2024年4月27日发(作者：)
计算机组成原理第五版课程设计
一. 课程设计简介
本次课程设计的主要目的是通过设计一个单周期CPU的过程，来加
深学生们对计算机组成原理的理解。帮助学生们深入了解计算机各个
方面的组成，并且通过实际操作提升学生们的实践能力。
二. 课程设计要求
1. 设计一个单周期CPU，实现ADD、SUB、AND、OR、XOR、SLT、
LW、SW、BEQ、J(AL)、JR(AL)等主要指令的功能。
2. 根据指定的指令集格式，编写CPU的控制信号表，完成
CPU控制单元的设计。
3. 根据CPU的控制信号表和指令集不能实现的控制信号，补
充编写控制信号的逻辑运算式，实现CPU控制单元的完整设计。
4. 写出至少两个汇编程序进行测试，并且能够成功运行。
5. 初步完成CPU的时序分析和电路设计，了解并掌握CPU因
时序错误等因素产生故障的处理方法。
三. 课程设计具体步骤
1. 设计指令集。
1
首先根据要求的指令集格式，设计满足要求的指令集。需要考虑指
令的功能和操作码，同时考虑指令集的扩展性，可以在原有的指令集
架构上扩展更多指令。
2. 编写控制信号表。
在正确完成指令集设计的基础上，根据指令集的功能和操作码，编
写控制信号表。在表格中列出各个控制信号的代表意义以及对应的运
算式。根据表格进行CPU控制单元的设计。
3. 设计数据通路。
在控制单元的基础上，设计数据通路，主要包括寄存器、ALU、存
储器等部件，同时考虑数据分离和运算结果写回等问题。
4. 补全控制信号逻辑。
在完成CPU的基础功能实现之后，对于一些指令集不包含的信号，
需要重新编写逻辑，完善控制信号的设计。
5. 写出测试程序。
为了验证CPU的正确性，需要编写测试程序来测试CPU的各个功能。
在编写测试程序时要严格按照调试过程进行，分析程序执行过程中寄
存器、存储器中数据的变化。
6. 完善时序分析和电路设计。
2
在测试程序验证CPU的功能之后，还需要对CPU进行时序分析，并
对电路进行完善的设计，了解CPU的因时序错误等因素产生故障的处
理方法。
四. 结论
计算机组成原理是以计算机的各个组成部分为基础，对计算机系统
的结构、功能、性能和接口等知识进行探讨的课程。通过本次单周期
CPU的设计，学生们正确理解计算机各部件的组成和互连方式，掌握
CPU的设计方法和计算机系统的主要知识，提供对计算机工作原理的深
刻理解。希望学生们能够在以后的学习中，积极应用本课程设计所学
的知识，深入了解计算机领域的各种前沿技术，为成为一名优秀的计
算机工程师打下坚实的基础。
3
发布者：admin，转转请注明出处：http://www.yc00.com/web/1714181111a2397312.html
评论列表（0条）