1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告</p><p>　　課程名稱： 計(jì)算機(jī)組成原理 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基本模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) </p><p>　　院 系： 信息技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）任務(wù)書(shū)</p><p>

2、　　姓 名： 院（系）：信息技術(shù)學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號(hào)：</p><p>　　任務(wù)起止日期：2014.6.23～2014.6.27</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目：基本模型計(jì)算機(jī)</p><p>　　上圖是一個(gè)模型計(jì)算機(jī)（僅供參考），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)：</

3、p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　1、畫(huà)出你設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模型連接圖，然后分別描述下述內(nèi)容</p><p><b>　　2、CPU </b></p><p>　　（1）ALU的功能，組成，設(shè)計(jì)圖</p><p>　?。?）CPU如何執(zhí)行指令，

4、分別敘述</p><p>　　（3）CPU如何設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）指令系統(tǒng)</b></p><p><b>　　3、存儲(chǔ)器</b></p><p><b>　?。?）分類</b></p><p><b>　?。?）

5、組成</b></p><p><b>　?。?）擴(kuò)展</b></p><p>　?。?）與CPU的連接</p><p>　?。?）存儲(chǔ)器技術(shù)綜述</p><p><b>　　4、總線</b></p><p><b>　?。?）總線分類</

6、b></p><p>　?。?）各種總線的工作原理</p><p>　?。?）你設(shè)計(jì)的CPU與設(shè)備如何連接</p><p><b>　　5、外設(shè)</b></p><p>　?。?）磁盤存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)與原理</p><p><b>　　（2）光盤</b></p

7、><p><b>　?。?）磁帶</b></p><p><b>　?。?）鍵盤</b></p><p><b>　?。?）顯示器</b></p><p><b>　?。?）打印機(jī)</b></p><p><b>　　

8、（7）鼠標(biāo)</b></p><p><b>　　6、接口</b></p><p><b>　　（1）接口概述</b></p><p>　?。?）各類接口功能，工作原理，怎樣與主機(jī)連接，怎樣與外設(shè)連接</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></

9、p><p><b>　　1、討論</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)并畫(huà)出模型計(jì)算機(jī)的電路組成結(jié)構(gòu)圖；</p><p>　　（2）分別設(shè)計(jì)的模型計(jì)算機(jī)各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)；</p><p>　　（3）討論各個(gè)部件的功能。</p><p>　　3、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。</p><p&g

10、t;<b>　　報(bào)告書(shū)內(nèi)容包含：</b></p><p>　?。?）根據(jù)模型計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)圖，分章、節(jié)、段分別討論該圖個(gè)部件的工作原理</p><p>　?。?）可以討論，上網(wǎng)查資料，但每個(gè)人需獨(dú)立完成自己的設(shè)計(jì)，不能抄襲</p><p>　?。?）總結(jié)心得體會(huì)，說(shuō)明對(duì)此次課程設(shè)計(jì)的理解和建議；</p><p><

11、;b>　　工作計(jì)劃及安排：</b></p><p>　　分組，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，搜集相關(guān)設(shè)計(jì)資料，熟悉基本模型機(jī)原理實(shí)驗(yàn)。 6.23</p><p>　　整體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)初步設(shè)計(jì)文檔，進(jìn)一步搜集設(shè)計(jì)資料，熟悉復(fù)雜模型機(jī)實(shí)驗(yàn)。 6.24</p><p>　　按分工要求進(jìn)行具體內(nèi)容設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)具體設(shè)計(jì)文檔，熟悉復(fù)雜模型機(jī)

12、實(shí)驗(yàn)。 6.25</p><p>　　具體設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)一步修改完善，繼續(xù)撰寫(xiě)并修改完善設(shè)計(jì)文檔（大作業(yè)報(bào)告）。 6.26</p><p>　　按設(shè)計(jì)要求提交最終設(shè)計(jì)成果及課程設(shè)計(jì)大作業(yè)報(bào)告，指導(dǎo)教師檢查評(píng)閱。 6.27 &

13、lt;/p><p>　　指導(dǎo)教師簽字 </p><p>　　年 月 日 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）成績(jī)</p><p>　　學(xué)號(hào)：201211010118 姓名：饒 峻 指導(dǎo)教師：王玉見(jiàn)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目：復(fù)雜模型計(jì)

14、算機(jī)</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)本次的實(shí)訓(xùn),鞏固了所學(xué)的知識(shí),通過(guò)親自動(dòng)手設(shè)計(jì),對(duì)所學(xué)知識(shí)有了不一樣的認(rèn)識(shí),鞏固了課堂知識(shí),提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和方法獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力,達(dá)到學(xué)與致用的目的</p><p>　　本次的課程設(shè)計(jì)我進(jìn)一步熟悉了計(jì)算機(jī)組成原理的基本知識(shí),同時(shí)也了解了模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基

15、本方法,掌握了一些基本知識(shí)的基本運(yùn)用,在模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)中運(yùn)用了很多知識(shí),也學(xué)會(huì)了很多.我收獲頗多</p><p><b>　　指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：</b></p><p><b>　　成績(jī)</b></p><p>　　填表時(shí)間：指導(dǎo)教師簽名：</p><p><b>　　目 錄

