分析intel公司pentium系列cpu结构设计.doc

课程设计（大作业）报告课程名称： 计算机组成原理 设计题目：分析Pentium系列CPU结构设计 院 系： 信息技术学院 班 级： 2011级3班 设 计 者： 王宏斌 学 号： 201111010322 指导教师： 华 瑞 设计时间： 2013.7.12013.7.5 信息技术学院昆明学院课程设计（大作业）任务书姓 名：王宏斌 院（系）： 信息技术学院专 业：计算机科学与技术 学 号：201111010322任务起止日期：2013-07-012013-07-05课程设计题目：1、 采用硬连线控制器或微程序控制器的模型机CPU设计。2、 分析Intel公司Pentium系列CPU结构设计，提出改进设计思想。3、 新一代或未来计算机大致结构框架及主要设计原理构想。课程设计要求：1、 可以单人设计，也可分组设计。若分组，组员自由组合，每组2-3人，通过组员协作共同完成设计任务，各组员工作量要均衡饱满，组内各组员设计内容不得雷同。2、 根据个人或小组的实际情况，以上三个设计题目任选其一作为正式课程设计题目。也可自拟设计题目，但必须经指导教师认可批准后才能作为正式课程设计题目。3、 对于设计题目1，要求在完成基本模型机实验与复杂模型机实验的基础上，参考主教材P.34712.1具体设计要求，并且结合上网搜索与图书馆查找相关资料进行具体设计。4、 对于设计题目2，要求在完成基本模型机实验与复杂模型机实验的基础上，参考主教材P.166P.171并结合上网搜索与图书馆查找相关资料进行较为全面到位的分析，以支持主教材中对该CPU“堪称为当代CISC机器的经典之作”的评价。并且提出你对该CPU的若干改进设计思想（原设计何处有何不足，如何改进？）。5、 对于设计题目3，要求在完成基本模型机实验与复杂模型机实验的基础上，到图书馆查找相关资料并结合上网搜索，再加上自己大胆与合理的想象进行设计。“不怕做不到，只怕想不到”。6、 不管上述哪个设计题目，均要求有较完善的设计文档，并结合实际，按后文要求写出课程设计报告并打印装订与电子版一起提交（大作业），纸质版与电子版缺一不可。7、 请自觉遵守课程设计纪律，出勤、实验情况、设计态度等平时设计过程表现将与最终设计成果一起综合评定本次课程设计总成绩，过程与结果同样重要。工作计划及安排：1、 分组，明确设计目标，搜集相关设计资料，熟悉基本模型机原理实验。 7.1日2、 整体结构框架设计，撰写初步设计文档，进一步搜集设计资料，熟悉复杂模型机实验。 7.2日3、 按分工要求进行具体内容设计，撰写具体设计文档，熟悉复杂模型机实验。 7.3日4、 具体设计内容进一步修改完善，继续撰写并修改完善设计文档（大作业报告）。 7.4日5、 按设计要求提交最终设计成果及课程设计大作业报告，指导教师检查评阅。 7.5日（共 一 周）指导教师签字 年 月 日 课程设计（大作业）成绩学号：201111010322 姓名：王宏斌 指导教师：华 瑞 课程设计题目：分析Intel公司Pentium系列CPU结构设计，提出改进设计思想总结：通过一周的努力，终于完成了这次学期的计算机组成原理科目的课程设计。虽然只有短短的一周，但是学到了很多东西。 这学期我们对计算机组成原理的内容进行了深入全面的学习，课本上对微程序的编写这一部分讲解的并不多，所以在实验过程中我们遇到了很多困难，由于过去对基本模型机知之甚少，所以心里很担心最后的程序能否调试出来。不过在我们小组的共同努力下最终将程序正确的调试了出来，并且我们从中总结了整个课程设计的流程：1 分析题目；2 了解整个实验的基本流程；3 写出实验步骤；4 按照实验流程和微程序对实验箱进行排线；5 对连好线的模型机输入微程序；6 验证实验；7 对出现的情况进行分析记录；8 对出现的问题进行改进和检查直至实验成功；9 撰写实验报告总结经验。整个实验过程中我们遇到了很多麻烦，当然这些问题都通过我们的努力完美的解决了，其中包括了在实验前的简单模型机和复杂模型机的实验，问题有刚开始的实验接线中由于接错了线耽误了许多的时间，当线连好后我们又发现了实验箱是坏的，导致此次实验告破，接着我们又找了几台实验箱，直到找了一台完好的实验箱后我们又进行了实验，最终完成了实验。真正开始实验的时候，我们也遇到了许多的问题，比如开始实验时的实验分配，经过了我们的分配，决定由三个成员完成各自的实验报告。实验中我收集了许多的信息和资料，为实验报告的排版进行了深刻的思考，其次是组织语言，其中的问题要数一些问题没有找到相关的资料，因此是我的实验遭到了很大的困扰，但是经过去图书馆的相关查阅，使我获得了相关的知识，为我的实验提供了重要的佐证。此次实验再次让我们体会到了团队合作的快乐，可以说如果没有大家齐心协力，我们就不能完成这个实验。