TW-X35綜合型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

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(shí)驗(yàn)電路區(qū)等組成。全部實(shí)驗(yàn)用信號線的連接采用排線，操作方便，接觸可靠?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)基于中小規(guī)模集成電路，綜合性實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)”、“在系統(tǒng)編程”、“VHDL設(shè)計(jì)”、“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”等課程的實(shí)驗(yàn)，并可以進(jìn)行“專用集成電路設(shè)計(jì)”的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)箱適用于本?？圃盒Ｓ?jì)算機(jī)專業(yè)和其它相關(guān)專業(yè)的相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

二、技術(shù)性能

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

2、提供手動(dòng)、自動(dòng)和聯(lián)機(jī)三種工作方式，滿足不同層次實(shí)驗(yàn)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(hù)電路設(shè)計(jì),使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)更易于維護(hù)和使用。

4、系統(tǒng)自備雙通道邏輯示波器，便于實(shí)驗(yàn)過程中時(shí)序信號的測量。

5、系統(tǒng)和電腦采用RS232/USB通信方式。

6、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，使實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單清晰、擴(kuò)展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要少些接線即可。

7、擴(kuò)展FPGA實(shí)驗(yàn)?zāi)K，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

8、專為本機(jī)配備的動(dòng)態(tài)集成調(diào)試運(yùn)行軟件以圖形化的界面顯示模型機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)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(biāo)

1、實(shí)驗(yàn)電路工作電源：+5V/2A、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護(hù)和自動(dòng)關(guān)斷功能，每路帶電源指示。其中+5V電源設(shè)計(jì)有過壓、過流、欠壓保護(hù)功能，待電路中故障排除后，自動(dòng)恢復(fù)供電，確保設(shè)備和人身安全。

2、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的字長為8位。

3、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類PC 機(jī)，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(yùn)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(nèi)實(shí)現(xiàn)16種二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算及16種邏輯運(yùn)算，可進(jìn)行8位、16位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)。

6、控制器采用微程序方案實(shí)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(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì)。

7、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作頻率源由555時(shí)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。可以同時(shí)產(chǎn)生四種不同時(shí)序的時(shí)鐘信號。

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

9、配有手動(dòng)16位數(shù)據(jù)輸入模塊，裝有16個(gè)數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，用于輸入16位數(shù)據(jù)。

10、配8個(gè)控制開關(guān)，2個(gè)微動(dòng)開關(guān)，用于手動(dòng)控制整機(jī)的運(yùn)行和切換運(yùn)行方式等。

11、配2位七段數(shù)碼管以顯示程序運(yùn)行的結(jié)果。另配置6個(gè)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(dòng)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(dòng)態(tài)地址。

15、配有一個(gè)雙向通用移位寄存器，以實(shí)現(xiàn)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(jī)上設(shè)計(jì)有二片大規(guī)模 CPLD 和超強(qiáng)51單片機(jī)作為整機(jī)的主控器件，可以在完全自動(dòng)方式下完成全部部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

19、配有并行I/O接口電路8255，實(shí)現(xiàn)帶輸入輸出接口的模型機(jī)的設(shè)計(jì)。

20、配有定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口電路8253。實(shí)現(xiàn)帶定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能的模型機(jī)的設(shè)計(jì)。

21、配有中斷控制器8259。實(shí)現(xiàn)帶中斷功能的模型機(jī)的設(shè)計(jì)）。

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(shí)現(xiàn)數(shù)模和模數(shù)的轉(zhuǎn)換(C9JH有）。

24、擴(kuò)展ALTERA EPM240核心模塊，實(shí)現(xiàn)具備多功能復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

25、實(shí)驗(yàn)的連接：模塊間實(shí)驗(yàn)線路的連接：全部信號采用排線連接，操作簡便，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接穩(wěn)定可靠。

26、機(jī)箱：堅(jiān)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(biāo)

1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成動(dòng)態(tài)調(diào)試運(yùn)行軟件。

2、詳盡的CAI課件,能將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、芯片、查詢等功能集于一體,便于多媒體教學(xué)；

3、極強(qiáng)的程序和微程序調(diào)試功能，有單步、斷點(diǎn)和連續(xù)等運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。

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

五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（全部提供源程序）

1、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

1）8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

2）帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

3）16位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

4）移位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

5）存儲器實(shí)驗(yàn)

6）微控制器實(shí)驗(yàn)

2、設(shè)計(jì)性使用

1）總線控制實(shí)驗(yàn)

2）硬布線控制器實(shí)驗(yàn)

3）乘法器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

4）FIFO先進(jìn)先出存儲器實(shí)驗(yàn)

5）數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)

6）基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

7）擴(kuò)展8255并行口實(shí)驗(yàn)

8）擴(kuò)展8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

9）擴(kuò)展8259中斷控制器實(shí)驗(yàn)

10）擴(kuò)展0809 AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

11）擴(kuò)展0832 DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

12）擴(kuò)展雙端口存儲器IDT713200實(shí)驗(yàn)

3、綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

1）帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2）復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3）可重構(gòu)原理計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

4）基于CISC和RISC處理器構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5）用大規(guī)模芯片在模型機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(gòu)成模型計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)

六、實(shí)驗(yàn)箱配置表