组成原理第5章

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1、第5章计算机组成原理课程设计在上一章中，我们详细地介绍了计算组成原理课程设计平台系统，知道了在模式开关的控制下有两种不同的工作平台。《计算机组成原理》的所有课程设计都将在这两种工作模式下完满的得到实施。一个完整的课程设计可以用多种形式来描述。例如，一个简单的设计可能用硬件描述语言来描述就够了。但一个复杂的设计可能要分成若干个功能模块来描述，而其中的每一个功能模块可能用硬件描述语言来描述，也可能用原理图来描述，这样的描述方式就是混合输入的设计方法。结合《计算机组成原理》课程设计的特点和学生的实际情况，原理图输入方式最适合课程设计的实施。以此为基点，《计算机组成原理》课程设

2、计的步骤如图5-1所示。课程设计共分三个阶段：1、设计初始阶段在该阶段中，学生根据所学内容，按照《计算机组成原理》课程设计的要求，在课程设计报告书中完成方案设计并画出逻辑线路图。2、编程设计阶段在该阶段中，学生将以PC机为平台，在WINDOWS环境下，利用编程软件系统在PC机上生成所画出的逻辑线路，这就是所谓的原理图输入方式。在逻辑线路的生成过程中，可调用元件库提供的元件（例算术逻辑部件、多路开关、寄存器、译码器、逻辑门等），也可以自定义元件。这与常规《计算机组成原理》课程设计相比较，充分地体现了设计的灵活性，满足了学生的灵活设计思路，是对设计能力的最好体现。当原理图输

3、入完毕后，编程软件系统可对原理图文件进行编译、优化、适配，将错误消灭在设计阶段。最后生成对ispLSI的编程文件。3、ispLSI编程和测试阶段７６当一个设计完成且产生编程文件后，就可以对ispLSI进行编程。对ispLSI的编程是由编程软件系统中的下载软件驱动的。明确设计要求课程设计方案设计初始阶段逻辑图设计用库元件或自定义元件生成逻辑图编程设计阶段编译与优化生成编程文件对ispLSI编程对ispLSI功能测试编程与测试阶段结束图5-1课程设计步骤７６下载结束后，逻辑线路就固化在ispLSI1032E中，在模式开关的控制下选用不同的平台，利用提供的开关、指示灯、存储器

4、等硬件资源对逻辑线路进行功能测试，若有错误，则通过审查、修改原理图文件、重新下载、重新测试直至成功为止。若无错，则整个课程设计结束。学生可将逻辑原理图、功能测试结果写在课程设计报告中。为了将《计算机组成原理》课程设计顺利地、完满地结束，在整个设计过程中将采取由浅入深、由简单到复杂的方法，使学生能扎实地掌握所学知识和设计技巧，能清楚地了解计算机的基本组成、基本原理和设计的过程，最终能清晰地建立起整机概念，我们将《计算机组成原理》课程设计分为两个阶段；第一阶段为计算机的典型部件设计。在这个阶段中，学生通过对部件的设计，以期达到对部件的构成、设计方法、工作原理及在计算机硬件中

5、的功能作一系统的了解。第二个阶段为计算机综合课程设计。在这个阶段中，学生将用多部件构造一台较为复杂的计算机硬件系统。以期达到对计算机的总体设计、基本构成、基本原理有一个清楚的认识并能建立一个清晰的整机概念，从而也扎实地掌握了一种数字系统的设计方法。5.1典型部件课程设计5.1.1多路开关设计1、设计目的（1）熟悉多路开关的逻辑设计。（2）熟悉多路开关的应用。（3）熟悉多路开关的功能测试。2、设计简述７６多路开关是计算机硬件系统中的常用部件，它在数据通路中起着非常重要的作用。例如，运算器中的数据选择器、输出门中的移位器和微程序控制器中的微地址形成部件等。（1）数据选择器从

6、图5-2中可看出，数据选择器E在控制电位的控制下，可选择并允许一路4位的信息通过选择器E。要求：A→E高电平时，LED7-4的状态＝K15-12的状态B→E高电平时，LED7-4的状态＝K11-8的状态C→E高电平时，LED7-4的状态＝K7-4的状态LED7-4数据选择器EA→EB→EC→EK7-4K11-8K15-12图5-2数据选择器结构框图其中数据选择器的输出定义在LED7-4以显示选择器的输出状态。A操作数定义在K15-12B操作数定义在K11-8C操作数定义在K7-4A→E定义在K0B→E定义在K1C→E定义在K2控制电位高电平有效、状态互诉。７６设计一选择

7、器满足以上要求。·将模式开关置于统调当选择器逻辑线路设计完毕后下载到ispLSI1032E，下载成功后，下一步进行功能测试：·将模式开关置分调（推向下方）·利用开关和发光二极管测试选择器功能并记录测试结果（2）逻辑运算部件逻辑运算主要有逻辑乘、逻辑或、异或、求反、等四种运算。该运算部件可用与或门等逻辑电路实现。其结构框图如图5-3所示图5-3逻辑运算部件图中逻辑运算部件在控制电位的控制下可实现两个4位操作数的逻辑运算。其中A操作数由开关K设定；B操作数由开关K设定，逻辑运算结果由发光二极管LED显示７６要求：A·B→E为高电平时，A、B两