一、結構特點(diǎn)

　　本系統由鋁木合金箱體、高性能穩壓電源、系統控制部件、開(kāi)放式實(shí)驗電路區等組成。全部實(shí)驗用信號線(xiàn)的連接采用排線(xiàn)，操作方便，接觸可靠?；A實(shí)驗基于中小規模集成電路，綜合性實(shí)驗基于在系統可編程核心器件，資源向學(xué)生開(kāi)放，可以完成“計算機組成原理"、“計算機結構與邏輯設計"、“在系統編程"、“VHDL設計"、“電子系統綜合設計"等課程的實(shí)驗，并可以進(jìn)行“專(zhuān)用集成電路設計"的驗證實(shí)驗。本實(shí)驗箱適用于本專(zhuān)科院校計算機專(zhuān)業(yè)和其它相關(guān)專(zhuān)業(yè)的相關(guān)課程的實(shí)驗和創(chuàng )新設計。

　　二、技術(shù)性能

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

　　2、提供手動(dòng)、自動(dòng)和聯(lián)機三種工作方式，滿(mǎn)足不同層次實(shí)驗的監視需要。

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

　　4、系統自備雙通道邏輯示波器，便于實(shí)驗過(guò)程中時(shí)序信號的測量。

　　5、系統和電腦采用RS232/USB通信方式。

　　6、實(shí)驗系統采用總線(xiàn)結構，使實(shí)驗計算機具有結構簡(jiǎn)單清晰、擴展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗時(shí)只要少些接線(xiàn)即可。

　　7、創(chuàng )新擴展FPGA實(shí)驗模塊，實(shí)現復雜模型機的設計實(shí)驗。

　　8、專(zhuān)為本機配備的動(dòng)態(tài)集成調試運行軟件以圖形化的界面顯示模型機內部數據的流向和各種控制信號的狀態(tài)以及時(shí)序關(guān)系。

　　三、硬件技術(shù)指標

　　1、實(shí)驗電路工作電源：+5V/2A、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護和自動(dòng)關(guān)斷功能，每路帶電源指示。其中+5V電源設計有過(guò)壓、過(guò)流、欠壓保護功能，待電路中故障排除后，自動(dòng)恢復供電，確保設備和人身安全。

　　2、實(shí)驗系統的字長(cháng)為8位。

　　3、實(shí)驗系統的基本指令系統類(lèi)PC 機，有多種指令格式，多種尋址方式。

　　4、主存儲器采用8K字節靜態(tài)存儲器6264，用于存放用戶(hù)程序和數據。

　　5、配運算器模塊，由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級聯(lián)而成。每片內實(shí)現16種二進(jìn)制算術(shù)運算及16種邏輯運算，可進(jìn)行8位、16位運算器實(shí)驗。

　　6、控制器采用微程序方案實(shí)現，控存字長(cháng)為24位，可用最大容量為1024字節，且用電可擦寫(xiě)的E2ROM存儲器芯片組成，支持動(dòng)態(tài)微程序設計。

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

　　8、實(shí)驗系統配有微程序手動(dòng)輸入并顯示模塊，裝有24個(gè)微程序輸入開(kāi)關(guān)，用于輸入微程序。

　　9、配有手動(dòng)16位數據輸入模塊，裝有16個(gè)數據輸入開(kāi)關(guān)，用于輸入16位數據。

　　10、配8個(gè)控制開(kāi)關(guān)，2個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于手動(dòng)控制整機的運行和切換運行方式等。

　　11、配2位七段數碼管以顯示程序運行的結果。另配置6個(gè)數碼管，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、配數據總線(xiàn)顯示模塊，用于顯示數據總線(xiàn)上的動(dòng)態(tài)數據。

　　14、配總線(xiàn)地址顯示模塊，用于顯示地址總線(xiàn)上的動(dòng)態(tài)地址。

　　15、配有一個(gè)雙向通用移位寄存器，以實(shí)現邏輯移位功能。

　　16、具有超前進(jìn)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模 CPLD 和強51單片機作為整機的主控器件，可以在自動(dòng)方式下完成全部部件實(shí)驗和整機模型機設計實(shí)驗。