16、 </b></p><p><b>　?。ㄒ唬?CPU6</b></p><p>　　1、ALU的功能，組成，設(shè)計(jì)圖6</p><p>　　2、CPU如何執(zhí)行指令7</p><p><b>　　3、CPU設(shè)計(jì)8</b></p><p><b>　

17、　4、指令系統(tǒng)9</b></p><p>　　（二） 存儲(chǔ)器9</p><p>　　1、存儲(chǔ)器分類：9</p><p>　　2、存儲(chǔ)器的組成10</p><p>　　3、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展11</p><p>　　4、存儲(chǔ)器與CPU的連接12</p><p>　　5、存儲(chǔ)器技

18、術(shù)綜述12</p><p><b>　　1、總線分類13</b></p><p>　　2、各種總線的工作原理14</p><p>　　3、CPU與設(shè)備如何連接15</p><p>　　(四) 外設(shè)15</p><p>　　1、磁盤存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)與原理15</p><p

19、><b>　　2、光盤16</b></p><p><b>　　3、磁帶16</b></p><p><b>　　4、鍵盤17</b></p><p><b>　　5、顯示器17</b></p><p><b>　　6、打印機(jī)17

20、</b></p><p><b>　　7、鼠標(biāo)18</b></p><p><b>　?。ㄎ澹?接口18</b></p><p><b>　　1、接口概述18</b></p><p>　　2、各類接口功能，工作原理，怎樣與主機(jī)連接，怎樣與外設(shè)連接19<

21、/p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)要求19</b></p><p><b>　　四、總結(jié)21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)（大作業(yè)）報(bào)告</p><p><b>　　一、題目分析<

22、;/b></p><p>　　掌握計(jì)算機(jī)的工作原理，認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各個(gè)部件之間的聯(lián)系，以及他們是怎樣相互通信，合理的處理各個(gè)信息的，然后構(gòu)建模型計(jì)算機(jī)。</p><p>　　基本模型計(jì)算機(jī)的課程設(shè)計(jì)，就是要在簡(jiǎn)單模型機(jī)的基礎(chǔ)上，在掌握各功能部件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的基本模型計(jì)算機(jī)。它要求我們要認(rèn)真預(yù)習(xí)與試驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)和內(nèi)容，了解微程序控制器是如何控制模型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行，了解

23、計(jì)算機(jī)的基本組成原理。</p><p><b>　　二、計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基本模型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路圖</p><p><b>　　（一） CPU</b></p><p>　　1、ALU的功能，組成，設(shè)計(jì)圖</p><p>　　（1） 功能：不僅具有多

24、種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的功能，而且具有先行進(jìn)位邏輯，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)高速運(yùn)算。</p><p>　　（2） 組成：全加器和函數(shù)發(fā)生器。</p><p><b>　?。?） 設(shè)計(jì)圖：</b></p><p>　　ALU的邏輯機(jī)構(gòu)原理圖</p><p>　　ALU74181的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2

25、、CPU如何執(zhí)行指令</p><p>　?。?） 控制器：完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作</p><p>　?、僦噶頲ache中取出一條指令，并指出下一條指令在指令cache中的位置。</p><p>　?、谥噶钸M(jìn)行譯碼或測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。比如一次數(shù)據(jù)cache的讀/寫(xiě)操作，一個(gè)算術(shù)邏輯運(yùn)算操作，或一個(gè)輸入/輸出操作。</

26、p><p>　　③揮并控制CPU、數(shù)據(jù)cache和輸入/輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。</p><p>　　（2） 運(yùn)算器：接受控制器的命令而進(jìn)行動(dòng)作</p><p><b>　　運(yùn)算器包括：</b></p><p>　　算術(shù)邏輯單元ALU </p><p>　　通用寄存器：為ALU的運(yùn)算

27、提供工作區(qū)。</p><p>　　數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR：暫時(shí)存放ALU的運(yùn)算結(jié)果或輸入的數(shù)據(jù)字。</p><p>　?、?狀態(tài)字寄存器PSW：保存由算術(shù)指令或邏輯指令運(yùn)算或測(cè)試結(jié)果建立的各種條件代碼。</p><p><b>　　運(yùn)算器的主要功能：</b></p><p>　　執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算。</p>&

28、lt;p>　?、?執(zhí)行所有的邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試。</p><p><b>　　3、CPU設(shè)計(jì)</b></p><p>　　CPU 主要由算術(shù)邏輯單元ALU，數(shù)據(jù)暫存寄存器DR1、DR2，數(shù)據(jù)寄存器R0～R2，程序計(jì)數(shù)器PC，地址寄存器AR，程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MEMORAY，指令寄存器IR，微控制器UC，輸入單元INPUT 和輸出單元OU

29、TPUT 所組成。圖中包括運(yùn)算器、控制器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和微程序存儲(chǔ)器等，實(shí)測(cè)時(shí)，它們都可以在單片F(xiàn)PGA 中實(shí)現(xiàn)。 </p><p><b>　　4、指令系統(tǒng)</b></p><p>　　指令系統(tǒng)是表征一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的 重要因素。指令格式指指令字用二進(jìn)制代碼表示的結(jié)構(gòu)形式，通常由操作碼字段和地址碼字段組成。形成指令地址的方式，稱為指令尋址

