計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)(實(shí)訓(xùn))報(bào)告書(shū)

信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)（實(shí)訓(xùn)）報(bào)告書(shū)題目：簡(jiǎn)單模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年4月16~2012年4月20號(hào)

目錄《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)（實(shí)訓(xùn)）報(bào)告書(shū) 11實(shí)驗(yàn)?zāi)康?32實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 33實(shí)驗(yàn)任務(wù) 34設(shè)計(jì)過(guò)程 3-64.1設(shè)計(jì)方案 44.2設(shè)計(jì)步驟 5-65實(shí)驗(yàn)結(jié)果 76課程設(shè)計(jì)問(wèn)題及解決方案 87心得體會(huì) 88參考文獻(xiàn) 9

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)組成及其各部分功能的理解，進(jìn)一步建立整機(jī)的概念。（2）加深對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通路的理解，熟悉計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)、時(shí)序控制信號(hào)的生成，完成一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（3）鍛煉初步的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)能力。（4）鍛煉分析、定位和排除故障的能力。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)的要求，制定出設(shè)計(jì)方案；（2）畫(huà)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(guò)外接信號(hào)來(lái)控制，以及這些控制信號(hào)的有效形式；（3）利用PROTEUS模擬仿真，布線、調(diào)試、驗(yàn)收；（4）課程設(shè)計(jì)報(bào)告和總結(jié)。3實(shí)驗(yàn)任務(wù)基于馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，架構(gòu)一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用PROTEUS軟件的仿真功能進(jìn)行仿真分析及調(diào)試定位，最終生成一個(gè)能完成簡(jiǎn)單指令及運(yùn)算的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。對(duì)主要的數(shù)據(jù)流和控制流通過(guò)LED適時(shí)顯示信息。4設(shè)計(jì)過(guò)程4.1設(shè)計(jì)方案4.1.1設(shè)計(jì)原理框圖輸出LED顯示模塊輸出LED顯示模塊74L3S27鎖存器74L3S27鎖存器74LS181運(yùn)算器74LS181運(yùn)算器74LS181運(yùn)算器74LS181運(yùn)算器74LS373數(shù)據(jù)寄存器74LS373數(shù)據(jù)寄存器74LS373數(shù)據(jù)寄存器74LS373數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器611674ls161地址輸入74ls161地址輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出4.1.2設(shè)計(jì)所用芯片芯片名稱功能設(shè)計(jì)中的角色6116存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器74LS161輸入地址地址寄存器74LS373暫存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寄存器74LS181進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算運(yùn)算器（ALU）74LS273鎖存數(shù)據(jù)鎖存器4.2設(shè)計(jì)步驟4.2.1設(shè)計(jì)輸入部分開(kāi)關(guān)控制數(shù)據(jù)的輸入分別對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入端D0~D7，其中74LS273為防止數(shù)據(jù)沖突而加的存儲(chǔ)器它的讀使能端OE控制當(dāng)為低電平時(shí)不能輸入數(shù)據(jù)，其引腳連接如圖。4.2.2設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器部分A0~A3為地址輸入端分別對(duì)應(yīng)地址寄存器74LS161的Q0~Q3口并由CLK發(fā)出時(shí)鐘脈沖輸入地址，讀寫(xiě)線WE,CE分別接開(kāi)關(guān)控制高低電平，低電平有效，其他口全屏蔽掉4.2.3設(shè)計(jì)運(yùn)算器部分4.2.4設(shè)計(jì)輸出部分?jǐn)?shù)據(jù)又?jǐn)?shù)據(jù)寄存器送往運(yùn)算器A0~A7口然后由F0~F3口輸出送往鎖存器數(shù)據(jù)輸入端D0~D7,Q0~Q7口連接LED顯示模塊顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)1腳為高電平時(shí),11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存，M為低電平有效。數(shù)據(jù)的運(yùn)算由運(yùn)算器74LS181的S0~S3和進(jìn)位CN，運(yùn)算判斷M控制。4.2.5設(shè)計(jì)完整的數(shù)據(jù)通路5實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.1實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程輸入過(guò)程把存儲(chǔ)器地址74LS244的OE口置為低電平為讀用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)表示二進(jìn)制數(shù)輸入送存儲(chǔ)器首先從地址寄存器74LS161的CLK給一個(gè)地址脈沖并由Q0-Q3口傳給存儲(chǔ)器6116的A0-A3口，把WE置為低電平使存儲(chǔ)器為讀狀態(tài)從存儲(chǔ)器中取出數(shù)據(jù)送到運(yùn)算器中運(yùn)算當(dāng)送入一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)我們把數(shù)據(jù)寄存器的OE置為低電平寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)鎖存LE置低電平，當(dāng)又輸入一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)做法如上，調(diào)節(jié)第二個(gè)74LS373（4）輸出由查表可知：我們可以控制這些口做算術(shù)運(yùn)算，然后調(diào)節(jié)74LS273鎖存器的數(shù)據(jù)鎖存clk置高電平，并把M置低電平，最后又LED顯示數(shù)據(jù)結(jié)果5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終檢查經(jīng)過(guò)多次的數(shù)據(jù)檢測(cè)這個(gè)仿真圖是合理的可以做兩位數(shù)據(jù)的加減運(yùn)算，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)2+3時(shí)得出的結(jié)果和運(yùn)算的一樣，并可以正常顯示。6課程設(shè)計(jì)問(wèn)題及解決方案6.1鬼火現(xiàn)象的產(chǎn)生和解決一、產(chǎn)生：兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器74LS371的讀使能端OE置低電平時(shí)出現(xiàn)鬼火現(xiàn)象，這時(shí)我們可以發(fā)現(xiàn)LED顯示一亮一滅。解決方案：把其中一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器74LS373的讀使能端置低搞定平，把它關(guān)掉。二、產(chǎn)生：數(shù)據(jù)不能正常顯示，數(shù)據(jù)的輸入和輸出不符合。解決方案：數(shù)據(jù)寄存器與運(yùn)算器采取交叉連接法高對(duì)低，低對(duì)高的接法。6.2芯片的排版和芯片間的連線產(chǎn)生：設(shè)計(jì)需要多個(gè)芯片，而需要把這些都能順暢的連接起來(lái)和排版好。解決方案：多次的擺放和無(wú)數(shù)次的連接線，使芯片更順暢、更清楚的連接在一起和更整齊的擺放。6.3在單步運(yùn)行時(shí)不知道結(jié)果是否正確解決方案：請(qǐng)教老師和同學(xué)討論，第一看總線上面的二極管顯示和程序上送往總線上的數(shù)對(duì)不對(duì)，第二就是檢查微地址顯示的對(duì)不對(duì)和二極管的顯示。7心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。我終于知道了只有親自動(dòng)手才能過(guò)學(xué)到知識(shí)的道理！

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。

平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映像深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。

此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問(wèn)題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。

在此，感謝曾老師的細(xì)心指導(dǎo)，也同樣謝謝其他各組同學(xué)的無(wú)私幫助！8參考文獻(xiàn)《計(jì)算機(jī)組成原