芯片3）第三天:領(lǐng)取導(dǎo)線和芯片，進(jìn)行芯片功能測(cè)試,在此基礎(chǔ)上修改完善原設(shè)計(jì)方案。4）第四天到第十天:實(shí)驗(yàn)室調(diào)試調(diào)試、驗(yàn)收（期間根據(jù)實(shí)際情況加開1?2個(gè)晚班）。驗(yàn)收采用分步驗(yàn)收方法，以適合各種層次的學(xué)生，不斷提高學(xué)生動(dòng)手能力。分為:數(shù)據(jù)通路驗(yàn)收，手動(dòng)控制（單步）驗(yàn)收，自動(dòng)控制驗(yàn)收，程序運(yùn)營驗(yàn)收，擴(kuò)展功能驗(yàn)收。參考文獻(xiàn)：[1]秦磊華，王小蘭.計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（基于EDA平臺(tái)）.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2023年.[2]秦磊華，吳非，莫正坤.計(jì)算機(jī)組成原理.北京:清華大學(xué)出版社,2023年.[3]DAVIDA.PATTERSON（美）.計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)硬件/軟件接口（原書第3版）.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2023年.[4]袁春風(fēng)編著.計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu).北京:清華大學(xué)出版社，2023年.15]張志剛，F(xiàn)PGA與SOPC設(shè)計(jì)教程一DE2實(shí)踐.西安：電子科技大學(xué)出版社,2023國內(nèi)外外著名大學(xué)的相關(guān)網(wǎng)站：II]?cs61c/su08/⑵~cs150/sp()