30、方式。有有序?qū)ぶ泛吞S尋址兩種，有指令計(jì)數(shù)器來(lái)跟蹤。不同的計(jì)算機(jī)有不同的指令系統(tǒng)，一個(gè)較完善的指令系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含數(shù)據(jù)傳遞類指令、算術(shù)運(yùn)算類指令、邏輯運(yùn)算類指令、程序控制類指令、I/O類指令、字符串類指令、系統(tǒng)控制類指令。</p><p>　　(1)、數(shù)據(jù)傳送類指令：主要包括取數(shù)指令、存數(shù)指令、傳送指令、成組傳送指令、字節(jié)交換指令、堆棧操作指令等。主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)主存和寄存器之間，或者寄存器和寄存器之間的數(shù)據(jù)交換。<

31、;/p><p>　　(2)、算術(shù)運(yùn)算指令：包括二進(jìn)制定點(diǎn)加、減、乘、除指令，求反、求補(bǔ)指令，算術(shù)移位指令，算術(shù)比較指令，十進(jìn)制加、減運(yùn)算指令。主要用于定點(diǎn)或浮點(diǎn)的算術(shù)運(yùn)算。</p><p>　　(3)、邏輯運(yùn)算指令：包括邏輯加、邏輯乘、按位加、邏輯移位等指令，主要用于無(wú)符號(hào)數(shù)的位操作、代碼的轉(zhuǎn)換、判斷及運(yùn)算。</p><p>　　(4)、程序控制指令：也稱轉(zhuǎn)移指令。通常

32、情況下，計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)，按指令計(jì)數(shù)器的現(xiàn)行地址順序取指令。特殊情況，執(zhí)行到某條指令時(shí)，出現(xiàn)幾種不同結(jié)果，這時(shí)，計(jì)算機(jī)必須執(zhí)行一條轉(zhuǎn)移指令，據(jù)情況和不同的結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從而改變?cè)瓉?lái)的執(zhí)行順序。</p><p>　　(5)、輸入輸出指令：主要用來(lái)啟動(dòng)外圍設(shè)備，檢查測(cè)試外圍設(shè)備的工作狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備和CPU之間，或外圍設(shè)備與外圍設(shè)備之間的信息傳送。</p><p>　　(6)、字符串處理

33、指令：在文字編輯中對(duì)大量字符串進(jìn)行處理。</p><p>　　(7)、特權(quán)指令：即具有特殊權(quán)限的指令。主要用于系統(tǒng)資源的分配和管理，包括改變系統(tǒng)的分配方式，檢測(cè)用戶的訪問(wèn)權(quán)限，修改虛擬存儲(chǔ)器管理的段表、頁(yè)表，完成任務(wù)的創(chuàng)建和切換等。</p><p><b>　?。ǘ?存儲(chǔ)器</b></p><p><b>　　1、存儲(chǔ)器分類：&l

34、t;/b></p><p>　　根據(jù)存儲(chǔ)材料的性能及使用方法不同，存儲(chǔ)器有各種不同的分類方法：</p><p><b>　?。?）按存儲(chǔ)介質(zhì)：</b></p><p>　　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器：用半導(dǎo)體器件組成的存儲(chǔ)器。</p><p>　　磁表面存儲(chǔ)器：用磁性材料做成的存儲(chǔ)器。</p><p>&

35、lt;b>　?。?）按存取方式：</b></p><p>　　隨機(jī)存儲(chǔ)器：任何存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都能被隨機(jī)存取，且存取時(shí)間和存儲(chǔ)單元的物理位置無(wú)關(guān)。</p><p>　　順序存儲(chǔ)器：只能按某種順序來(lái)存取，存取時(shí)間和存儲(chǔ)單元的物理位置有關(guān)。</p><p>　　（3）按存儲(chǔ)內(nèi)容可變性：</p><p>　　只讀存儲(chǔ)器(ROM)：存

36、儲(chǔ)的內(nèi)容是固定不變的，只能讀出而不能寫(xiě)入的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。</p><p>　　隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)：既能讀出又能寫(xiě)入的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。</p><p>　?。?）按信息 易失性：</p><p>　　非永久記憶的存儲(chǔ)器：斷電后信息即消失的存儲(chǔ)器。</p><p>　　永久記憶性存儲(chǔ)器：斷電后仍能保存信息的存儲(chǔ)器。</p>&l

37、t;p>　?。?）按系統(tǒng)中的作用：</p><p>　　可分為內(nèi)部存儲(chǔ)器，外部存儲(chǔ)器，又可分為主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器、控制存儲(chǔ)器等等。為了解決對(duì)存儲(chǔ)器要求容量大，速度快，成本低三者之間的矛盾，通常采用多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)，即使用高速緩沖存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。</p><p><b>　　2、存儲(chǔ)器的組成</b></p><p

