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ZR-CPTH01 计算机组成原理与系统结构实验仪

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ZR-CPTH01 计算机组成原理与系统结构实验仪(图1)

一、系统简介
ZR-CPTH01实训箱是我公司吸收了国内先进的计算机数值构成原理实训仪的优点,研制研发的一款八位、十六位兼容设计的计算机数值构成原理和系统构造实训仪,系统由八位机主板和十六位机拓展实训板构成,主板以八位机模式,用TTL74系列器件加多片在线可编程CPLD组建模型机部位件,大大提升了实训系统可靠性和二次研发的灵活性,让学员以可视方法查看CPU内各部位件作业过程和模型机的完成。拓展实训板以十六位机模式,用12万门EP1C6芯片组建模型机全部部位件,并配备64K×16位存储器,经过VHDL语言编程,可设计16位机的部位件和模型机,学员将设计好的电子回路下载到FPGA芯片上,完成16位机的部位件和模型机功能;也可完成其它设计性实训和课程设计实训。在对八位机理解的基础上,让学员对十六位计算机数值构成原理有更深刻的理解,完成质的飞跃,为FPGA设计CPU打下坚实基础。适用不一样层次的教学的需求。系统系统提供了详尽的信息窗口、运行图表和多类帮助信息,使教学的过程轻松自如。
二、系统特别点
(1)先进的硬件设计,充分展示计算机数值构造模型,每个模型块均有数码管就地实时监视,模型块间线条明快,数值/指令流向一目了然。
(2)完善的硬件配备,实训电子回路以分立器件为主,同时配备装备CPLD,支持部分模型块的重构。
(3)开放的软硬件设计,支持用户新建指令/微指令的系统设计。
(4)控制器的有机集合,只需拨动选用开关,就可完成微程序或结合逻辑控制的变换。
(5)提供多种作业方法,支持手动、脱机、联机。
(6)提供三总线连接口和锁紧插头座,支持I/O拓展。
(7)提供多种指令系统,支持基础模型机、指令流水线、RISC模型机实训。
(8)强大的指令功能,支持多种寻址方法和中断、子程序调用等。
(9)丰富的调节测试手段,设定有单步、微单步、运行、暂停等功能。
(10)提供联机调节测试系统,自带编译器、支持汇编语言源程序调节测试,图形化动态显露计算机数值构造模型的数值/指令流向,实操历史记录状态显露,便运用户查找历史记录。
(11)提供30路逻辑解析波动线图(示波器),可让学员在实训时就地实时地查看到指令与时序的关系,可有效的提升教学效果。
(12)实训仪提供LCD液晶显露,经过实训仪或PC机键盘,在线动态修改寄存器、程序/微程序计数器、程序/微程序存贮器的内容。
(13)系统可选配十六位拓展卡,可做十六位的构成原理实训。该十六位拓展卡提供示例程序。数值和地址均为十六位,是真正的16位机。十六位机特别点:
1、AT89S52单片机,主要用来接收PC机命令,完成16位程序存储器读写,管理模型机运行、暂停等功能。
2、ISPLSI1032E是逻辑控制芯片,负责单片机和模型机总线变换。
3、EP1C6是模型机主控芯片,相应管脚已连好,IDC2是EP1C6芯片的下载连接口,再协作FPGA实训板的PC机调节测试系统,可便利地实行各种实训。
4、IDT71V016是64K×16位存储器,是模型机的程序存储器,能存档大容量(KV)程序。
5、四位8段数码管,用来显露模型机内部寄存器、总线的值,在设计时可将需要查看的内部寄存器、总线值送A,再经过OUT指令送到数码管显露。两只GAL16V8是四位数码管16进制译码。
6、L7~L0是8个发光二极管,用来显露模型机内部状态,例如:进位标识、零标识、中断申请标识等。
7、K0(7…0)~K4(7…0)是40个开关,用来写入外部信号,--在做单步实训时,这些开关可用来写入地址总线值、数值总线值、控制信号等。
8、 EP1C6 右方的EX1座表示38 个拓展的IO 信号,当实训中需要另外的写入输出脚时可以使用这些拓展脚。
9、提供FPGA实训板和PC机调节测试系统。
(14)系统可存档文件和调入文件,并提供PC机下载。

三、系统构成
系统由实训主板、拟真调节测试系统、内置开关电源构成。
配备有USB和串行口两种通信方法,用户可以按照需要变换开关选用任何一种。
实训主板有:累加器A,暂存器W,运算器ALU,直通D/左移L/右移R单元,寄存器组R0—R3,中断向量IA,堆栈ST,程序计数器PC,地址寄存器MAR,写入IN,输出OUT,存贮器EM,微地址UPC,指令寄存器IR,微程序控制器uEM,结合逻辑控制单元,三总线连接口,40芯锁紧拓展座、二进制开关电平输出/显露,逻辑笔、管理单片机89S52、4×6键盘,字符式LCD,RS232/USB通讯连接口,十六位机拓展连接口, 通信选用开关。

四、实训内容
(1)寄存器读写实训
(2)运算器八种运算实训
(3)数值输出/移位实训
(4)UPC实训
实训1:UPC加1实训
实训2:UPC打入实训
(5)PC实训
实训1:PC加1实训
实训2:PC打入实训
(6)存贮器读写实训
(7)微程序读写实训
(8)中断实训
(9)模型机综合实训(微程控制器)
实训1:数值传送/写入/输出实训
实训2:数值运算实训(加/减法/或)
实训3:移位/取反实训
实训 4:转移实训
实训 5:调用实训
实训 6:中断实训
实训 7:指令流水实训
实训 8:RISC模型机
(10) 结合逻辑控制器实训
(11) 设计指令/微指令系统.
(12) 拓展实训
实训1:8255拓展I/O口实训
实训 2:8253拓展定时器实训
注:实训(1)…(8)为手动微代码控制,(9)…(12)为微程序或结合逻辑控制.
* 十六位机拓展部分实训(可选配)
(13)十六位ALU 实训
(14)十六位寄存器实训
(15)十六位寄存器组实训
(16)十六位指令计数器PC 实训
(17)中断控制实训
(18)十六位模型机的总体实训


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