正是由于大家的团队精神，在讨论时能各抒己见，不断的交流和学习，我们才能依靠集体的力量，顺利的完成了这个实验。总的来说，通过了接近一周的时间里，我们学到了不少的知识，其中不仅包括了来自老师的指导，同学的帮助，图书馆的重要作用再次的体现了出来，我们学会了实验中的知识，也懂得和加深了对知识的搜索能力。指导教师评语：成绩：填表时间： 指导教师签名：目录一、课题分析4二、Pentium系列CPU总体概况分析41核心技术42发展进程63 Pentium的结构框图11三、详细分析131 Pentium性能简介132 Pentium的原理结构13四、侧重点分析与研究141 多Cache技术142 超标量流水线15五、存在问题及改进建议15六、实验器材15七、附录16八、参考文献及相关网址16课程设计（大作业）报告一、课题分析承接着80486大获成功的东风，赚大笔美金的Intel在1993年推出了全新一代的高性能处理器Pentium。Pentium CPU它是世界上第一款与数字无关的处理器，堪称为当代CISC机器的经典之作。由运算器和控制器组成中央微处理器即CPU。要分析Intel公司Pentium CPU结构设计,首先我们要对Pentium CPU的结构和功能进行深刻的了解，进而对它的优点和缺点进行分析，最后针对缺点进行假想，从而写出一份针对Pentium CPU的改进方案。我将从以下几个方面对其进行分析： 1. 核心技术 2. 发展进程 3. Pentium的结构框图 4. Pentium性能简介 5. 原理结构 6. 多Cache技术 7. 超标量流水线 8. 问题及建议工作安排：分工表王宏斌分析Pentium及早期Pentium cpu殷贤波分析Pentium II 与Pentium VI 比较金小敏分析Pentium III 与Pentium VI 比较汇总总结分析Pentium 系列机结构特点二、Pentium系列CPU总体概况分析 奔腾商标Pentium是英特尔的第五代x86架构之微处理器，于1993年3月22日开始出货，是486产品线的后代。Pentium本应命名为80586或 i586，后来命名为“Pentium”（通常认为“pentium”是希腊文“五（penta）”加拉丁文中代表名词的接尾语“ium”的造词），是因为阿拉伯数字无法被用作注册商标。i586被使用在英特尔竞争对手所制造的类80586的微处理器。1核心技术Tualatin这也就是大名鼎鼎的“图拉丁”核心，是Intel在Socket 370架构上的最后一种CPU核心，采用0.13m 制造工艺，封装方式采用FC-PGA2和PPGA，核心电压也降低到了1.5V左右，主频范围从1GHz到1.4GHz，外频分别为100MHz（赛扬）和133MHz（Pentium III），二级缓存分别为512KB（Pentium III-S）和256KB（Pentium III和赛扬），这是最强的Socket 370核心，其性能甚至超过了早期低频的Pentium 4系CPU。WillametteNetburst微架构是P6微架构的后继者，第一个使用这架构的是Willamette核心，于2000年推出。Willamette核心制造工艺落后，发热量大，性能低下，已经被淘汰掉，而被Northwood核心所取代。Northwood第二个Pentium4核心，代号为Northwood，改用了更为精细的0.13微米制程，集成了更大的512KB二级缓存，性能有了大幅的提高。按照Intel的规划，Northwood核心会很快被Prescott核心所取代。PrescottPrescott核心的P4处理器发热量要比Northwood核心的大很多。性能接近。这是目前高端的Pentium 4 EE、主流的Pentium 4和低端的Celeron D所采用的核心。Prescott核心与Northwood核心最大的区别是采用了90nm制造工艺，L1 数据缓存从8KB增加到16KB，流水线结构也从20级增加到了31级，并且开始支持SSE3指令集。按照Intel的规划，Prescott核心会被Cedar Mill核心取代。Smithfield这是Intel公司的第一款双核心处理器的核心类型，于2005年4月发布，基本上可以认为Smithfield核心是简单的将两个Prescott核心松散地耦合在一起的产物，这是基于独立缓存的松散型耦合方案，其优点是技术简单，缺点是性能不够理想。其数据延迟问题比较严重，性能并不尽如人意。按照Intel的规划，Smithfield核心将会很快被Presler核心取代。Cedar Mill这是Pentium 4 6X1系列和Celeron D 3X2/3X6系列采用的核心，从2005末开始出现。其与Prescott核心最大的区别是采用了65nm制造工艺，其它方面则变化不大，基本上可以认为是Prescott核心的65nm制程版本。