计算机原理综合课程设计

第1章 计算机设计基础理论.

1.1 信息与信息处理

1.1.1 信息与媒体

1.1.2 信息处理与数据

1.2 限位记数

1.2.1 限位记数的基本概念

1.2.2 补码制

1.2.3 补码和反码的关系

1.2.4 补码制加法的溢出

1.2.5 变减法为加法

1.3 任意进制数

1.3.1 任意进制数概述

1.3.2 任意进制数互化

1.4 二进制数

1.4.1 二进制数的加减法

1.4.2 超长二进制数

1.4.3 二进制数的基数表示法

1.5 信息编码

1.5.1 图形文字数值化

1.5.2 颜色的数值化

1.5.3 模拟信息的数值化

1.5.4 ASCII编码

1.5.5 汉字库与机内码

1.5.6 外码

1.6 布尔代数

1.6.1 布尔代数的概念

1.6.2 布尔代数的基本运算规则

1.6.3 异或

1.7 逻辑电路

1.7.1 二极管和三极管

1.7.2 基本逻辑门电路

1.8 依据表达式做电路

1.8.1 组合电路

1.8.2 逻辑电路的画法

1.9 真值表与逻辑函数

1.9.1 逻辑真值表

1.9.2 由真值表求逻辑函数

1.9.3 变量无关

1.9.4 加法运算的逻辑表示

1.9.5 逻辑表达式的化简

习题一

第2章 逻辑计算机

2.1 计算机逻辑结构

2.1.1 计算机的基本逻辑结构

2.1.2 指令执行的设想

2.2 指令执行要件与执行过程

2.2.1 程序计数器

2.2.2 指令和数据存储器

2.2.3 指令分析设备

2.2.4 指令执行设备

2.2.5 指令执行控制器

2.2.6 必要的附属设备

2.2.7 指令执行一般过程

2.3 部件关联与信息传输

2.3.1 并行传输与串行传输

2.3.2 同步传输和异步传输

2.3.3 同步总线连接结构

2.4 计算机的分类

2.4.1 通用与专用计算机

2.4.2 计算机的规模

2.4.3 单处理器计算机与多处理器计算机

2.4.4 动态计算机

2.4.5 计算机网络

习题二

第3章 EDA设计工具

3.1 建立工程项目

3.1.1 启动QuanusII6.0

3.1.2 建立项目

3.2 设计文件

3.2.1 原理图设计

3.2.2 VerilogHDL语言设计

3.3 原理图转换和程序编辑

3.4 编译与器件封装

3.4.1 局部工程编译

3.4.2 封装成器件放人用户库

3.5 电路仿真

3.5.1 建立仿真文件

3.5.2 仿真设置工具

3.5.3 功能仿真

3.5.4 时序仿真

3.6 工程下载验证

习题三

第4章 常用基本器件设计

4.1 寄存器设计

4.1.1 寄存器原理图设计

4.1.2 寄存器工作原理

4.1.3 寄存器的语言描述

4.1.4 寄存器仿真

4.2 加减法运算器设计

4.2.1 加减法单元原理图设计..

4.2.2 加减单元的编码

4.2.3 多位加减单元的连接

4.2.4 多位加减单元连接编程

4.2.5 加减法运算器原理图设计

4.2.6 加减法运算器程序描述

4.2.7 加减法运算器仿真

4.3 同步计数器设计

I.3.1 设备同步工作

4.3.2 程序计数器

4.3.3 通用计数器

4.4 标志线的设计

4.4.1 累加器的标志线设计

4.4.2 数据监测标志设计

4.5 移位运算器的设计

4.5.1 原理图设计

4.5.2 移位运算器程序描述

4.5.3 移位运算器仿真

4.6 乘法运算器的设计

4.6.1 乘法手算形式分析

4.6.2 乘法阵列原理图设计

4.6.3 乘法阵列的编码

4.6.4 有符号数乘法运算器

4.7 除法运算器设计

4.7.1 除法手算的形式分析

4.7.2 减法运算器设计

4.7.3 除法阵列设计

4.7.4 除法行单元电路

4.7.5 正数除法电路设计

4.7.6 有符号除法运算器设计分析

4.7.7 对称区间的除法运算器

4.7.8 实用除法运算器要件

4.7.9 实用除法运算器整体设计

4.8 译码器的设计

4.8.1 译码器电路设计

4.8.2 译码器的程序描述

4.8.3 选择与通断控制电路

4.9 节拍器的设计

4.9.1 电路设计

4.9.2 程序描述

4.9.3 工作原理

4.1 0存储器的设计

4.1 0.1 地址译码器设计

4.1 0.2 存储单元设计

4.1 0.3 256存储单元存储器

4.1 0.4 大容量存储器设计

习题四

第5章 控制矩阵设计方法

5.1 控制矩阵设计的基本方法

5.1.1 在数据库中建表

5.1.2 生成VerilogHDL程序描述

5.2 模块描述生成器

5.2.1 模块描述生成器的安装

5.2.2 模块描述生成器的使用

5.2.3 模块描述生成器的设计程序

习题五

第6章 计算机设计实例

6.1 计算机整体设计

6.1.1 计算机组成结构

6.1.2 计算机功能设计目标

6.1.3 确定指令系统

6.2 器件设计的描述

6.2.1 译码器

6.2.2 节拍器

6.2.3 寄存器与指针

6.2.4 alu设计

6.2.5 存储器的设计

6.2.6 存储器部件

6.3 总线结构设计

6.3.1 连接存储器和运算器

6.3.2 累加器.计数器连人总线

6.3.3 操作数寄存器.数据寄存器.输出寄存器连人总线

6.4 指令系统设计

6.4.1 指令全程分析

6.4.2 计算机指令全程表

6.5 控制器设计

6.5.1 控制矩阵设计

6.5.2 组织控制器

6.6 输入接口设备设计

6.6.1 缓冲区接口电路

6.6.2 输入接口解决的问题

6.6.3 操作系统的设计

6.6.4 操作系统的发展

6.7 计算机总体设计

6.7.1 顶层结构

6.7.2 输入程序数据控制

6.8 程序运行仿真

6.8.1 仿真程序的输入方法

6.8.2 观察仿真波形

6.9 工程下载与检测

6.9.1 时钟设计

6.9.2 顶层文件与连接驱动程序

6.9.3 检验程序执行

习题六

参考文献

本书是针对计算机科学与技术专业的计算机原理综合课程设计编写的教材，突出了包括指令系统与CPU设计、操作系统核心设计、编译器设计等在内的计算机核心设计技术与方法，突出了完整计算机从无到有的实例设计与实验，书中采用Quartus II实例设计引路，方法简单，方便利用FPGA/CPLD器件实现。通过本书学习，不仅能够深入理解计算机原理，而且能够掌握现代的计算机基础软硬件设计技术。本书适合高等院校计算机、电子工程及机电专业的本科生作为计算机实验教材使用，也可以作为应用计算机的广大工程技术人员的参考资料。

本书将侧重点放在计算机核心部件的设计和制作上，从计算机原理出发，以设计实例为引导，根据FPGA/CPLD器件的可编程特点，应用Quartus Ⅱ系统地介绍了计算机的设计方法。作者采用原理图设计和Verilog HDL语言编程对照的方式，不仅剖析了计算机各种器件的结构，而且具体给出了它们的设计方法。