课程简介

本课程设计是在本科4年学习的基础上，进行的一次综合性的设计实践。课程开设的时间是在大四的第1学期（短学期）和第2学期，总学时数为68个学时。

 同学们经过3年多的学习和实践，无论在理论上还是实践上，在硬件上还是软件上，在系统角度还是应用角度都得到了不少的锻炼。在此基础上，本综合 设计从系统设计的角度，通过对两个实际的SOC（片上系统）的硬、软件设计，给学生一次综合性训练的机会。

具体授课与设计内容包括：

理论部分

作为一个实践课程，我们依然坚持理论在实践环节中的指导作用，在理论课上，我们会从系统的角度和设计的角度，帮助学生分析以下的一些问题：

• 计算机的各个部件是如何统一到一个整体之中，他们之间存在怎样的关系
• 软件和硬件究竟存在怎样的关系
• 如何一步步开始设计一个完整的系统
• 如何评价一个设计的优劣
• 多核处理器目前有哪些结构
• Intel多核结构的特点分析
• 双核处理器之间采用怎样的核间互连结构

硬件设计部分

• CPU设计。设计一个可运行指定的31条MIPS指令的RISC型32位MiniSys微处理器，具有32位指令，16位地址线和32位数据线，32个32位寄存器。
• 存储器设计。设计哈佛结构存储器，有独立的2～4KB的指令存储器和2～4KB的数据存储器。
• 中断设计。设计2个中断源入口，两级中断优先级。
• 2个16位定时/计数器的设计。
• 4×4键盘控制器的设计。
• 4位7段LED数码管控制器的设计。
• 简单UART串行通信控制器的设计。
• 其他常用接口或总线控制器的设计。（可选）
• 看门狗控制器的设计。
• SoC芯片的设计。将上述设计结合成一个完整的SoC芯片。
• 设计流水型甚至超标量型MiniSys处理器。（可选）
• 考虑增加乘法器和浮点运算单元。（可选）
• 考虑Cache的设计问题以及层次型存储结构。（可选）
• 考虑某种架构下简单多核处理器的设计。（可选）

软件部分

• 设计并实现MiniSys汇编器
• 基本输入输出系统BIOS的设计
• 硬件各部件测试程序的设计
• 综合测试程序的设计
• 探讨如何利用系统软件加强硬件功能（可选）
• 总结软件与硬件合作设计中应该注意的问题（可选）
• 设计MiniC 编译器。（可选）
• 探讨如何在编译器一级提高程序效率（可选）
• 探讨程序如何充分利用多核，软硬件该作何配合（可选）
• 通过对Intel Compiler的分析，探讨编译优化方法（可选）
• 通过对Intel VTune的分析，探讨Mini32系统代码跟踪技术（可选）
• 考虑在多核处理器中，如何调度线程（可选）
• 考虑小型运行时系统的设计（可选）

说明：上述课程设计内容中非可选项目是课程设计的基本要求，必须能达到，从创新意识和探索精神培养方面考虑，鼓励学生超过该基本要求，通过自主创新，完成更高层次的设计，其中的可选项只是作为自主创新中的一些新探索的提示，学生不受此限制，鼓励大家设计出技术更新、功能更强的系统。