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1、武汉工程大学 计算机科学与工程学院综合设计报告设计名称： 基础硬件综合设计 设计题目： 硬连线控制器CPU设计 学生学号： 专业班级： 学生姓名： 学生成绩： 指导教师（职称）： 完成时间： 武汉工程大学计算机科学与工程学院 制说明：1、报告中的第一、二、三项由指导教师在综合设计开始前填写并发给每个学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个综合设计期间的表现、设计完成情况、报告的质量及答辩等方面，给出客观、全面的评价。4、所有学生必须参加综合设计的答辩环节。凡不参加答辩者，
2、其成绩一律按不及格处理。答辩小组成员应由2人及以上教师组成。5、报告正文字数一般应不少于5000字，也可由指导教师根据本门综合设计的情况另行规定。6、平时表现成绩低于6分的学生，其综合设计成绩按不及格处理。7、此表格式为武汉工程大学计算机科学与工程学院提供的基本格式（适用于学院各类综合设计），各教研室可根据本门综合设计的特点及内容做适当的调整，并上报学院批准。答辩记录表学生姓名： 学号： 班级： 答辩地点： 答辩内容记录：答辩成绩合计分值各项分值评分标准实际得分合计得分备注2510在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。15在规定时间内能准确、完整、流利地
3、回答教师所提出的问题。答辩小组成员（签字）： 年 月 日成绩评定表学生姓名： 学号： 班级： 类别合计分值各项分值评分标准实际得分合计得分备注平时表现1010按时参加综合设计，无旷课、迟到、早退、违反实验室纪律等情况。完成情况3020按设计任务书的要求完成了全部任务，能完整演示其设计内容，符合要求。10能对其设计内容进行详细、完整的介绍，并能就指导教师提出的问题进行正确的回答。报告质量3510报告文字通顺，内容翔实，论述充分、完整，立论正确，结构严谨合理；报告字数符合相关要求，工整规范，整齐划一。5课题背景介绍清楚，综述分析充分。5设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强，具有说服力。5符号统一
4、；图表完备、符合规范要求。5能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果。5参考文献数量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用。答辩情况2510在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。15在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。总评成绩指导教师评语指导教师： （签字） 日期： 年 月 日一、综合设计目的、条件、任务和内容要求：基于Verilog HDL或者中小规模数字集成电路芯片，使用Quartus II或者Multisim软件仿真，设计一个硬连线控制器CPU，要求如下：1、CPU字长不少于4位；2、至少实现4条指令（ADD、M
5、OV、LD和ST），最短指令长度不少于4位；3、CPU外部地址总线和外部数据总线均不少于4位。设计完成的CPU应通过Quartus II或者Multisim仿真验证。设计在安装了Quartus II 7.0或者Multisim 10.0以上版本的PC上通过仿真方式进行。二、进度安排： 三、应收集资料及主要参考文献：1 毛法尧.数字逻辑（第2版）M.北京：高等教育出版社，2008.2 康华光.电子技术基础.数字部分（第5版）M.北京：高等教育出版社，2008.3 白中英，戴志涛.计算机组成原理（第5版）M.北京：科学出版社，2013.4 唐朔飞.计算机组成原理（第2版）M.北京：高等教育出版社，
6、2008.5 吴戈.Verilog HDL与数字系统设计简明教程M.北京：人民邮电出版社，2009.四、摘要：随着网络时代的到来，网络通信、信息安全和信息家电产品将越来越普及，而CPU正是所有这些信息产品中必不可少的部件。CPU英文全称是Central Processing Unit，我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，在其中所集成的电子元件也越来越多，上万个，甚至是上百万个微型的晶体管构成了CPU的内部结构。CPU的内部结构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。本次设计完全用硬连线描述CPU的各个部件，在Multisim中将各个芯
7、片连接起来形成一个简单的微处理器，加上一些外围模块来实现一些功能。本次设计在合理性与实用性上没有考虑，只是为了达到技术指标，从原理上完成了一个简单的CPU设计。运用在“数字电路与逻辑设计”课程中学过的基本理论知识，设计并用可编程逻辑器件实现一个简单的四位操作数的微处理器。完成微处理器硬件系统设计和指令系统设计两方面的任务，使微处理器能够实现两个不带符号位的四位二进制数相加等功能。关键字：CPU；控制单元；运算器五、Abstract：With the advent of the Internet era, network communication, information security a
8、nd information appliances will become more and more popular, and CPU is an essential component in all of these information products. CPU English full name is Central Processing Unit, we translate also is the central processor. CPU from the prototype appears to develop today, because the more advance
9、d manufacturing technology, in which the integrated electronic components are more and more, tens of thousands, even millions of tiny transistors constitute the internal structure of the CPU. The internal structure of CPU can be divided into the control unit, logic unit and a storage unit three part
10、s.The design of a complete description of the components of CPU with hard wired, Multisim will be the individual chips are connected together to form a simple microprocessor, plus some peripheral modules to realize some function. This design is not considered in the rationality and practicality, onl
11、y to achieve the target, from the principle to complete a simple CPU design.Using the basic theory of knowledge in the digital circuit and logic design course in middle school before, programmable logic device to implement a simple four bit operand microprocessor can be used to design and. Complete
12、microprocessor hardware system design and instruction system design of the two aspects of the task, the microprocessor can achieve two with four bit binary number sum symbol bit function.Keywords: CPU; control unit; operator武汉工程大学计算机科学与工程学院 综合设计报告目 录目 录I摘 要IIAbstractIII第一章 课题背景11.1 课程设计的目的11.2 课程设计的
13、要求1第二章 设计简介及设计方案论述12.1 设计方案12.2 框图设计2第三章 详细设计43.1 指令操作43.2 系统基本模块划分53.3 CPU的运算器63.4 CPU的控制器7第四章 设计结果及分析94.1总电路设计图94.2运算通路实现104.3存储器部分实现114.4选择电路的实现124.5时序电路的实现13致 谢18参考文献19附 录20摘 要随着网络时代的到来，网络通信、信息安全和信息家电产品将越来越普及，而CPU正是所有这些信息产品中必不可少的部件。CPU英文全称是Central Processing Unit，我们翻译成中文也就是中央处理器。CPU从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，在其中所集成的电子元件也越来