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

　　20、配有定時(shí)/計數器接口電路8253。實(shí)現帶定時(shí)/計數器功能的模型機的設計。

　　21、配有中斷控制器8259。實(shí)現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A/D和數模D/A轉換電路，實(shí)現數模和模數的轉換(C9JH有)。

　　24、配置ALTERA EPM240核心模塊，實(shí)現具備多功能復雜模型機的設計實(shí)驗。

　　25、創(chuàng )新自設計計算機體系結構實(shí)驗模塊(一個(gè)實(shí)驗室配1-2套)

　　1)USB設備開(kāi)發(fā)與接口模塊：包含USB核心器件CY7C68013(含8051內核)、串行EEPROM 24LC01B 、SRAM HY62WT081E、EPM3064ATC100、數據總線(xiàn)開(kāi)關(guān) SN74CB3Q3245、鎖存器 74VHC373、方口USB接口。

　　2)平臺接口控制用CPLD模塊：包含EPM3512AQC208主芯片、備頻器DS1080L、JTAG下載接口等。

　　3)CPU或IP Core用FPGA模塊：包含核心器件EP1C12Q240C8、配置芯片EPCS4、JTAG下載接口等。

　　26、實(shí)驗的連接：模塊間實(shí)驗線(xiàn)路的連接：全部信號采用排線(xiàn)連接，操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗導線(xiàn)連接穩定可靠。

　　27、機箱：堅固型鋁合金框架，厚實(shí)的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×150mm。

　　四、軟件技術(shù)指標

　　1、實(shí)驗系統集成動(dòng)態(tài)調試運行軟件。

　　2、詳盡的CAI課件,能將實(shí)驗原理、實(shí)驗目的、芯片、查詢(xún)等功能集于一體,便于多媒體教學(xué);

　　3、程序和微程序調試功能，有單步、斷點(diǎn)和連續等運行方式。

　　4、有程序和微程序讀寫(xiě)功能。

　　5、以彩色流程圖方式全程監視程序的運行狀態(tài)和運行結果。

　　6、 用debug讀寫(xiě)存貯菜單，對寄存器進(jìn)行輸入數據和參數設置以及讀出目標輸出信息。

　　五、實(shí)驗項目(全部提供源程序)

　　1、基礎實(shí)驗

　　1)8位算術(shù)邏輯運算實(shí)驗

　　2)帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運算實(shí)驗

　　3)16位算術(shù)邏輯運算實(shí)驗

　　4)移位運算器實(shí)驗

　　5)存儲器實(shí)驗

　　6)微控制器實(shí)驗

　　2、設計性實(shí)驗

　　1)總線(xiàn)控制實(shí)驗

　　2)硬布線(xiàn)控制器實(shí)驗

　　3)乘法器設計實(shí)驗

　　4)FIFO先進(jìn)先出存儲器實(shí)驗

　　5)數據通路實(shí)驗

　　6)基本模型機的設計與實(shí)現

　　7)擴展8255并行口實(shí)驗

　　8)擴展8253定時(shí)/計數器實(shí)驗

　　9)擴展8259中斷控制器實(shí)驗

　　10)擴展0809 AD轉換實(shí)驗

　　11)擴展0832 DA轉換實(shí)驗

　　12)擴展雙端口存儲器IDT713200實(shí)驗

　　3、綜合設計應用實(shí)驗

　　1)帶移位運算的模型機的設計與實(shí)現

　　2)復雜模型機的設計與實(shí)現

　　3)可重構原理計算機組成設計實(shí)驗

　　4)基于CISC和RISC處理器構成的實(shí)驗計算機的設計與實(shí)現

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

　　6)基于流水技術(shù)構成模型計算機的實(shí)驗

　　六、實(shí)驗箱配置表

一、結構特點(diǎn)

