计算机组成原理专业课程设计方案报告书.doc

信息科学和技术学院计算机组成原理课程设计（实训）汇报书 题 目： 简单计算机系统设计和实现 专 业： 计算机应用于技术 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 设计时间：4月9日 4月13日目 录计算机组成原理课程设计（实训）汇报书11试验目标32试验内容33试验任务34设计过程44.1 框图44.2芯片分析54.3 测试步骤85 试验结果96课程设计问题及处理方案97心得体会118参考文件121试验目标1. 加深对冯诺依曼体系结构计算机组成及其各部分功效了解，深入建立整机概念。2. 加深对计算机数据通路了解，熟悉计算机指令系统、时序控制信号生成，完成一个简单计算机系统设计。3. 锻炼初步计算机系统分析和设计能力。4. 锻炼分析、定位和排除故障能力。2试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软件仿真功效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计算机系统。对关键数据流和控制流经过LED适时显示信息。3试验任务1. 此次课程设计关键基于PROTEUS软件进行模拟仿真，要求对软件本身功效及使用方法有一定了解；2. 要完成项目，需要使用各类芯片。要求学生自行搜索学习芯片相关知识，熟悉芯片功效及引脚图，掌握芯片接线方法。3. 画出自己所设计计算机系统原理框图和器件连接图，分析器件连接图中各器件不一样引脚功效，哪些能够固定连接，哪些需要经过外接信号来控制，和这些控制信号有效形式；4. 利用PROTEUS模拟仿真，布线、调试、验收。4设计过程4.1 框图 第一步 输出 74ls181 74ls181 寄存器 寄存器 输入第二步 74ls373 6116 输出74ls373 74ls373 输入4.2芯片分析74ls181: 74LS181管脚分配 74LS181输出端功效符号74LS181功效表以下表，其中符号“”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“和”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。 选择 M=1 逻辑操作 M=0 算术操作S3 S2 S1 S0Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0F=/A F=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=减1(2补)F=00 1 0 0F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0F=(/A*B+A*/B) F=A减B减1F=A减B0 1 1 1F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B1 0 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A *B加1 1 0 0 1F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加1 1 0 1 0F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1 F=A*BF=A*B减1F=A*B 1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A 加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A减1F=A 74LS181功效表 6116芯片 静态RAM-6116引脚功效及管脚定义图6116是2K*8位静态随机存放器芯片,采取CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗160mW,经典存取时间200ns,24线双列直插式封装.各引脚含义以下:A0-A10为地址线;CE是片选线;OE是读许可线;WE是写许可线.6116操作方法以下:CEOEWE方法D0-D7H*未选中高阻LLH读DoutLHL写DinLLL写Din静态RAM-6116 引脚功效及管脚定义图6116是2K*8位静态随机存放器芯片,采取CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗160mW,经典存取时间200ns,24线双列直插式封装.各引脚含义以下:A0-A10为地址线;CE是片选线;R是读许可线;W是写许可线. 6116引脚分配图 6116功效表 74ls373功效介绍: 74ls373是常见地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存放器，通常需要一块74ls373芯片.74ls373引脚图8D锁存器74LS373G为数据打入端：当G为“1”时，锁存器输出状态(1Q8Q)同输入状态(1D8D)；当G由“1”变“0”时，数据打入锁存器中74ls373引脚图8D锁存器74LS373G为数据打入端：当G为“1”时， 锁存器输出状态(1Q8Q)同输入状态(1D8D)；当G由“1”变“0”时，数据打入锁存器中。74LS373逻辑图74LS真值表4.3 测试步骤 两个八位数运算加入存放器后5 试验结果6116芯片 各引脚含义以下:A0-A10为地址线;CE是片选线;R是读许可线;W是写许可线.6116引脚分配图 6116功效表表 一 74181ALU功效表（分析时使用） 选择 M=1 逻辑操作 M=0 算术操作S3 S2 S1 S0Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0F=/A F=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=减1(2补)F=00 1 0 0F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0F=(/A*B+A*/B) F=A减B减1F=A减B0 1 1 1F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B1 0 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A *B加1 1 0 0 1F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加1 1 0 1 0F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1 F=A*BF=A*B减1F=A*B 1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A 加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A减1F=A表二 ALU 算术和逻辑运算试验结果LT1LT2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1（无进位）Cn= 0（有进位）1234H5678H0 0 0 0F=1234HF=1235HF=EDCBH0 0 0 1F=567CHF=567DHF=A983H0 0 1 0F=BBB7HF=BBB8HF=4448H0 0 1 1F=FFFFHF=0000HF=0000H0 1 0 0F=1238HF=1239HF=EDCFH0 1 0 1F=5680HF=5681HF=A987H0 1 1 0F=BBBBHF=BBBCHF=444CH0 1 1 1F=0003HF=0004HF=0004H1 0 0 0F=2464HF=2465HF=FFFBH1 0 0 1F=68ACHF=68ADHF=BBB3H1 0 1 0F=CDE7HF=CDE8HF=5678H1 0 1 1F=122FHF=1230HF=1230H1 1 0 0F=2468HF=2469HF=FFFFH1 1 0 1F=68B0HF=68B1HF=BBB7H1 1 1 0F=CDEBHF=CDECHF=567CH1 1 1 1F=1233HF=1234HF=1234H6课程设计问题及处理方案 碰到问题：1.缺乏了74LS373锁存器，造成无法控制数据输入。 2.实施STORE指令时，数据无法正常写入 处理方案 1.添加两个74LS373锁存器分别控制两个数据输入，能够经过控制CE，LE电 平信号来控制。 2.在一次检验各条件实施情况时，发觉有两条指令实施有问题，其中之一就是STORE 指令，发觉数据无法正常写入，列入本想向0000地址写入数据10001001，不过在检验时发觉0000地址存不是10001001，而是11111111，以后发觉不管往该地址存什么数据，结果全部是11111111不变，于是我们认为是数据并未写入，于是检验了指令实施过程，最终发觉在微程序控制上有问题，当6116在写时，373分开，然后结果就正确了。7心得体会8参考文件1 苏家健,曹柏荣,汪志锋.单片机原理及应用技术.北京：高等教育出版社,2 秦磊华，吴非，莫正坤.计算机组成原理 .北京 ：清华大学出版社，3 袁春风编著. 计算机组成和系统结构. 北京大学出版社，