38、>　　目前，構(gòu)成存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)主要采用半導(dǎo)體器件和磁性材料。一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體電路或一個(gè)CMOS晶體管或磁性材料的存儲(chǔ)元，均可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼。這個(gè)二進(jìn)制代碼位是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，稱為存儲(chǔ)位元。由若干個(gè)存儲(chǔ)位元組成一個(gè)存儲(chǔ)單元，然后再由許多存儲(chǔ)單元組成一個(gè)存儲(chǔ)器。</p><p>　　SRAM的組成結(jié)構(gòu)圖如下：</p><p>　　DRAM存儲(chǔ)器的組成結(jié)構(gòu)圖如下：</

39、p><p><b>　　3、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展</b></p><p>　?。?）字長(zhǎng)位數(shù)擴(kuò)展 </p><p>　　給定的芯片字長(zhǎng)位數(shù)較短時(shí)，不滿足設(shè)計(jì)要求的存儲(chǔ)器字長(zhǎng)，此時(shí)需要用多片給定芯片擴(kuò)展字長(zhǎng)位數(shù)，即將各芯片的數(shù)據(jù)線分別接到數(shù)據(jù)總線的各位，而各芯片的地址線、讀/寫(xiě)信號(hào)線和片選信號(hào)線對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起。</p><p>　　

40、（2）字存儲(chǔ)容量擴(kuò)展 </p><p>　　給定的芯片存儲(chǔ)容量較少時(shí)，不滿足設(shè)計(jì)要求的總存儲(chǔ)量，此時(shí)需要用多片給定芯片擴(kuò)展字?jǐn)?shù)，可利用芯片地址串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　（3）字和位擴(kuò)展 </b></p><p>　　字和位擴(kuò)展是字?jǐn)U展和位擴(kuò)展的組合。</p><p><b>　?。?）儲(chǔ)器模

41、塊條</b></p><p>　　存儲(chǔ)器通常以插槽用模塊條形式供應(yīng)市場(chǎng)。這種模塊條常成稱為內(nèi)存條，它們是在一個(gè)條形狀的小印制電路板上，用一定數(shù)量的存儲(chǔ)器芯片，組成一個(gè)存儲(chǔ)容量固定的存儲(chǔ)模塊。然后通過(guò)它下部的插腳插到系統(tǒng)板的專用插槽中，從而使存儲(chǔ)器的總?cè)萘康玫綌U(kuò)充。</p><p>　　4、存儲(chǔ)器與CPU的連接</p><p>　　存儲(chǔ)器與CPU是通過(guò)總系

42、來(lái)連接的，總線又分為單總線和多總線，在單總線系統(tǒng)中，當(dāng)CPU取一條指令時(shí)，首先把程序計(jì)數(shù)器的地址同控制信息一起送至總線上。該地址不僅加至主存，同時(shí)也加至總線上的所有外圍設(shè)備。然而，只有與出現(xiàn)在總線上的地址相對(duì)應(yīng)的設(shè)備，才執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作。單總線某一時(shí)刻只允許一對(duì)設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)，這樣使得信息的吞吐量、效率受到了極大的限制，多總線則解決了這樣的問(wèn)題，可以同時(shí)使高速、中速、低速的設(shè)備在不同的總線上同時(shí)運(yùn)行。</p><p

43、><b>　　5、存儲(chǔ)器技術(shù)綜述</b></p><p>　　主存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)主要是存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、存儲(chǔ)周期和存儲(chǔ)器寬帶。</p><p>　　存儲(chǔ)容量：指一個(gè)存儲(chǔ)器中可以容納的存儲(chǔ)單元總數(shù)。存儲(chǔ)容量常用字?jǐn)?shù)或字節(jié)數(shù)（B）來(lái)表示。</p><p>　　存取時(shí)間：又稱存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)間，是指一次讀操作命令發(fā)出到該操作完成，將數(shù)據(jù)讀出到數(shù)據(jù)

44、總線上所經(jīng)歷的時(shí)間。</p><p>　　存儲(chǔ)周期：指連續(xù)啟動(dòng)兩次讀操作所需間隔的最小時(shí)間，時(shí)間單位為ns。</p><p>　　存儲(chǔ)器寬帶：?jiǎn)挝粫r(shí)間里存儲(chǔ)器所存取的信息量，通常以位/秒或字節(jié)/秒做度量單位。寬帶是衡量數(shù)據(jù)傳輸速率的重要技術(shù)指標(biāo)。</p><p><b>　?。ㄈ?總線</b></p><p><

45、b>　　1、總線分類</b></p><p>　　（1）總線是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)機(jī)構(gòu)，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。有了總線的連接，使得計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)功能部件之間實(shí)現(xiàn)地址、數(shù)據(jù)和控制信息的交換，并在爭(zhēng)用資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。一個(gè)單處理器系統(tǒng)的總線，可以分為以下三類：</p><p>　　①內(nèi)部總線:CPU內(nèi)連接各寄存器及運(yùn)算部件之間的總線。</p&

46、gt;<p>　?、谙到y(tǒng)總線：CPU同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其它高速功能部件，如存儲(chǔ)器，通道等互相連接的總線。系統(tǒng)總線必須有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便按照這些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)各類適配卡。 </p><p>　　③I/O總線：中、低速I/O設(shè)備之間互相連接的總線。</p><p>　?。?）按總線功能分類</p><p>　?、贁?shù)據(jù)總線（Data Bus）：在CPU與RAM之間來(lái)回