Cedar Mill核心也是Intel处理器在NetBurst架构上的最后一款单核心处理器的核心类型，按照Intel的规划，Cedar Mill核心将逐渐被Core架构的Conroe核心所取代。Presler这是Pentium D 9XX和Pentium EE 9XX采用的核心，Intel于2005年末推出。基本上可以认为Presler核心是简单的将两个Cedar Mill核心松散地耦合在一起的产物，是基于独立缓存的松散型耦合方案，其优点是技术简单，缺点是性能不够理想。按照Intel的规划，Presler核心从2006年第三季度开始将逐渐被Core架构的Conroe核心所取代。Yonah目前采用Yonah核心CPU的有双核心的Core Duo和单核心的Core Solo，另外Celeron M也采用了此核心，Yonah是Intel于2006年初推出的。这是一种单/双核心处理器的核心类型，其在应用方面的特点是具有很大的灵活性，既可用于桌面平台，也可用于移动平台；既可用于双核心，也可用于单核心。Yonah核心来源于移动平台上大名鼎鼎的处理器Pentium M的优秀架构，具有流水线级数少、执行效率高、性能强大以及功耗低等等优点。Yonah核心是共享缓存的紧密型耦合方案，其优点是性能理想，缺点是技术比较复杂。不过，按照Intel的规划，以后Intel各个平台的处理器都将会全部转移到Core架构，Yonah核心其实也只是一个过渡的核心类型，从2006年第三季度开始，其在桌面平台上将会被Conroe核心取代，而在移动平台上则会被Merom核心所取代。2发展进程Pentium的由来继承着80486大获成功的东风，赚大笔美金的Intel在1993年推出了全新一代的高性能处理器Pentium。由于市场竞争越来越趋向于激烈化，Intel觉得不能再让AMD和其他公司用同样的名字来抢自己的饭碗了，于是提出了商标注册，由于在美国的法律里是不允许用阿拉伯数字注册的，于是Intel玩了个花样，用拉丁文去注册商标。“pentium”在拉丁文里面就是“五”的意思。Intel公司还替它起了一个相当好听的中文名字奔腾。 Intel 奔腾处理器 486后的改版 超标量(Superscalar) 架构 - Pentium 拥有两个资料路径 (管线, pipelines)，可以达到在一个时钟周期内完成一个以上的指令。一个管线 (称为U) 可以处理任何的指令，而另外一个 (称为V) 可以处理简单，最共同的指令。使用一个以上的管线是传统 RISC处理器设计的特色，这也是在许多 x86 平台上第一个实作出来的，显示有将两种技术合并的可能性，创造出几乎“混合在一起”的处理器。Pentium MMX接著，P55C 也以 Pentium with MMX Technology 推出 (通常只称为 Pentium MMX)；他是以 P5 核心为基础，0.35 µm 制程也在这个系列中使用，但是拥有新的 57 个 MMX 指令集来增进多媒体工作的效率，像是媒体的编码跟解压缩。然而，软体必须明确地对於使用 MMX 做最佳化，以及 P55C 显示出速度增加的幻象主要是来自於内部快取(cache)的容量变成两倍为 32 KB。 Intel奔腾MMX处理器PentiumPro初步占据了一部分CPU市场的INTEL并没有停下自己的脚步，在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之际，又在1996年推出了最新一代的第六代X86系列CPU枣P6。P6只是它的研究代号，上市之后P6有了一个非常响亮的名字枣PentimuPro。 Intel奔腾 Pro处理器PentimuPro的内部含有高达550万个的晶体管，内部时钟频率为133MHZ，处理速度几乎是100MHZ的PENTIUM的2倍。PentimuPro的一级(片内)缓存为8KB指令和8KB数据。 Pentium II为英特尔推出的一枚X86架构的处理器，基于PentiumPro使用的P6微处理架构，但另一方面它的16位元处理能力获得优化，并加入MMX指令集。与Pentium及PentiumPro处理器不同，PentiumII使用一种插槽式设计。处理器芯片与其他相关芯片皆在一块类似子卡的电路板上，而电路板上有一块塑胶盖，有时亦有一风扇。PentiumII亦把L2放到这电路板上，但只运行处理器时脉一半的速度。此举增加处理器的良率，从而减低制作成本。 Intel奔腾处理器Pentium III同年，英特尔又发布了Pentium III处理器。从Pentium III开始，英特尔又引入了70条新指令(SIMD，SSE)，主要用于因特网流媒体扩展(提升网络演示多媒体流、图像的性能)、3D、流式音频、视频和语音识别功能的提升。