课 程 设 计 报 告
题 目： 《组成原理与系统结构》课程设计 院（系）： 物联网工程学院
姓 名: 冯小龙
学 号: 0304110106 指导老师： 柴志雷 设计时间：2013-2014 学年 1 学期
班 级： 计科1101班
2013年12月
组成原理与系统课程设计
目的：综合运用课程所学知识，搭建完整的计算机系统，深入理解计算机系统硬件的运行
原理。
要求：完成一个简单但完整的计算机系统，包括指令存储器、数据存储器、ALU、总线、
控制单元。要求计算机能够自动取出并执行若干条指令。最后通过led观察执行结果。如果采用参考模型，要求自己设计控制单元中的微程序。 实验环境：软件：ISE Project Navigator
硬件：altera FPGA实验板
地点：物联网工程学院组成原理实验室B506
控制单元设计
该课程设计用到的是多路传输控制单元。多路传输控制单元在这里实现的功能是通过多路选择器将输入指令对应的操作发送到各个需要的端口并将下一指令送回多路选择器的DinN中。S端口接reg_74244_2多路选择器的Qout，MAR控制CMAR，A、B控制数据输入端的寄存器，we1、we2、we3分别连接总线上的we1、we2、we3，R1、R2接运算器的寄存器控制端，ALU接74181运算器的S端口，DinN接二选一多路选择器的DinN端口。
CU控制存储器
对应的操作表如下： 现地址(S) 0000 0001 CMAR 0 1 A 0 1 B 0 1 we1 we2 we3 R1 0 1 0 0 0 0 0 0 R2 ALU 0 0 **** **** 下地址(DinN) 0000 0010 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 … 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 … 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 … 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 … 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 … 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 … 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 … **** **** **** Add **** **** **** **** **** Sub … 0011 0100 0101 0000 0111 1000 1001 1010 1011 0000 …
多路选择器设计
此处是一个4位二选一的多路选择器。多路选择器在这里的功能是选择将外部指令或者内部指令送入控制寄存器，oen在状态“0”时将外部指令由DinW送入Qout，然后再进入CU控制存储器选择对应的控制操作码进行对应的操作。DinW接外部输入端，DinN接多路控制传输单元的DinN，Qout接rmoc_2多路传输控制单元的S，oen接Status状态输入端。
二选一多路选择器
实验步骤
a) 整理分析自己的设计思路，并绘出结构图。根据需要以及已有的零件模板，自行设计需
要用到的自定义零件。主要有：多路传输控制单元（rmoc_2）、二选一多路选择器（reg_74244_2）、将总线的8位数据转换为4位数据（取低4位）的8—4数据转换器（reg_74377_2）、将运算器输出的的4位数据转换为8位总线数据（高四位置0，即0000）的4—8数据转换器（reg_74244_3）。
8—4数据转换器 4—8数据转换器
b) 根据自己所绘的简单CPU结构图进行连线，在连线的过程中注意查看线是否连接到端
口上（有时会出现线未连到接口上的情况），根据实际情况将各个元件放置合适的位置。 c) 连线结束后，对自己的连接的CPU电路图进行测试，看是否有错误，若有错误，根据
提示改正错误，若没有错误，则开始下一步操作。
d) 根据自己所命名的端口对用户约束文件Myucf进行修改，确认无误后保存修改后的约
束文件。
e) 编译、下载所建立的工程。
f) 操作验证是否符合要求，若不符合要求，则返回重新操作。
实验结果
绘出的简单CPU图如下所示：
经过理论证明，该图能够满足实验要求。由于实验设备的缺失，无法进行实际模拟操作，所以具体效果暂时未知。
实验总结和心得
这次试验前前后后做了很久，一方面是自己没有尽心去做，另一方面，在最后一段时间作业考试等压力比较大，所以没有更细致的去完善。经过了这次实验，我真切的感受到了CPU的存在形式。不同于以前模模糊糊的印象，现在对于其各部分的大致功能以及工作的简单流程才真真正正的有所了解。想法还有不少，可是很难表述具体，所以就不说过多了。