TW-X33八位/十六位計算機組成原理與系統結構實驗儀

該產品是研制開發的一款八位/十六位兼容設計的計算機組成原理和系統結構實驗儀，系統由八位機主板和十六位機擴展實驗板組成，主板以八位機模式，用TTL74系列器件加多片在線可編程CPLD構建模型機部件，大大提高了實驗系統可靠性和二次開發的靈活性,讓學生以可視方式觀察CPU內各部件工作過程和模型機的實現。擴展實驗板以十六位機模式，用12萬門FPGA芯片構建模型機所有部件，并配置64K×16位存儲器，通過VHDL語言編程，可設計16位機的部件和模型機，學生將設計好的電路下載到FPGA芯片上，實現16位機的部件和模型機功能；也可完成其它設計性實驗和課程設計實驗。在對八位機了解的基礎上，讓學生對十六位計算機組成原理有更深刻的理解，為FPGA設計CPU打下堅實基礎。滿足不同層次的教學的需求。

一、性能特點

（1）優化的硬件設計，充分展示計算機結構模型，每個模塊均有數碼管實時監視，模塊間線條明快，數據/指令流向一目了然。

（2）完善的硬件配置，實驗電路以分立器件為主，同時配備CPLD，支持部分模塊的重構。

（3）開放的軟硬件設計，支持用戶新建指令/微指令的系統設計。

（4）控制器的有機結合，只需撥動選擇開關，就可實現微程序或組合邏輯控制的切換。

（5）提供多種工作方式，支持手動、脫機、聯機。

（6）提供三總線接口和鎖緊插座，支持I/O擴展。

（7）提供多種指令系統，支持基本模型機、指令流水線、RISC模型機實驗。

（8）強大的指令功能，支持多種尋址方式和中斷、子程序調用等。

（9）豐富的調試手段，具有單步、微單步、運行、暫停等功能。

（10）提供聯機調試軟件，自帶編譯器、支持匯編語言源程序調試，圖形化動態顯示計算機結構模型的數據/指令流向,操作歷史記錄狀態顯示，方便用戶查找歷史記錄。

（11）實驗儀提供LCD液晶顯示，通過實驗儀或PC機鍵盤,在線動態修改寄存器、程序/微程序計數器、程序/微程序存貯器的內容。

（12）系統可選配十六位擴展卡，可做十六位的組成原理實驗。該十六位擴展卡提供示例程序。數據和地址均為十六位，是真正的16位機。

（13）系統可保存文件和調入文件，并提供PC機下載。

二、詳細組成

系統由實驗主板、調試軟件、內置開關電源組成。

配有USB和串口兩種通信方式，用戶可以根據需要切換開關選擇任何一種。

實驗主板有：累加器A，暫存器W，運算器ALU，直通D/左移L/右移R單元，寄存器組R0—R3，中斷向量IA，堆棧ST，程序計數器PC，地址寄存器MAR，輸入IN，輸出OUT，存貯器EM，微地址UPC，指令寄存器IR，微程序控制器uEM，組合邏輯控制單元，三總線接口，40芯鎖緊擴展座、二進制開關電平輸出/顯示，邏輯筆、管理單片機89S52、4×6鍵盤，字符式LCD，RS232/USB通訊接口，十六位機擴展接口， 通信選擇開關等。

三、實驗項目

（1）寄存器讀寫實驗

（2）運算器八種運算實驗

（3）數據輸出/移位實驗

（4）UPC實驗

（5）PC實驗

（6）存貯器讀寫實驗

（7）微程序讀寫實驗

（8）中斷實驗

（9）模型機綜合實驗（微程控制器）

實驗1：數據傳送/輸入/輸出實驗

實驗2：數據運算實驗（加/減法/或）

實驗3：移位/取反實驗

實驗 4：轉移實驗

實驗 5：調用實驗

實驗 6：中斷實驗

實驗 7：指令流水實驗

實驗 8：RISC模型機

(10) 組合邏輯控制器實驗

(11) 設計指令/微指令系統.

(12) 擴展實驗(選配芯片）

實驗1：8255擴展I/O口實驗

實驗2：8253擴展定時器實驗

注：實驗（1）…（8）為手動微代碼控制，（9）…（12）為微程序或組合邏輯控制。