Pentium III可以使用户有机会在网络上享受到高质量的影片，并以3D 的形式 参观在线博物馆、商店等。 第一代Pentium III处理器 (Katmai)Pentium IV2000年英特尔发布了Pentium 4处理器。用户使用基于Pentium 4处理器的个人电脑，可以创建专业品质的影片，透过因特网传递电视品质的影像，实时进行语音、影像通讯，实时3D渲染，快速进行MP3编码解码运算，在连接因特网时运行多个多媒体软件。这是目前空前强大的个人电脑处理器产品，仍然在继续销售中。Pentium 4处理器集成了4200万个晶体管，到了改进版的Pentium 4(Northwood)更是集成了5千5百万个晶体管；并且开始采用0.18微米进行制造，初始速度就达到了1.5GHz。Pentium 4还提供的SSE2指令集，这套指令集增加144个全新的指令，在128bit压缩的数据，在SSE时，仅能以4个单精度浮点值的形式来处理，而在SSE2指令集，该资料能采用多种数据结构来处理：4个单精度浮点数(SSE)对应2个双精度浮点数(SSE2)；对应16字节数(SSE2)；对应8个字数(word)；对应4个双字数(SSE2)；对应2个四字数(SSE2)；对应1个128位长的整数(SSE2) 。 第一代的Pentium4（Socket423）处理器 Pentium MPentiumM：由以色列小组专门设计的新型移动CPU，Pentium M是英特尔公司的x86架构微处理器，供笔记簿型个人电脑使用，亦被作为Centrino的一部分，于2003年3月推出。Pentium D2005年Intel推出的双核心处理器有Pentium D和Pentium Extreme Edition，同时推出945/955/965/975芯片组来支持新推出的双核心处理器，采用90nm工艺生产的这两款新推出的双核心处理器使用是没有针脚的LGA 775接口，但处理器底部的贴片电容数目有所增加，排列方式也有所不同。桌面平台的核心代号Smithfield的处理器，正式命名为Pentium D处理器，除了摆脱阿拉伯数字改用英文字母来表示这次双核心处理器的世代交替外，D的字母也更容易让人联想起Dual-Core双核心的涵义。Pentium EE同出自Intel之手，而且Pentium D和Pentium Extreme Edition两款双核心处理器名字上的差别也预示着这两款处理器在规格上也不尽相同。其中它们之间最大的不同就是对于超线程（Hyper-Threading）技术的支持。Pentium D不支持超线程技术，而Pentium Extreme Edition则没有这方面的限制。在打开超线程技术的情况下，双核心Pentium Extreme Edition处理器能够模拟出另外两个逻辑处理器，可以被系统认成四核心系统。Pentium E2200经历了Core2Duo处理器对高端市场的洗礼之后，Intel在07年第二季度推出了新一代的低端双核心处理器PentiumE2000系列，主要面向注重性价比的入门级双核处理器市场。首批推出的PentiumE2000系列包括两款产品，分别为E2160和E2140，频率只有1.8GHz和1.6GHz，但性能十分强大，已经能够满足多数用户的需求。但Intel并没有就此作罢，在稍后除PentiumE2000系列处理器全部升级到M0核心之外，日前正式发布了频率更高的PentiumE处理器频率提高到2.2GHz的PentiumE2200。Pentium G620Pentium G620可以看成Core i3 2100的进一步精简版，包括不支持AVX指令集等Sandy Bridge的新特性。Pentium G620是基于Sandy Bridge微架构，采用32nm制作工艺、CPU部分是双核/双线程设计、LGA 1155接口、主频为2.6GHZ、外频为100MHZ（不可超频），内置HD Graphics核芯显卡，拥有6组EU执行单元，CPU与GPU共享3MB高速缓存。3 Pentium的结构框图BTB转移目标缓冲 指令cache 8k欲取缓冲指令译码控制ROM页面部 件控制部件地址 地址产生 产生（U流水线）（V流水线）浮点部件整数寄存器堆ALU (U) ALU 桶形移位器数据cache 8kTLBLB控制加法除法乘法TLB 寄存器堆总线部件 Pentium CPU结构框图系统界面L2 cacher 和 控制BTB及1-TLB转移目标缓冲器取指译码跟踪cacher微指令码 ROM换名分配微指令队列调度器整数寄存器组浮点寄存器组存数地址生成取数地址生成浮点存储浮点传送浮点乘浮点除 MMXL1数据 cacher和D-TLBALUALUALUALU Pentium-4 CPU结构框图 奔腾处理器内部结构三、详细分析1 Pentium性能简介1993年3月Intel公司推出了第五代微处理器Pentium Pentium是微处理器本质上的一次创新。