47、傳送需要處理或是需要儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。</p><p>　　②地址總線（Address Bus）：用來(lái)指定在RAM（Random Access Memory）之中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)的地址。</p><p>　　③控制總線（Control Bus）：將微處理器控制單元（Control Unit）的信號(hào)，傳送到周邊設(shè)備，一般常見(jiàn)的為 USB Bus和1394 Bus。</p><p>

48、;　?。?）按總線的層次結(jié)構(gòu)分類 </p><p>　　①CPU總線。它包括地址線（CAB）、數(shù)據(jù)線（CDB）和控制線（CCB），用來(lái)連接CPU和控制芯片。</p><p>　　②存儲(chǔ)總線。它包括地址線（MAB）、數(shù)據(jù)線（MDB）和控制線（MCB），用來(lái)連接存儲(chǔ)控制器和DRAM。</p><p>　?、巯到y(tǒng)總線。它也稱為I/O通道總線，包括地址線（SAB）、數(shù)據(jù)線（

49、SDB）和控制線（SCB），用來(lái)連接擴(kuò)充插槽上的各擴(kuò)充板卡。系統(tǒng)總線有多種標(biāo)準(zhǔn)，以適用于各種系統(tǒng)。</p><p>　　④外部總線。它用來(lái)連接外設(shè)控制芯片，如主機(jī)板上的I/O控制器和鍵盤控制器，包括地址線（XAB）、數(shù)據(jù)線（XDB）和控制線（XCB）。</p><p>　　其中，CPU總線、存儲(chǔ)總線、外部總線在系統(tǒng)板上，不同的系統(tǒng)采用不同的芯片組，這些總線不完全相同，也不存在互換性問(wèn)題。&

50、lt;/p><p>　　（4） 按總線的通信方式分類 </p><p>　　計(jì)算機(jī)的通信方式可分為并行通信和串行通信，相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。</p><p>　?、俨⑿锌偩€。并行總線通信速度快，實(shí)時(shí)性好，但由于占用的口線多，不適合小型化產(chǎn)品。</p><p>　?、诖锌偩€。串行總線通信速率雖低，但在數(shù)據(jù)通信量不是很大的微處理

51、器電路中，顯得更加簡(jiǎn)易、方便、靈活。</p><p>　　2、各種總線的工作原理</p><p>　　一個(gè)單機(jī)處理器系統(tǒng)中的總線，大致分為三類：</p><p>　　一類是CPU內(nèi)部鏈接各寄存器及運(yùn)算部件之間的總線，稱為內(nèi)部總線。另一類是CPU同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他高速功能部件，如存儲(chǔ)器、通道等互相連接的總線，稱為系統(tǒng)總線。第三類是中、低速I/O設(shè)備之間的總線，稱為I/

52、O總線。</p><p>　?。?）按總線功能分類</p><p>　　數(shù)據(jù)總線（Data Bus）：在CPU與RAM之間來(lái)回傳送需要處理或是需要儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。</p><p>　　地址總線（Address Bus）：用來(lái)指定在RAM（Random Access Memory）之中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)的地址。</p><p>　　控制總線（Control

53、 Bus）：將微處理器控制單元（Control Unit）的信號(hào)，傳送到周邊設(shè)備，一般常見(jiàn)的為 USB Bus和1394 Bus。</p><p>　?。?）按總線的層次結(jié)構(gòu)分類 </p><p>　　CPU總線:包括地址線（CAB）、數(shù)據(jù)線（CDB）和控制線（CCB），用來(lái)連接CPU和控制芯片。</p><p>　　存儲(chǔ)總線:包括地址線（MAB）、數(shù)據(jù)線（MDB）

54、和控制線（MCB），用來(lái)連接存儲(chǔ)控制器和DRAM。</p><p>　　系統(tǒng)總線:也稱為I/O通道總線，包括地址線（SAB）、數(shù)據(jù)線（SDB）和控制線（SCB），用來(lái)連接擴(kuò)充插槽上的各擴(kuò)充板卡。系統(tǒng)總線有多種標(biāo)準(zhǔn)，以適用于各種系統(tǒng)。</p><p>　　外部總線:用來(lái)連接外設(shè)控制芯片，如主機(jī)板上的I/O控制器和鍵盤控制器，包括地址線（XAB）、數(shù)據(jù)線（XDB）和控制線（XCB）。</

55、p><p>　　其中，CPU總線、存儲(chǔ)總線、外部總線在系統(tǒng)板上，不同的系統(tǒng)采用不同的芯片組，這些總線不完全相同，也不存在互換性問(wèn)題。</p><p>　　（3）按總線的通信方式分類 </p><p>　　計(jì)算機(jī)的通信方式可分為并行通信和串行通信，相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。</p><p>　　并行總線:并行總線通信速度快，實(shí)時(shí)性好，