　　本系統由鋁木合金箱體、高性能穩壓電源、系統控制部件、開(kāi)放式實(shí)驗電路區等組成。全部實(shí)驗用信號線(xiàn)的連接采用排線(xiàn)，操作方便，接觸可靠?；A實(shí)驗基于中小規模集成電路，綜合性實(shí)驗基于在系統可編程核心器件，資源向學(xué)生開(kāi)放，可以完成“計算機組成原理"、“計算機結構與邏輯設計"、“在系統編程"、“VHDL設計"、“電子系統綜合設計"等課程的實(shí)驗，并可以進(jìn)行“專(zhuān)用集成電路設計"的驗證實(shí)驗。本實(shí)驗箱適用于本專(zhuān)科院校計算機專(zhuān)業(yè)和其它相關(guān)專(zhuān)業(yè)的相關(guān)課程的實(shí)驗和創(chuàng )新設計。

　　二、技術(shù)性能

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

　　2、提供手動(dòng)、自動(dòng)和聯(lián)機三種工作方式，滿(mǎn)足不同層次實(shí)驗的監視需要。

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

　　4、系統自備雙通道邏輯示波器，便于實(shí)驗過(guò)程中時(shí)序信號的測量。

　　5、系統和電腦采用RS232/USB通信方式。

　　6、實(shí)驗系統采用總線(xiàn)結構，使實(shí)驗計算機具有結構簡(jiǎn)單清晰、擴展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗時(shí)只要少些接線(xiàn)即可。

　　7、創(chuàng )新擴展FPGA實(shí)驗模塊，實(shí)現復雜模型機的設計實(shí)驗。

　　8、專(zhuān)為本機配備的動(dòng)態(tài)集成調試運行軟件以圖形化的界面顯示模型機內部數據的流向和各種控制信號的狀態(tài)以及時(shí)序關(guān)系。

　　三、硬件技術(shù)指標

　　1、實(shí)驗電路工作電源：+5V/2A、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護和自動(dòng)關(guān)斷功能，每路帶電源指示。其中+5V電源設計有過(guò)壓、過(guò)流、欠壓保護功能，待電路中故障排除后，自動(dòng)恢復供電，確保設備和人身安全。

　　2、實(shí)驗系統的字長(cháng)為8位。

　　3、實(shí)驗系統的基本指令系統類(lèi)PC 機，有多種指令格式，多種尋址方式。

　　4、主存儲器采用8K字節靜態(tài)存儲器6264，用于存放用戶(hù)程序和數據。

　　5、配運算器模塊，由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級聯(lián)而成。每片內實(shí)現16種二進(jìn)制算術(shù)運算及16種邏輯運算，可進(jìn)行8位、16位運算器實(shí)驗。

　　6、控制器采用微程序方案實(shí)現，控存字長(cháng)為24位，可用最大容量為1024字節，且用電可擦寫(xiě)的E2ROM存儲器芯片組成，支持動(dòng)態(tài)微程序設計。

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

　　8、實(shí)驗系統配有微程序手動(dòng)輸入并顯示模塊，裝有24個(gè)微程序輸入開(kāi)關(guān)，用于輸入微程序。

　　9、配有手動(dòng)16位數據輸入模塊，裝有16個(gè)數據輸入開(kāi)關(guān)，用于輸入16位數據。

　　10、配8個(gè)控制開(kāi)關(guān)，2個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于手動(dòng)控制整機的運行和切換運行方式等。

　　11、配2位七段數碼管以顯示程序運行的結果。另配置6個(gè)數碼管，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、配數據總線(xiàn)顯示模塊，用于顯示數據總線(xiàn)上的動(dòng)態(tài)數據。

　　14、配總線(xiàn)地址顯示模塊，用于顯示地址總線(xiàn)上的動(dòng)態(tài)地址。

　　15、配有一個(gè)雙向通用移位寄存器，以實(shí)現邏輯移位功能。

　　16、具有超前進(jìn)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模 CPLD 和強51單片機作為整機的主控器件，可以在自動(dòng)方式下完成全部部件實(shí)驗和整機模型機設計實(shí)驗。

