二、結構簡介:
本系統(tǒng)采用了新穎開放的電路結構:
1)在系統(tǒng)的構造形式上,采用“實驗基板+ CPU板+創(chuàng)新開發(fā)模塊”的形式,將系統(tǒng)的公共部分如數(shù)據(jù)的輸入輸出和顯示、單片機控制及與PC機通訊等電路放置在基板上,將微程序控制器、運算器、各種寄存器、譯碼器等電路放置在擴展板(CPU板)上,而CPU板可提供8位或16位2種不同字長的系統(tǒng)板,它們與基板是兼容的,同一套系統(tǒng)通過更換不同的CPU板即可完成8位機或16位機的實驗,用戶可根據(jù)需要分別選用8位的CPU板來構成8位計算機實驗系統(tǒng)(EL-JY-II-8)或選用16位的CPU板來構成16位計算機實驗系統(tǒng)(EL-JY-II-16);也可同時選用8位和16位的CPU板,這樣就可用比一套略多的費用而擁有兩套計算機實驗系統(tǒng),且使用時僅需更換CPU板,而不需做任何其它的變動或連接,使用十分方便;
2)系統(tǒng)提供有面包板,學生能自己設計實驗內容,達到開拓思維,提高創(chuàng)新和設計能力的目的。
3)創(chuàng)新開發(fā)塊具有2種,一種是普通的CPLD開發(fā)模塊,該模塊價格便宜,適合學生完成簡單的計算機原理及功能重構,另外一種是高級的SOPC開發(fā)模塊,該模塊采用ALTERA公司4CE6處理器,可實現(xiàn)CPLD的所有功能,另外還可以進行網(wǎng)絡遠程實驗及計算機原理機的網(wǎng)絡通信開發(fā)實驗;
4)本機實驗操作有3種操作方式,首先利用本機安裝具有的64個撥動開關、4個按鈕開關和64個發(fā)光二極管,既可在單片機的控制下進行編程和顯示,完成實驗,也可與PC機聯(lián)機使用,可在PC機上進行編程、傳送、裝載程序、調試和運行等操作;還可在不接入PC機的情況下,以手動的方式完成全部的實驗,并具備單步執(zhí)行一條微指令、單步執(zhí)行一條機器指令、連續(xù)運行程序、聯(lián)機打印等功能,幾種操作方式可按需要任意選擇一種使用,切換方便;
5)本機未減輕實驗老師的工作負擔,設有故障檢測功能。
6)控制器采用微程序方案,支持動態(tài)微程序設計,微程序指令的格式及定義均可由用戶自行設計并裝入由EEPROM構成的控存中;
7)在顯示功能上,采用了多種形式的顯示方法,使整個系統(tǒng)更加美觀大方。
8)系統(tǒng)*教材為《計算機組成原理》唐碩飛 高等教育出版社,《計算機組成與設計》(第2版)王誠清華大學出版社,用戶也可以根據(jù)習慣選用其他通用教材。
9)本系統(tǒng)由兩大部分組成:
l 、實驗基板:本部分是8位機和16位機的公共部分,包括以下幾個部分
Ø 數(shù)據(jù)輸入和輸出
Ø 顯示及監(jiān)控
Ø 脈沖源及時序電路
Ø 數(shù)據(jù)和地址總線
Ø 外設控制實驗電路
Ø 單片機控制電路和鍵盤操作部分
Ø 與PC機通訊的接口
Ø 主存儲器
Ø CPLD實驗板(選件
Ø 電源
Ø 自由實驗區(qū)(面包板)
2、CPU板:CPU板分為8位機和16位機兩種,除數(shù)據(jù)和地址字長分別為8位和16位以外,都包括以下幾個部分:
Ø 微程序控制器
Ø 運算器
Ø 寄存器堆
Ø 程序計數(shù)器
Ø 指令寄存器
Ø 指令譯碼電路
Ø 地址寄存器
Ø 數(shù)據(jù)和控制總線
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3、SOPC網(wǎng)絡創(chuàng)新開發(fā)模塊:
Ø 采用ALTERA公司4CE6處理器;
Ø 配置芯片采用16Mb的 EPCS16SI16N;
Ø 具有16Mb的FLASH存儲單元;
Ø 具有512Kb的SRAM存儲單元;
Ø具有 64Mb SDRAM存儲單元;
Ø 具有10M/100M網(wǎng)絡控制器模塊,網(wǎng)路模塊采用DM9000AE;
Ø AS下載口、JTAG下載口、2位按鍵及復位鍵。
三、實驗項目:
實驗一 運算器實驗
實驗二 移位運算實驗
實驗三 半導體存儲器RAM實驗
實驗四 微程序控制器實驗
實驗五 微程序設計實驗
實驗六 基本實驗計算機組成與程序運行實驗
實驗七 帶移位運算實驗計算機的組成與程序運行實驗
實驗八 復雜實驗計算機的組成與程序運行實驗
實驗九 計算機的I/O實驗
實驗十 可重構原理計算機設計實驗(選做)
實驗十一 總線控制實驗(選做)
實驗十二 簡單中斷控制實驗(選做)
實驗十三 基于重疊和流水線技術的CPU結構實驗(選做)
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實驗十四 RISC模型機實驗(選做)
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實驗十五 PC機與實驗計算機的網(wǎng)絡通信實驗(選做)
實驗十六 實驗計算機1與實驗計算機N的網(wǎng)絡通信實驗(選做)
四、系統(tǒng)特點簡介:
1、模塊化設計,清晰明了,提高了系統(tǒng)的靈活性;
2、系統(tǒng)具有自檢測功能,可檢測所有總線(數(shù)據(jù)、地址、控制總線);
3、多種實驗操作平臺:
A、 開關控制操作模式;
B、 鍵盤輸入單片機控制操作模式;
C、 PC機聯(lián)機操作模式,即可在計算機上進行編程、傳遞、裝程序、動態(tài)定時調試和運行等,用戶可根據(jù)情況在操作中互相交互使用和切換;
4、實時、動態(tài)的聯(lián)機圖形操作界面,系統(tǒng)聯(lián)機軟件提供了可動態(tài)顯示數(shù)據(jù)流向及數(shù)據(jù)、地址、控制總線的各種信息;
5、豐富的原理計算機設計:運算器結構及微指令格式均可重定義;由于系統(tǒng)提供了CPLD可編程器件,系統(tǒng)中運算器結構、微程序指令的格式及定義以及各種實驗項目均可由用戶根據(jù)教學要求作靈活改變,同時可以完成可重構原理計算機設計實驗;
6、系統(tǒng)采用了有抗短路過流的開關穩(wěn)壓電源,從而可避免了因連線失誤而導致芯片或整機損壞情況的發(fā)生;
7、兼容性強:兼容8位、16位、32位機的組成原理的實驗;
8、擴展性強:系統(tǒng)配有面包板,可擴展CPLD/FPGA、SOPC器件,大大提高了系統(tǒng)的擴展性,充分發(fā)揮了學生的硬件設計能力。
五、成套實驗系統(tǒng)配置:
設備名稱 | 型號 | 備注 |
計算機組成原理與系統(tǒng)結構教學實驗系統(tǒng) | EL-JY-II | 必配 |
CPLD/FPGA擴展模塊 | CPLD3128 | 選配 |
SOPC網(wǎng)絡創(chuàng)新開發(fā)模塊 | SOPC4CE6 | 選配 |
CPLD/SOPC下載電纜 | JY-BLASTER | 選配 |
六、產(chǎn)品圖片及其它參數(shù):
外型尺寸(mm):470 x 310 x 95
工作電壓:220v ± 10%,50Hz ± 1Hz