56、但由于占用的口線多，不適合小型化產(chǎn)品。</p><p>　　串行總線:串行總線通信速率雖低，但在數(shù)據(jù)通信量不是很大的微處理器電路中，顯得更加簡(jiǎn)易、方便、靈活。</p><p>　?。?）系統(tǒng)總線分類 </p><p>　　PC上的系統(tǒng)總線又可分為ISA, PCI等多種標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　ISA（industry standard ar

57、chitecture）。它是IBM公司為286/AT電腦制定的總線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也稱為AT標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　PCI（peripheral component interconnect）。它是SIG（Special Interest Group）集團(tuán)推出的總線結(jié)構(gòu)。自1992年起，已有Intel, HP, IBM, Apple, DEC, Compaq, NEC等著名的廠商加盟。</p><

58、;p>　　3、CPU與設(shè)備如何連接</p><p>　　CPU和cache之間采用高速的CPU總線相連，也可以直接同主存相連，然后再通過(guò)系統(tǒng)總線與I/O接口相連，最后再連到外部設(shè)備上。主存在系統(tǒng)總線上，通過(guò)橋、CPU總線、系統(tǒng)總線和高速總線彼此相連，橋的實(shí)質(zhì)是一種具有緩沖、轉(zhuǎn)換、控制功能的邏輯電路。</p><p><b>　　(四) 外設(shè)</b></p

59、><p>　　1、磁盤存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)與原理</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)：主要由磁記錄介質(zhì)，磁盤控制器，磁盤驅(qū)動(dòng)器三大部分構(gòu)成</p><p>　　磁盤控制器：包括控制邏輯與時(shí)序，數(shù)據(jù)并-串變換電路和串-并變換電路。</p><p>　　磁盤驅(qū)動(dòng)器：包括寫(xiě)入電路與讀出電路、讀寫(xiě)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、讀寫(xiě)磁頭與磁頭定位伺服系統(tǒng)。</p><p&

60、gt;　?、?原理：在磁表面存儲(chǔ)器中，利用一種稱為“磁頭”的裝置來(lái)形成和判別磁層中的不同磁化狀態(tài)。寫(xiě)入時(shí)，利用磁頭使載磁體具有不同的磁化狀態(tài)，而在讀出時(shí)又利用磁頭來(lái)判別這些不同的磁化狀態(tài)。磁頭實(shí)際上是由軟磁材料做鐵芯繞有讀寫(xiě)線圈的電磁鐵。</p><p>　　寫(xiě)入時(shí)：用磁頭是載體具有不同的磁化狀態(tài)。當(dāng)寫(xiě)線圈中通過(guò)一定方向的脈沖電流時(shí)，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生一定方向的磁通，在鐵芯空隙處集中很強(qiáng)的磁場(chǎng)，使磁載體被磁化成相應(yīng)極性的

61、磁化位或磁化元。如果通以相反的電流時(shí)，則得到相反極性的磁化位或磁化元。如：與電流方向相同寫(xiě)入“1”，那么，寫(xiě)線圈里通以相反的電流時(shí)則寫(xiě)為“0”。</p><p>　　讀出時(shí)：用磁頭來(lái)判別不同的磁化狀態(tài)。當(dāng)磁頭經(jīng)過(guò)載磁體的磁化元時(shí)，磁化元的磁力通過(guò)磁頭形成閉合回路。不同極性的磁化元在鐵芯里方向不同。當(dāng)磁頭對(duì)載磁體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，讀線圈中感應(yīng)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。不同的磁化狀態(tài)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向不同?？蓪⒂纱鎯?chǔ)元的不同

62、剩磁狀態(tài)表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。</p><p><b>　　2、光盤</b></p><p>　　CD-ROM光盤：只讀型光盤，容量為680MB。</p><p>　　WORM光盤：一種只能寫(xiě)一次且不可擦除而可以進(jìn)行多次讀的光盤。</p><p>　　CD-R光盤實(shí)質(zhì)是WORM的一種，區(qū)別在于CD-R允許多次

63、分段寫(xiě)數(shù)據(jù)。</p><p>　　CD-RW光盤:可重復(fù)寫(xiě)光盤，用于反復(fù)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。</p><p>　　DVD-ROM光盤：最初DVD的全稱是數(shù)字化視頻光盤，后來(lái)逐漸演變成數(shù)字化通用光盤的簡(jiǎn)稱。</p><p>　　磁光盤（MO）存儲(chǔ)設(shè)備是采用磁場(chǎng)技術(shù)和激光技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。磁光盤和磁盤一樣，由磁道和扇區(qū)組成。磁光盤是重寫(xiě)型光盤，可以進(jìn)行隨機(jī)寫(xiě)入、擦除或重寫(xiě)信息。&

64、lt;/p><p><b>　　3、磁帶</b></p><p>　　磁帶機(jī)的記錄原理，與磁盤機(jī)基本相同，只是它的載磁體是一種袋裝塑料叫做磁帶，寫(xiě)入時(shí)，可通過(guò)磁頭把信息代碼記錄在磁帶上，當(dāng)記錄有代碼的磁帶在磁頭下移動(dòng)時(shí)，就可在磁頭線圈上感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)及讀出信息代碼，目前磁帶技術(shù)類型有:1/4英寸磁帶（QIC）、數(shù)碼音頻磁帶（DAT）、8mm磁帶、數(shù)碼線性磁帶（DLT）。&l