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

　　20、配有定時(shí)/計數器接口電路8253。實(shí)現帶定時(shí)/計數器功能的模型機的設計。

　　21、配有中斷控制器8259。實(shí)現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A/D和數模D/A轉換電路，實(shí)現數模和模數的轉換(C9JH有)。

　　24、配置ALTERA EPM240核心模塊，實(shí)現具備多功能復雜模型機的設計實(shí)驗。

　　25、創(chuàng )新自設計計算機體系結構實(shí)驗模塊(一個(gè)實(shí)驗室配1-2套)

　　1)USB設備開(kāi)發(fā)與接口模塊：包含USB核心器件CY7C68013(含8051內核)、串行EEPROM 24LC01B 、SRAM HY62WT081E、EPM3064ATC100、數據總線(xiàn)開(kāi)關(guān) SN74CB3Q3245、鎖存器 74VHC373、方口USB接口。

　　2)平臺接口控制用CPLD模塊：包含EPM3512AQC208主芯片、備頻器DS1080L、JTAG下載接口等。

　　3)CPU或IP Core用FPGA模塊：包含核心器件EP1C12Q240C8、配置芯片EPCS4、JTAG下載接口等。

　　26、實(shí)驗的連接：模塊間實(shí)驗線(xiàn)路的連接：全部信號采用排線(xiàn)連接，操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗導線(xiàn)連接穩定可靠。

　　27、機箱：堅固型鋁合金框架，厚實(shí)的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×150mm。

　　四、軟件技術(shù)指標

　　1、實(shí)驗系統集成動(dòng)態(tài)調試運行軟件。

　　2、詳盡的CAI課件,能將實(shí)驗原理、實(shí)驗目的、芯片、查詢(xún)等功能集于一體,便于多媒體教學(xué);

　　3、強的程序和微程序調試功能，有單步、斷點(diǎn)和連續等運行方式。

　　4、有程序和微程序讀寫(xiě)功能。

　　5、以彩色流程圖方式全程監視程序的運行狀態(tài)和運行結果。

　　6、 用debug讀寫(xiě)存貯菜單，對寄存器進(jìn)行輸入數據和參數設置以及讀出目標輸出信息。

　　五、實(shí)驗項目(全部提供源程序)

　　1、基礎實(shí)驗

　　1)8位算術(shù)邏輯運算實(shí)驗

　　2)帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運算實(shí)驗

　　3)16位算術(shù)邏輯運算實(shí)驗

　　4)移位運算器實(shí)驗

　　5)存儲器實(shí)驗

　　6)微控制器實(shí)驗

　　2、設計性實(shí)驗

　　1)總線(xiàn)控制實(shí)驗

　　2)硬布線(xiàn)控制器實(shí)驗

　　3)乘法器設計實(shí)驗

　　4)FIFO先進(jìn)先出存儲器實(shí)驗

　　5)數據通路實(shí)驗

　　6)基本模型機的設計與實(shí)現

　　7)擴展8255并行口實(shí)驗

　　8)擴展8253定時(shí)/計數器實(shí)驗

　　9)擴展8259中斷控制器實(shí)驗

　　10)擴展0809 AD轉換實(shí)驗

　　11)擴展0832 DA轉換實(shí)驗

　　12)擴展雙端口存儲器IDT713200實(shí)驗

　　3、綜合設計應用實(shí)驗

　　1)帶移位運算的模型機的設計與實(shí)現

　　2)復雜模型機的設計與實(shí)現

　　3)可重構原理計算機組成設計實(shí)驗

　　4)基于CISC和RISC處理器構成的實(shí)驗計算機的設計與實(shí)現

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

　　6)基于流水技術(shù)構成模型計算機的實(shí)驗

　　六、實(shí)驗箱配置表