16位计算机组成原理实验系统库号M67728

16位计算机组成原理实验系统库号M67728 16位计算机组成原理实验系统库号M67728 

结构特点
本系统由铝木合金箱体、性能稳压电源、系统控制部件、开放式实验电路区等组成。实验用信号线的连接采用排线，操作方便。基础实验基于中小规模集成电路，综合性实验基于在系统可编程器件，资源向学生开放，可以完成“计算机组成原理"、“计算机结构与逻辑设计"、“在系统编程"、“VHDL设计"、“电子系统综合设计"等课程的实验，并可以进行“集成电路设计"的验证实验。本实验箱适用于本院校计算机和其它相关的相关课程的实验。
二、技术性能
1、硬件系统采用性能单片机和LATTICE公司CPLD器件的有-机结合,使系统的硬件控制电路。
2、提供手动、自-动和联机三种工作方式，满足不同层次实验的监视需要。
3、具有系统检测电路和系统保护电路设计,使实验系统易于维护和使用。
4、系统自备双通道逻辑示波器，便于实验过程中时序信号的测量。
5、采用后置式USB接口，与PC机联机实验时可以通过集成调试软件编辑、编译、装载、单步运行、断点运行、运行用户程序，获得实验平台中的信息，也可以通地用户的操作改变实验平台中的信息。
6、实验系统采用总线结构，使实验计算机具有结构扩展方便，实验时只要少些接线即可。
7、本机配备的动态集成调试运行软件以图形化的界面显示模型机内部数据的流向和各种控制信号的状态以及时序关系。
8、实验箱在模型机工作状态时，微指令的容纳率制，一条机器指令的微程序不应局限在固定数量的微指令中。可允许使用者设计256条机器指令。
8、配置LCD1602液晶显示器和键盘为无PC机的客户提供人机接口，在单机状态下可以完成大部分的计算机组成原理实验。
9、扩展FPGA实验模块，实现复杂模型机的设计实验。包含硬布线控制器，可使用Verilog和VHDL对模型机微控制进行二次开发。
10、零连线设计，在做单元实验、模型机实验时无需连接任何电路，同时兼容传统的手工连线方式

三、硬件技术指标
1、实验电路工作电源：+5V/2A、±12V/0.5--A，每路均带有短路保护和自-动关断功能，每路带电源指示。其中+5V电源设计有过压、过流、欠压保护功能，待电路中故障排除后，自-动恢复供电
2、实验系统的字长标配8位。用FPGA设计-时4位/8位/16位/32位兼容设计，有16位数据总线、16位地址总线、16位运算器、16位寄存器，支持字／字节操作。
3、实验系统的基本指令系统类PC 机，有多种指令格式，多种寻址方式。
4、主存储器采用8K字节静态存储器6264，用于存放用户程序和数据。
5、配运算器模块，由4片4位的算术逻辑单元功能发生器级联而成。每片内实现16种二进制算术运算及16种逻辑运算，可进行8位、16位运算器实验。
6、控制器采用微程序方案实现，控存字长为24位，可用容量为1024字节，且用电可擦写的E2ROM存储器芯片组成，支持动态微程序设计。
7、实验系统工作频率源由555时基电路和74LS123可再触发单稳态多谐振荡器组成产生，频率范围为330HZ～580HZ。可以同时产生四种不同时序的时钟信号。
8、实验系统配有微程序手动输入并显示模块，装有24个微程序输入开关，用于输入微程序。
9、配有手动16位数据输入模块和16位数据输出（数据显示)模块。
10、配8个控制开关，2个微动开关，用于手动控制整机的运行和切换运行方式等。
11、配2位七段数码管以显示程序运行的结果。另配置6个数码管，用于交通灯显示。
12、配微地址发生器模块和微地址显示模块、微地址控制模块。
13、配数据总线显示模块，用于显示数据总线上的动态数据。
14、配总线地址显示模块，用于显示地址总线上的动态地址。
15、配有一个双向通用移位寄存器，以实现逻辑移位功能。
16、具有进位控制逻辑。
17、配有指令寄存器和地址寄存器。
18、主机上设计有后台管理CPU，用于联机时数据和命令的传送控制。
19、配有并行I/O接口电路8255，实现带输入输出接口的模型机的设计。
20、配有定时/计数器接口电路8253。实现带定时/计数器功能的模型机的设计。
21、配有中断控制器8259。实现带中断功能的模型机的设计。
22、配有双端口存储器IDT7132。
23、模数A/D和数模D/A转换电路，实现数模和模数的转换。
24、配置ALTERA EPM240模块，实现具备多功能复杂模型机的设计实验。
25、配置LCD1602液晶显示器，用于显示实验过程中各各部件单元的即时数据，同时配置6个键盘，为无电脑的情况下提供人机接口，在单机状态下可以完成大部分的计算机组成原理实验。
26、自设计计算机原理和结构实验单元
1）承载片上调试器以及实验电路，连接计算机和基础实验主板。
2）基于FPGA设计技术，由Altera Cyclone IV EP4CE6E、嵌入式STM32和时钟电路、USB通信电路等组成。