65、t;/p><p><b>　　4、鍵盤</b></p><p>　　鍵盤是字符和數(shù)字的輸入裝置，無(wú)論字符輸入還是圖形輸入，鍵盤是一種最基本的常用輸入設(shè)備，每一個(gè)按鍵在計(jì)算機(jī)中都有它的惟一代碼。 當(dāng)按下某個(gè)鍵時(shí)，鍵盤接口將該鍵的二進(jìn)制代碼送入計(jì)算機(jī)主機(jī)中，并將按鍵字符顯示在顯示器上。當(dāng)快速大量輸入字符，主機(jī)來(lái)不及處理時(shí)，先將這些字符的代碼送往內(nèi)存的鍵盤緩沖區(qū)，然后再?gòu)脑摼彌_

66、區(qū)中取出進(jìn)行分析處理。</p><p><b>　　5、顯示器</b></p><p>　　以可見(jiàn)光的形式傳遞和處理信息的設(shè)備叫顯示設(shè)備，按顯示設(shè)備所用的顯示器件分類，有陰極射線管（CRT）顯示器、液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器等，按所顯示的信息內(nèi)容分類，有字符/圖形顯示器、圖像顯示器等。以CRT熒光屏對(duì)角線的長(zhǎng)度分類，有14英寸、16英寸、19英寸等多種。<

67、;/p><p><b>　　6、打印機(jī)</b></p><p>　　打印機(jī)（Printer）是計(jì)算機(jī)最基本的輸出設(shè)備之一，又稱為硬拷貝設(shè)備。打印機(jī)按印字方式可分為擊打式和非擊打式兩類。擊打式打印機(jī)是利用機(jī)械動(dòng)作，將字體通過(guò)色帶打印在紙上。根據(jù)印出字體的方式又可分為活字式打印機(jī)和點(diǎn)陣式打印機(jī)。活字式打印機(jī)是把每一個(gè)字刻在打字機(jī)構(gòu)上，可以是球形、菊花瓣形、鼓輪形等各種形狀。點(diǎn)

68、陣式打印機(jī)（dotmatrixprinter）是利用打印鋼針按字符的點(diǎn)陣打印出字符。每一個(gè)字符可由m行×n列的點(diǎn)陣組成。一般字符由7×8點(diǎn)陣組成，漢字由24×24點(diǎn)陣組成。點(diǎn)陣式打印機(jī)常用打印頭的針數(shù)來(lái)命名，如9針打印機(jī)、24針打印機(jī)等。</p><p>　　非擊打式打印機(jī)是用各種物理或化學(xué)的方法印刷字符的，如靜電感應(yīng)，電灼、熱敏效應(yīng)，激光掃描和噴墨等。其中激光打印機(jī)（LaserPr

69、inter）和噴墨式打印機(jī)（InkjetPrinter）是目前最流行的兩種打印機(jī)，它們都是以點(diǎn)陣的形式組成字符和各種圖形。激光打印機(jī)接收來(lái)自CPU的信息，然后進(jìn)行激光掃描，將要輸出的信息在磁鼓上形成靜電潛像，并轉(zhuǎn)換成磁信號(hào)，使碳粉吸附到紙上，加熱定影后輸出。噴墨式打印機(jī)是將墨水通過(guò)精制的噴頭噴到紙面上形成字符和圖形的。</p><p><b>　　7、鼠標(biāo)</b></p>&l

70、t;p>　　鼠標(biāo)器是一種手持屏幕坐標(biāo)定位部件，常用的鼠標(biāo)器有兩種，一種是機(jī)械式的，另一種是光電式的。</p><p>　　機(jī)械式鼠標(biāo)器的底座上裝有一個(gè)可以滾動(dòng)的金屬球，當(dāng)鼠標(biāo)器在桌面上移動(dòng)時(shí)，金屬球與桌面摩擦，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。金屬球與四個(gè)方向的電位器接觸，可測(cè)量出上下左右四個(gè)方向的位移量，用以控制屏幕上光標(biāo)的移動(dòng)。光標(biāo)和鼠標(biāo)器的移動(dòng)方向是一致的，而且移動(dòng)的距離成比例。</p><p>　　

71、光電式鼠標(biāo)器的底部裝有兩個(gè)平行放置的小光源。這種鼠標(biāo)器在反射板上移動(dòng)，光源發(fā)出的光經(jīng)反射板反射后，由鼠標(biāo)器接收，并轉(zhuǎn)換為電移動(dòng)信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，使屏幕的光標(biāo)隨之移動(dòng)。其他方面與機(jī)械式鼠標(biāo)器一樣。</p><p>　　鼠標(biāo)器上有兩個(gè)鍵的，也有三個(gè)鍵的。最左邊的鍵是拾取鍵，最右邊的鍵為消除鍵，中間的鍵是菜單的選擇鍵。由于鼠標(biāo)器所配的軟件系統(tǒng)不同，對(duì)上述三個(gè)鍵的定義有所不同。一般情況下，鼠標(biāo)器左鍵可在屏幕上確定某一位置，

