該實驗系統是一個8位計算機模型系統,可用于大專、本科、碩士研究生等計算機組成原理課程,計算機系統結構課程的教學實驗??梢蕴岣邔W生的動手能力、提高學生對計算機整體和各組成部分的理解、提高學生的計算機系統綜合設計能力。
一、技術性能
1、 采用單板式結構,計算機模型簡單、實用。
2、 指令系統采用4位操作碼,可容納16條指令,出廠時實現了加、減、與、存數、取數、轉移、停機、開中斷和中斷返回等指令。
3、 數據通路采用雙端口存儲器作為主存,實現了數據總線和指令總線雙總線體制,能實驗指令流水性能。
4、 運算器采用了二片74LS181,寄存器堆采用一片ispLS1016E實現,設計新穎。
5、 控制器有微程序控制器和組合邏輯控制器兩種類型,每種類型又有流水和非流水兩種方案。出廠時提供了微程序控制器和組合邏輯控制器。學生可用自己設計的控制器代替。
6、 時序電路由一個500K的晶體和2片GAL22V10組成。
7、 采用開關電源,有抗電源對地短路能力。
二、構成及特點
1、 系統構成
?。?)、微程序控制器(5片58C65存儲器)
?。?)、組合邏輯控制器(EPM3128)
?。?)、數據通路:
1)、寄存器堆(ispLS1032)
2)、運算器(二片74LS181)
3)、雙端口存儲器(IDP7128)
?。?)、時序電路(500K晶體和二片GAL22V10)
?。?)、控制臺
1)、選擇開關
2)、單拍、單指、單步選擇開關
3)、功能選擇開關SWC、SWB、SWA
4)、數據開關SW7~SW0
?。?)、數據電路實驗區
1)、16位邏輯電平開關
2)、10位發光二極管顯示指示燈
3)、4位7段數碼管顯示
4)、3位BCD碼數碼管顯示
5)、喇叭驅動電路
6)、蜂鳴器驅動電路
7)、一路獨立單脈沖,二路與組成原理共用單脈沖(CLR#和QD)
8)、邏輯筆
9)、用戶自選器件實驗區,供做中、小規模器件實驗使用。
10)、CPLD實驗區
?。?)、實驗臺監控電路
1)、實驗監控電路
2)、LCD液晶顯示
2、特點
?。?)、每部分都有指示燈指示當前狀態。
?。?)、實驗臺接線采用自鎖緊連接方式,接線可靠。
?。?)、實驗臺控制器與數據通路間連接方式采用導線連接和開關選擇方式。
1)、選擇開關在“脫機”檔時,控制器與數據通路間連線采用導線連接,或只做數據通路實驗。
2)、選擇開關在“微程序”檔時,微程序控制器與數路通路間對應的信號連接。
3)、選擇開關在“硬布線”檔時,組合邏輯控制器與數據通路間對應的信號連接。
?。?)、實驗臺監控制電路
1)、在不與計算機連接時,可以采用監控電路使用PS2鍵盤修改微程序代碼。
2)、可以使用PS2鍵盤修改存儲器、寄存器內容。
3)、可以使用監控系統一鍵恢復微程序代碼至出廠狀態。
4)、時時顯示寄存器內容和PC地址及內容。
5)、上端軟件即時修改寄存器和存儲器內容。當控制器為微程序控制器且微碼為出廠時,上端軟件時時顯示實驗臺運行狀態。如下圖:(軟件使用說明請查看實驗指導書相關部分)
6)、數據通路軟件實驗如下圖:
三、實驗內容
1、計算機組成實驗
(1)、寄存器堆實驗
(2)、運算器組成實驗
(3)、雙端口存儲器實驗
(4)、數據通路實驗
(5)、微程序控制器組成實驗
(6)、CPU組成與機器指令執行實驗
(7)、中斷實驗
(8)、常規硬布線控制器的設計和調試
(9)、流水微程序控制器的設計和調試
(10)、流水硬布線控制器的設計和調試
2、數字邏輯與數字系統實驗
(1)、基本邏輯門實驗
(2)、TTL、HC和HCT器件傳輸特性
(3)、三態門實驗
(4)、數據選擇和譯碼器實驗
(5)、觸發器實驗
(6)、簡單時序電路實驗
(7)、通用邏輯陣列GAL實驗
(8)、CPLD綜合實驗
1)、開關控制實驗
2)、4位7段數碼管顯示實驗
3)、4位BCD碼數碼管顯示實驗
4)、簡易電子琴實驗
5)、簡易頻率計實驗
6)、簡明交通燈實驗