計算機(jī)組成原理課程設(shè)計(實(shí)訓(xùn))報告書

信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院《計算機(jī)組成原理》課程設(shè)計（實(shí)訓(xùn)）報告書題目：簡單模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)專業(yè)：班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：設(shè)計時間：2012年4月16~2012年4月20號

目錄《計算機(jī)組成原理》課程設(shè)計（實(shí)訓(xùn)）報告書 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)計過程 3-64.1設(shè)計方案 44.2設(shè)計步驟 5-65實(shí)驗(yàn)結(jié)果 76課程設(shè)計問題及解決方案 87心得體會 88參考文獻(xiàn) 9

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚︸T·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機(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）加深對計算機(jī)數(shù)據(jù)通路的理解，熟悉計算機(jī)指令系統(tǒng)、時序控制信號的生成，完成一個簡單計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計。（3）鍛煉初步的計算機(jī)系統(tǒng)分析和設(shè)計能力。（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)計指導(dǎo)書的要求，制定出設(shè)計方案；（2）畫出自己所設(shè)計計算機(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，哪些需要通過外接信號來控制，以及這些控制信號的有效形式；（3）利用PROTEUS模擬仿真，布線、調(diào)試、驗(yàn)收；（4）課程設(shè)計報告和總結(jié)。3實(shí)驗(yàn)任務(wù)基于馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，架構(gòu)一個簡單計算機(jī)系統(tǒng)。在設(shè)計過程中，利用PROTEUS軟件的仿真功能進(jìn)行仿真分析及調(diào)試定位，最終生成一個能完成簡單指令及運(yùn)算的計算機(jī)系統(tǒng)。對主要的數(shù)據(jù)流和控制流通過LED適時顯示信息。4設(shè)計過程4.1設(shè)計方案4.1.1設(shè)計原理框圖輸出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)寄存器存儲器存儲器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)計所用芯片芯片名稱功能設(shè)計中的角色6116存儲數(shù)據(jù)存儲器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)計步驟4.2.1設(shè)計輸入部分開關(guān)控制數(shù)據(jù)的輸入分別對應(yīng)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端D0~D7，其中74LS273為防止數(shù)據(jù)沖突而加的存儲器它的讀使能端OE控制當(dāng)為低電平時不能輸入數(shù)據(jù)，其引腳連接如圖。4.2.2設(shè)計存儲器部分A0~A3為地址輸入端分別對應(yīng)地址寄存器74LS161的Q0~Q3口并由CLK發(fā)出時鐘脈沖輸入地址，讀寫線WE,CE分別接開關(guān)控制高低電平，低電平有效，其他口全屏蔽掉4.2.3設(shè)計運(yùn)算器部分4.2.4設(shè)計輸出部分?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,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)計完整的數(shù)據(jù)通路5實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.1實(shí)驗(yàn)測試過程輸入過程把存儲器地址74LS244的OE口置為低電平為讀用開關(guān)調(diào)節(jié)表示二進(jìn)制數(shù)輸入送存儲器首先從地址寄存器74LS161的CLK給一個地址脈沖并由Q0-Q3口傳給存儲器6116的A0-A3口，把WE置為低電平使存儲器為讀狀態(tài)從存儲器中取出數(shù)據(jù)送到運(yùn)算器中運(yùn)算當(dāng)送入一個數(shù)據(jù)時我們把數(shù)據(jù)寄存器的OE置為低電平寫入數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)鎖存LE置低電平，當(dāng)又輸入一個數(shù)據(jù)時做法如上，調(diào)節(jié)第二個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)過多次的數(shù)據(jù)檢測這個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)計問題及解決方案6.1鬼火現(xiàn)象的產(chǎn)生和解決一、產(chǎn)生：兩個數(shù)據(jù)寄存器74LS371的讀使能端OE置低電平時出現(xiàn)鬼火現(xiàn)象，這時我們可以發(fā)現(xiàn)LED顯示一亮一滅。解決方案：把其中一個數(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低，低對高的接法。6.2芯片的排版和芯片間的連線產(chǎn)生：設(shè)計需要多個芯片，而需要把這些都能順暢的連接起來和排版好。解決方案：多次的擺放和無數(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)行時不知道結(jié)果是否正確解決方案：請教老師和同學(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)對不對，第二就是檢查微地址顯示的對不對和二極管的顯示。7心得體會通過這次課程設(shè)計，加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。我終于知道了只有親自動手才能過學(xué)到知識的道理！

在設(shè)計過程中，經(jīng)常會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)在這上面的時間用去很多。我沉得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。

平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實(shí)踐讓我們對各個元件映像深刻。認(rèn)識來源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個期末測試之后的課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。

此次課程設(shè)計，學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機(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)的無私幫助！8參考文獻(xiàn)《計算機(jī)組成原