72、該位置在字符輸入狀態(tài)下是當(dāng)前輸入字符的顯示點(diǎn)；在圖形狀態(tài)下是繪圖的參考點(diǎn)。在菜單選擇中，左鍵（拾取鍵）可選擇菜單項(xiàng)，也可以選擇繪圖工具和命令。當(dāng)作出選擇后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行所選擇的命令。鼠標(biāo)器能夠移動(dòng)光標(biāo)，選擇各種操作和命令，并可方便地對(duì)圖形進(jìn)行編輯和修改，但卻不能輸入字符和數(shù)字。</p><p><b>　　（五） 接口</b></p><p><b>　　1

73、、接口概述</b></p><p>　　接口（interface）是微處理器與外界進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站，微機(jī)接口技術(shù)是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，研究微處理器如何與外部世界進(jìn)行最佳耦合與匹配，以在微處理器與外界之間實(shí)現(xiàn)高效、可靠的信息交換的一門技術(shù)。</p><p>　　2、各類接口功能，工作原理，怎樣與主機(jī)連接，怎樣與外設(shè)連接</p><p><

74、b>　?。?）接口功能：</b></p><p>　　CPU接口：通過(guò)系統(tǒng)總線對(duì)存儲(chǔ)器的內(nèi)容進(jìn)行讀寫(xiě)，同樣通過(guò)總線，實(shí)現(xiàn)將CPU內(nèi)數(shù)據(jù)寫(xiě)入外設(shè)，或由外設(shè)讀入CPU。微型計(jì)算機(jī)都采用總線結(jié)構(gòu)?？偩€就是用來(lái)傳送信息的一組通信線。</p><p>　　I/O接口：連接CPU與外圍設(shè)備的“橋梁”。</p><p>　?。?）接口工作原理：微型計(jì)算機(jī)通過(guò)系統(tǒng)

75、總線將各部件連接到一起，實(shí)現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件間的信息交換。一般情況下，CPU提供的信號(hào)需經(jīng)過(guò)總線形成電路形成系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線按照傳遞信息的功能來(lái)分，分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。</p><p>　?。?）與主機(jī)的連接：總線提供了微處理器(CPU)與存儲(chǔ)器、輸入輸出接口部件的連接線。可以認(rèn)為，一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)就是以CPU為核心，其它部件全“掛接”在與CPU相連接的系統(tǒng)總線上。這種總線結(jié)構(gòu)形式，為組成微型

76、計(jì)算機(jī)提供了方便。人們可以根據(jù)自己的需要，將規(guī)模不一的內(nèi)存和接口接到系統(tǒng)總線上，很容易形成各種規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)。</p><p>　　與外設(shè)連接：通過(guò)I/O接口連接，I/O接口在在動(dòng)態(tài)連接的兩個(gè)部件之間起著“轉(zhuǎn)換器的”作用。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1、討論</b>&l

77、t;/p><p>　　（1）設(shè)計(jì)并畫(huà)出模型計(jì)算機(jī)的電路組成結(jié)構(gòu)圖；</p><p><b>　　如下所示：</b></p><p>　　2、分別設(shè)計(jì)的模型計(jì)算機(jī)各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)；</p><p><b>　　微程序流程圖：</b></p><p>　　討論各個(gè)部件的功能。</

78、p><p>　　存儲(chǔ)器讀操作（MRD）；撥動(dòng)清零開(kāi)關(guān)CLR對(duì)地址、指令寄存器清零 后，指令譯碼輸入為“00”時(shí)，可進(jìn)行連續(xù)讀操作。</p><p>　　②存儲(chǔ)器寫(xiě)操作（MWE）；撥動(dòng)清零開(kāi)關(guān)CLR對(duì)地址、指令寄存器清零后，指令譯碼輸入為“10”時(shí)，可進(jìn)行連續(xù),寫(xiě)操作。</p><p>　?、蹎?dòng)程序（RUN）：撥動(dòng)清零開(kāi)關(guān)CLR對(duì)地址、指令寄存器清零后

79、，指令譯碼輸入為“11”時(shí)，轉(zhuǎn)入到“01”號(hào)“取址”微指令，啟動(dòng)程序運(yùn)行。</p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)我進(jìn)一步熟悉了計(jì)算機(jī)組成原理的基本知識(shí),同時(shí)也了解了模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本方法,掌握了一些基本知識(shí)的基本運(yùn)用,在模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)中運(yùn)用了很多知識(shí),也學(xué)會(huì)了很多.我收獲頗多</p><p>

80、　　通過(guò)本次的實(shí)訓(xùn),鞏固了所學(xué)的知識(shí),通過(guò)親自動(dòng)手設(shè)計(jì),對(duì)所學(xué)知識(shí)有了不一樣的認(rèn)識(shí),鞏固了課堂知識(shí),提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和方法獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力,達(dá)到學(xué)與致用的目的,雖然設(shè)計(jì)過(guò)程中出了一些小問(wèn)題,但通過(guò)借鑒和參考同學(xué)們的設(shè)計(jì)而解決,總體來(lái)說(shuō),本次實(shí)訓(xùn)還是算圓滿完成</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.計(jì)算機(jī)組成原理