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 1
1试验目标 3
2试验内容 3
3试验任务 3
4设计过程 4
4.1 框图 4
4.2芯片分析 5
4.3 测试步骤 8
5 试验结果 9
6课程设计问题及处理方案 9
7心得体会 11
8参考文件 12

1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 S0
Cn=1（无进位）
Cn=0（有进位）
0 0 0 0
F=/A
F=A
F=A加1
0 0 0 1
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
0 0 1 0
F=/A*B
F=A+/B
F=(A+/B)加1
0 0 1 1
F=0
F=减1(2补)
F=0
0 1 0 0
F=/(A*B)
F=A加A*/B
F=A加A*/B加1
0 1 0 1
F=/B
F=(A+B)加A*/B
F=(A+B) 加A*/B加1
0 1 1 0
F=(/A*B+A*/B)
F=A减B减1
F=A减B
0 1 1 1
F=A*/B
F=A*/B减1
F=A*/B
1 0 0 0
F=/A+B
F=A加A*B
F=A加A *B加1
1 0 0 1
F=/(/A*B+A*/B)
F=A加B
F=A加B加1
1 0 1 0
F=B
F=(A+/B)加A*B
F=(A+/B)加A*B加1
1 0 1 1
F=A*B
F=A*B减1
F=A*B
1 1 0 0
F=1
F=A加A
F=A加A 加1
1 1 0 1
F=A+/B
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
1 1 1 0
F=A+B
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
1 1 1 1
F=A
F=A减1
F=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(1Q～8Q)同输入状态(1D～8D)；当G由“1”变“0”时，数据打入锁存器中
74ls373引脚图

8D锁存器74LS373
G为数据打入端：当G为“1”时， 锁存器输出状态(1Q～8Q)同输入状态(1D～8D)；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 S0
Cn=1（无进位）
Cn=0（有进位）
0 0 0 0
F=/A
F=A
F=A加1
0 0 0 1
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
0 0 1 0
F=/A*B
F=A+/B
F=(A+/B)加1
0 0 1 1
F=0
F=减1(2补)
F=0
0 1 0 0
F=/(A*B)
F=A加A*/B
F=A加A*/B加1
0 1 0 1
F=/B
F=(A+B)加A*/B
F=(A+B) 加A*/B加1
0 1 1 0
F=(/A*B+A*/B)
F=A减B减1
F=A减B
0 1 1 1
F=A*/B
F=A*/B减1
F=A*/B
1 0 0 0
F=/A+B
F=A加A*B
F=A加A *B加1
1 0 0 1
F=/(/A*B+A*/B)
F=A加B
F=A加B加1
1 0 1 0
F=B
F=(A+/B)加A*B
F=(A+/B)加A*B加1
1 0 1 1
F=A*B
F=A*B减1
F=A*B
1 1 0 0
F=1
F=A加A
F=A加A 加1
1 1 0 1
F=A+/B
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
1 1 1 0
F=A+B
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
1 1 1 1
F=A
F=A减1
F=A
表二 ALU 算术和逻辑运算试验结果
LT1
LT2
S3S2S1S0
M=0（算术运算）
M=1（逻辑运算）
Cn=1（无进位）
Cn= 0（有进位）

1234H
5678H
0 0 0 0
F=1234H
F=1235H
F=EDCBH

0 0 0 1
F=567CH
F=567DH
F=A983H

0 0 1 0
F=BBB7H
F=BBB8H
F=4448H

0 0 1 1
F=FFFFH
F=0000H
F=0000H

0 1 0 0
F=1238H
F=1239H
F=EDCFH

0 1 0 1
F=5680H
F=5681H
F=A987H

0 1 1 0
F=BBBBH
F=BBBCH
F=444CH

0 1 1 1
F=0003H
F=0004H
F=0004H

1 0 0 0
F=2464H
F=2465H
F=FFFBH

1 0 0 1
F=68ACH
F=68ADH
F=BBB3H

1 0 1 0
F=CDE7H
F=CDE8H
F=5678H

1 0 1 1
F=122FH
F=1230H
F=1230H

1 1 0 0
F=2468H
F=2469H
F=FFFFH

1 1 0 1
F=68B0H
F=68B1H
F=BBB7H

1 1 1 0
F=CDEBH
F=CDECH
F=567CH

1 1 1 1
F=1233H
F=1234H
F=1234H

6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，