重慶工程學院南泉校區(qū)-TW-X35綜合型計算機組成原理實驗系統(tǒng)

一、結構特點

本系統(tǒng)由鋁木合金箱體、高性能穩(wěn)壓電源、系統(tǒng)控制部件、開放式實驗電路區(qū)等組成。全部實驗用信號線的連接采用排線，操作方便，接觸可靠?；A實驗基于中小規(guī)模集成電路，綜合性實驗基于在系統(tǒng)可編程核心器件，資源完全向?qū)W開放，可以完成“計算機組成原理”、“計算機結構與邏輯設計”、“在系統(tǒng)編程”、“VHDL設計”、“電子系統(tǒng)綜合設計”等課程的實驗，并可以進行“專用集成電路設計”的驗證實驗。本實驗箱適用于本?？圃盒Ｓ嬎銠C專業(yè)和其它相關專業(yè)的相關課程的實驗和創(chuàng)新設計。

二、技術性能

1、硬件系統(tǒng)采用高性能單片機89S52和LATTICE公司CPLD器件的有機結合,使系統(tǒng)的硬件控制電路精簡而可靠。

2、提供手動、自動和聯(lián)機三種工作方式，滿足不同層次實驗的監(jiān)視需要。

3、具有完善的系統(tǒng)檢測電路和系統(tǒng)保護電路設計,使實驗系統(tǒng)更易于維護和使用。

4、系統(tǒng)自備雙通道邏輯示波器，便于實驗過程中時序信號的測量。

5、系統(tǒng)和電腦采用RS232/USB通信方式。

6、實驗系統(tǒng)采用總線結構，使實驗計算機具有結構簡單清晰、擴展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點，實驗時只要少些接線即可。

7、擴展FPGA實驗模塊，實現(xiàn)復雜模型機的設計實驗。

8、專為本機配備的動態(tài)集成調(diào)試運行軟件以圖形化的界面顯示模型機內(nèi)部數(shù)據(jù)的流向和各種控制信號的狀態(tài)以及時序關系。

三、硬件技術指標

1、實驗電路工作電源：+5V/2A、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護和自動關斷功能，每路帶電源指示。其中+5V電源設計有過壓、過流、欠壓保護功能，待電路中故障排除后，自動恢復供電，確保設備和人身安全。

2、實驗系統(tǒng)的字長為8位。

3、實驗系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類PC 機，有多種指令格式，多種尋址方式。

4、主存儲器采用8K字節(jié)靜態(tài)存儲器6264，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)。

5、配運算器模塊，由4片4位的算術邏輯單元功能發(fā)生器級聯(lián)而成。每片內(nèi)實現(xiàn)16種二進制算術運算及16種邏輯運算，可進行8位、16位運算器實驗。

6、控制器采用微程序方案實現(xiàn)，控存字長為24位，可用最大容量為1024字節(jié)，且用電可擦寫的E2ROM存儲器芯片組成，支持動態(tài)微程序設計。

7、實驗系統(tǒng)工作頻率源由555時基電路和74LS123可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器組成產(chǎn)生，頻率范圍為330HZ～580HZ?？梢酝瑫r產(chǎn)生四種不同時序的時鐘信號。

8、實驗系統(tǒng)配有微程序手動輸入并顯示模塊，裝有24個微程序輸入開關，用于輸入微程序。

9、配有手動16位數(shù)據(jù)輸入模塊，裝有16個數(shù)據(jù)輸入開關，用于輸入16位數(shù)據(jù)。

10、配8個控制開關，2個微動開關，用于手動控制整機的運行和切換運行方式等。

11、配2位七段數(shù)碼管以顯示程序運行的結果。另配置6個數(shù)碼管，用于交通燈顯示。

12、配微地址發(fā)生器模塊和微地址顯示模塊、微地址控制模塊。

13、配數(shù)據(jù)總線顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)總線上的動態(tài)數(shù)據(jù)。

14、配總線地址顯示模塊，用于顯示地址總線上的動態(tài)地址。

15、配有一個雙向通用移位寄存器，以實現(xiàn)邏輯移位功能。

16、具有超前進位控制邏輯。

17、配有指令寄存器和地址寄存器。

18、主機上設計有二片大規(guī)模 CPLD 和超強51單片機作為整機的主控器件，可以在完全自動方式下完成全部部件實驗和整機模型機設計實驗。

19、配有并行I/O接口電路8255，實現(xiàn)帶輸入輸出接口的模型機的設計。

20、配有定時/計數(shù)器接口電路8253。實現(xiàn)帶定時/計數(shù)器功能的模型機的設計。

21、配有中斷控制器8259。實現(xiàn)帶中斷功能的模型機的設計）。

22、配有雙端口存儲器IDT713200。

23、模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)數(shù)模和模數(shù)的轉(zhuǎn)換(C9JH有）。

24、擴展ALTERA EPM240核心模塊，實現(xiàn)具備多功能復雜模型機的設計實驗。

25、實驗的連接：模塊間實驗線路的連接：全部信號采用排線連接，操作簡便，實驗導線連接穩(wěn)定可靠。

26、機箱：堅固型鋁合金框架，厚實的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×150mm。

四、軟件技術指標

1、實驗系統(tǒng)集成動態(tài)調(diào)試運行軟件。

2、詳盡的CAI課件,能將實驗原理、實驗目的、芯片、查詢等功能集于一體,便于多媒體教學；

3、極強的程序和微程序調(diào)試功能，有單步、斷點和連續(xù)等運行方式。

4、有程序和微程序讀寫功能。

5、以彩色流程圖方式全程監(jiān)視程序的運行狀態(tài)和運行結果。

6、 用debug讀寫存貯菜單，對寄存器進行輸入數(shù)據(jù)和參數(shù)設置以及讀出目標輸出信息。

五、實驗項目（全部提供源程序）

1、基礎實驗

1）8位算術邏輯運算實驗

2）帶進位控制8位算術邏輯運算實驗

3）16位算術邏輯運算實驗

4）移位運算器實驗

5）存儲器實驗

6）微控制器實驗

2、設計性使用

1）總線控制實驗

2）硬布線控制器實驗

3）乘法器設計實驗

4）FIFO先進先出存儲器實驗

5）數(shù)據(jù)通路實驗

6）基本模型機的設計與實現(xiàn)

7）擴展8255并行口實驗

8）擴展8253定時/計數(shù)器實驗

9）擴展8259中斷控制器實驗

10）擴展0809 AD轉(zhuǎn)換實驗

11）擴展0832 DA轉(zhuǎn)換實驗

12）擴展雙端口存儲器IDT713200實驗

3、綜合設計應用實驗

1）帶移位運算的模型機的設計與實現(xiàn)

2）復雜模型機的設計與實現(xiàn)

3）可重構原理計算機組成設計實驗

4）基于CISC和RISC處理器構成的實驗計算機的設計與實現(xiàn)

5）用大規(guī)模芯片在模型機的基礎上設計一個8位輸入輸出并行接口芯片8212。

6）基于流水技術構成模型計算機的實驗

六、實驗箱配置表