Pentium采用了0.8m双极性互补金属氧化半导体（BiCMOS）技术，它属于单芯片超标量流水线微处理器，片内集成了多达310万个晶体管，工作电压+5V，功耗15W。片内时钟频率（微处理器主频）与外片主总线的时钟频率相等，均为60MHz或66MHz两种。 1994年3月之后推出的Pentium（P54C）采用了0.6m的CMOS技术，工作电压降为3.3V，功耗降至4W。主总线时钟频率有50MHz、60MHz以及66MHz等，经倍频后作为Pentium（P54C）内部的时钟频率（主频），表3-1列出了几种Pentium（P54C）的主频与工作电压。几种Pentium的主频与工作电压 型 号 主总线时钟频（MHz） 倍数因子 主频（MHz） 工作电压 Pentium90 601.5903.3V或2.9V Pentium100 601.51003.3V Pentium120 6021203.3VPentium133 6021333.3VPentium150 602.51503.3VPentium166 662.51663.3VPentium200 6632003.3VPentium通往外部存储器的数据总线为64位，CPU内部主要寄存器的宽度仍然为32位，那么Pentium、Pentium（P54C）应该是32位微处理器。外部64位数据总线（D63-D0）每次可同时传输8字节的二进制信息，若选用主总线时钟频率66MHz计算，即存储器总线的时钟频率也为66MHz，则Pentium与主存储器交换数据的速率可为528MB/S。2 Pentium的原理结构Pentium CPU内部的主要部件：总线接口部件U流水线和V流水线指令高速缓冲存储器Cache数据高速缓冲存储器Cache指令预取部件指令译码器浮点处理部件FPU分支目标缓冲器BTB微程序控制器中的控制ROM寄存器组Pentium微处理器的原理结构图如图所示所以Pentium CPU堪称为当代CISC机器的经典之作。四、侧重点分析与研究1 多Cache技术80486 CPU中有8KB的指令和数据共用的cache。而奔腾CPU则分设指令cache和数据cache，各8KB。指令cache是只读的，以单端口256位(32B)向指令预取缓冲器提供超长指令字代码。数据cache是可读可写的，双端口，每个端口32位，与U，V两条流水线交换整数数据，或组合成一个64位端口与浮点运算部件交换浮点数据。两个cache与64位数据、32位地址的CPU内部总线相连接。 两个cache都使用物理地址。每个cache都有一个后援缓冲器TLB，负责将TLB命中的线性地址转换成32位物理地址。2 超标量流水线超标量流水线是pentium系统结构的核心。它由U和V两条指令流水线构成，每条流水线都有自已的ALU、地址生成电路、与数据cache的接口。控制ROM属于微程序控制器，其中存放一组解释指令操作顺序的微指令代码。两个地址生成器用于计算存储器操作数地址。各种模式下的逻辑地址最终要转换成物理地址来访问数据cache，并用转换后援（旁视）缓冲器TLB来加速这种地址转换过程。寄存器堆有8个32位整数寄存器，用于地址计算、保存ALU的源操作数和目的操作数。五、存在问题及改进建议要讲，就必须先讲指令系统。指令系统指的是一个所能够处理的全部指令的集合，是一个的根本属性。之所以说指令系统是一个的根本属性，是因为指令系统决定了一个能够运行什么样的程序，进行什么操作。所有采用高级语言编出的程序，都需要翻译（编译或解释）成为机器语言后才能运行，这些机器语言就是由一条条的指令组成的。 通常，一条指令包括两个部分：操作码和地址码。操作码其实就是指令序列号，用来告诉需要执行哪一条指令。地址码则复杂一些，主要包括源操作数地址、目的操作数地址。在某些指令中，地址码可以部分或全部省略，比如一条空指令 就只有操作码而没有地址码。 从微处理器的指令系统来看，目前主要有两种发展趋势，一个是，一个是。 的产生、发展和现状某一系列，如 系列机，为了增加新的功能与提高速度，越来越多的复杂指令被加入到指令系统中。但是，这样就导致一个问题：一个指令系统的指令数是受指令操作码的位数所限制的，如果操作码为位，那么指令数最多 为条（的次方）。那么怎么办呢？指令的宽度是很难增加的，聪明的设计师们又想出了一种方案：操作码扩展。由于操作码的后面跟着的是地址码，而有些指令是用不着地址码或只用少量的地址码的。那么，就可以把操作码扩展到这些位置。然后，为了达到操作码扩展的先决条件：减少地址码，设计师们又广开思路，发明了各种各样的寻址方式，如基址寻址、 相对寻址等，用以最大限度地压缩地址码长度，为操作码留出空间。 