计算机原理课程设计--模型计算机设计.doc

计算机原理课程设计--模型计算机设计 本课程设计的主要任务是设计一个模型计算机，并对其各个部件进行详细的设计和描述。该设计包括CPU、存储器、总线、外设等部分。 一、CPU设计 CPU是计算机的核心组件，负责执行指令和处理数据。在设计CPU时，需要考虑到指令控制、操作控制、时间控制和数据加工等四个方面。 1. ALU的功能、组成和设计图 ALU（Arithmetic Logic Unit）是CPU的执行单元，负责执行算术和逻辑操作。ALU的组成包括算术单元（AU）和逻辑单元（LU），它们分别负责执行算术和逻辑操作。ALU的设计图展示了其内部结构和连接。 2. CPU如何执行指令 CPU执行指令的过程可以分为四个阶段：取指令、译码、执行和存储。CPU首先从存储器中取出指令，然后对其进行译码，接着执行指令，并最后将结果存储在存储器中。 二、存储器设计 存储器是计算机中用于存储数据和程序的部件。存储器可以分为主存储器和辅助存储器两种，前者用于存储当前正在执行的程序和数据，而后者用于存储较为久远的数据和程序。 1. 存储器的分类 存储器可以根据其存储介质和存取方式进行分类。常见的存储器分类包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、EPROM、EEPROM等。 2. 存储器的组成 存储器的组成包括存储单元、地址寄存器和数据寄存器。存储单元用于存储数据，地址寄存器用于存储数据的地址，而数据寄存器用于存储当前要访问的数据。 3. 存储器的扩展 存储器的扩展可以通过增加存储单元或使用存储器层次结构来实现。 三、总线设计 总线是计算机中用于连接各个部件的通道。总线可以分为地址总线、数据总线和控制总线三种。 1. 总线的分类 总线可以根据其功能和结构进行分类。常见的总线分类包括_parallel_bus_、_serial_bus_、_PCI_等。 2. 总线的工作原理 总线的工作原理是通过在总线上传输地址、数据和控制信号来实现数据的传输和交换。 四、外设设计 外设是计算机中用于输入、输出和存储数据的部件。常见的外设包括键盘、显示器、打印机、磁盘存储器等。 1. 外设的分类 外设可以根据其功能和接口进行分类。常见的外设分类包括输入外设、输出外设和存储外设等。 2. 外设的工作原理 外设的工作原理是通过与CPU和存储器的交互来实现数据的输入、输出和存储。 五、接口设计 接口是计算机中用于连接外设和存储器的部件。常见的接口包括并行接口、串行接口、USB接口等。 1. 接口的分类 接口可以根据其功能和结构进行分类。常见的接口分类包括并行接口、串行接口、USB接口等。 2. 接口的工作原理 接口的工作原理是通过在接口上传输数据和控制信号来实现数据的传输和交换。 本课程设计的主要任务是设计一个模型计算机，并对其各个部件进行详细的设计和描述。该设计包括CPU、存储器、总线、外设和接口等部分，这些部分的设计和描述是计算机系统设计的关键步骤。