就这样，慢慢地，指令系统就形成了，大量的复杂指令、可变的指令长度、多种的寻址方式是的特点，也是的缺点：因为这些都大大增加了解码的难度，而在现在的高速硬件发展下，复杂指令所带来的速度提升早已不及在解码上浪费的时间。要改进这一缺点，使计算机既有复杂指令又可以在能容忍的时间上解码，我的建议是：制作一种新的而且速度超快的解码方式。从而减少解码所花费的时间，大大的提高计算机的运行速度。六、实验器材1、湖北众友公司ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱；2、PC机与网络。七、附录 执行设计之前，我们进行了简单模型机和复杂模型机的实验，实验附图如下：八、参考文献及相关网址1.计算机组成原理（第四版立体化教材），白中英主编，08年1月第四版，科学出版社2.计算机组成原理及系统结构实验指导书（V1.01），湖北众友科技实业股份有限公司3. Intel微处理器:从8086到Pentium系列体系结构编程与接口技术.4. 奔腾/处理器系统结构作者： 张昆藏 出版社：电子工业出版社 5. 8086 /Pentium 微机原理及接口技术 （第2版）(配有电子课件，教学大纲，习题库)6. 80x86/Pentium 微型计算机原理及应用(第3版）7. Pentium系列微型计算机原理与接口技术8. Intel微处理器从8086到Pentium系列体系结构、编程与接口技术(第5版)(影印版)9. The Pentium Microprocessor Antonakos, James L. Prentice Hall & IBD (1996-11出版)10. baidu,com30参考：毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册题 目： 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 职称： 助理指导教师： 职称： 年 月 日实验中心制使 用 说 明一、此册中各项内容为对学生毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录，请各环节记录人用黑色或蓝色钢笔（签字笔）认真填写（建议填写前先写出相应草稿，以避免填错），并妥善保存。二、此册于学院组织对各专业题目审查完成后，各教研室汇编选题指南，经学生自由选题后，由实验中心组织发给学生。三、学生如实填好本册封面上的各项内容和选题审批表的相应内容，经指导教师和学院领导小组批准后，交指导教师；指导老师填好毕业论文（设计）任务书的各项内容，经教研室审核后交学生签名确认其毕业论文（设计）工作任务。四、学生在指导老师的指导下填好毕业论文（设计）开题报告各项内容，由指导教师和教研室审核通过后，确定其开题，并将此册交指导老师保存。五、指导老师原则上每周至少保证一次对学生的指导，如实按时填好毕业论文（设计）指导教师工作记录，并请学生签字确认。六、中期检查时，指导老师将此册交学生填写前期工作小结，指导教师对其任务完成情况进行评价，学院中期检查领导小组对师生中期工作进行核查，并对未完成者提出整改意见，后将此册交指导老师保存。七、毕业论文（设计）定稿后，根据学院工作安排，学生把论文（打印件）交指导老师评阅。指导老师应认真按毕业论文（设计）指导教师成绩评审表对学生的论文进行评审并写出评语，然后把论文和此册一同交教研室。八、教研室将学生的论文和此册分别交两位评阅人评阅后交回教研室保存。九、学院答辩委员会审核学生答辩资格，确定答辩学生名单，把具有答辩资格学生的论文连同此册交各答辩小组。十、学生答辩后由答辩小组记录人填好毕业论文（设计）答辩记录表中各项内容，然后把学生的论文和此册一同交所在答辩小组，答辩小组对其答辩进行评审并填写评语后交教研室。十一、学院答辩委员会进行成绩总评定，填好毕业论文（设计）成绩评定表中各项内容，然后把论文（印刷版和电子版（另传）和此册等资料装入专用档案袋中，教教研室后由实验中心统一保存。目 录1毕业论文（设计）选题审批表2. 毕业论文（设计）任务书3毕业论文（设计）开题报告4. 学生毕业论文（设计）题目更改申请表5毕业论文（设计）指导老师工作记录6毕业论文（设计）中期检查记录7毕业论文（设计）指导教师成绩评审表8毕业论文（设计）评阅人成绩评审表9. 毕业论文（设计）答辩申请表10毕业论文（设计）答辩记录表11毕业论文（设计）答辩成绩评审表12毕业论文（设计）成绩评定表毕业设计（论文）选题审批表题目名称 基于单片机的超声波测距题目性质工程设计理论研究实验研究计算机软件综合论文其它题目来源科研题目 生产现场教学 其它自拟题目选题理由：由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，精度也能达到使用要求，超声波测距应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决了传统测量仪器存在的问题，比如，在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、方便、计算简单，又易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。 指导教师意见： 签名： 年 月 日院（系）领导小组意见： 签名： 年 月 日注：此表由学生填写毕业论文（设计）任务书1、毕业论文（设计）应达到的目的：（1）能对学生在学期间所学知识的检验与总结，培养和提高学生独立分析问题和解决问题的能力，使学生受到科学研究、工程设计和撰写技术报告等方面的基本训练。（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对事物能潜心观察、用于开拓、用于实践的基本素质；（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力。（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实践能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行考核。2、毕业论文（设计）的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：以单片机为核心设计了基于激光测距的防撞预警系统，采用TDC-GP2芯片作为激光飞行计时单元,给出激光发射及回波接收放大电路，基于模块化思想设计、完成系统软件设计流程；最后通过实验测试，系统要能很好测出前方车辆距离及运行状态，并能及时发出报警，利用Matlab对其测试结果进行验证，修正。3、对毕业论文（设计）成果的要求包括图表、实物等硬件要求：设计完成后，要提供电路图，实验电路版，控制原始程序，实验要保存大量的原始数据。完成设计论文。4、毕业论文（设计）工作进度计划：序号论文（设计）工作进度日期（起止周数）1根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题目。13-14-1第16周止2根据所定题目，全面搜集素材，列出各种设计方案，并一一比较，选择出最好的设计方案。13-14-1第18周止3联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。13-14-1第19周止4根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各大的模块，并将其展开，以得到比较细的设计模式。13-14-2第1周止5 根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。13-14-2第2周止6完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。13-14-2第3周止7大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好，完成整个硬件和软件部分的设计过程。13-14-2第6周止8将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经老师指点，做进一步的改进工作。13-14-2第7周止9改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。13-14-2第10周止指导教师日期年 月 日教研室审查意见：签字： 年 月 日学院负责人意见：签字： 年 月 日学生签字： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。 毕业论文（设计）开题报告题目基于单片机的超声波测距1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 利用单片机控制超声波测距，发射器发出的超声波以速度在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t,由即可算出被测物体的距离。预计可能遇到的问题是受温度的影响，测量精度不高，则应通过温度补偿的方法加以校正。报告人签名： 2015年 3 月 20 日3、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。 超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用