四、软件技术指标
1、支持Win XP／Vista／Win7／Win8／Win10操作系统，兼容32/64位。
2、USB通信，即插即用。
3、软件具有通用汇编器，允许用户自定义指令系统助记符，可对编辑窗口的源程序汇编生成可执行机器码，须同时支持源程序调试和反汇编调试。
4、支持单元部件的联机实验，软件应实时显示当前微控制拨码开关的状态，并能跟踪数据流向，单元部件实验的微操作既可通过拨码开关输入，也可在界面上点击输入。
5、用户可在调试过程中即时观察“模型机结构图"窗口中的数据变化，以及总线、寄存器的数据，可以直观地看到各种信号彼此之间的先后时序关系。
6、具有整机硬件检测功能，在联机状态下，能对实验箱整机进行各部件功能检测，帮助老师查找出有故障的部件。
7、可以支持实验平台内部状态的修改与获取。
8、支持单节拍、单周期、单步跟踪、单步调用、断点和运行的调试功能。
9、微程序调试的数据流向示意图是由软件自-动分析生成。
10、源程序编辑窗口须支持语法高亮显示。
11）支持32路逻辑分析功能，帮助用户理解各控制信号、数据总线、地址总线及其时序关系。
12）支持脱离硬件的纯软件仿真运行：
12.1）支持单元部件的手动仿真实验；
12.2）支持模型机整机的微程序仿真实验；
12.3）支持仿真运行状态下的通用汇编器；
12.4）支持仿真运行状态下的自定义指令集设计和微程序编写；
12.5）支持仿真运行状态下的寄存器、存储器的在线修改；
12.6）支持仿真运行状态下的动态数据流向显示；
12.7）支持仿真运行状态下的32路逻辑分析功能；
12.8）适合学有余力的学生在离开实验室之后继续进行计算机组成原理、计算机结构的实验；也适用于实验课时紧张、实验设备有限的情况下，有助于教师灵活安排时间，学生可在PC上随-时进行实验。
13）另配置自设计的实验软件提供操作实验电路的虚拟界面。
13.1）学生所有的操作都是在计算机的虚拟界面上完成，甚至不需要实验板具有实际的开关按键、指示灯数码管等元件，从而降低了实验板的故障率和日常维护成本。具有真实感的虚拟实验平台，并且基于原理图的虚拟实验平台，使学生将注意力集中在实验原理上，无需将精力消耗在开关等元件与原理的对应上。
13.2）实验过程可视化：在虚拟实验平台上操作，以信息流方式显示CPU的指令执行过程。
13.3支持用户自定义实验内容、自定义虚拟实验平台、自定义CPU数据通路。系统提供虚拟实验平台设计工具，用户可为自己的实验定制虚拟实验界面。
13.4模型机实验时，以彩色流程方式可动态显示实验CPU的运行状态。CPU内部状态通过调试电路传递到用户界面，以数据记录和图形化两种形式显示。亮显示当前的控制信号、变化的数值以及信息流动，方便学生调试设计，加深对指令执行过程的理解。也可用于教学演示。
五、实验项目（提供源程序）
1、单元手动实验
1）8位算术逻辑运算实验
2）带进位控制8位算术逻辑运算实验
3）16位机运算器实验（算术运算、逻辑运算、移位运算、进位控制与零标志）
4）存储器实验
5）微控制器实验
2、综合实验
6）基本模型机的设计与实现含（通用寄存器实验，地址总线组成实验）
7) 带移位运算的模型机的设计与实现
8) 复杂模型机的设计与实现
9)大规模集成电路应用实验__可重构原理计算机组成设计实验
10)大规模集成电路应用实验二__扩展准双向I/O口实验
11)大规模集成电路应用实验三__基于RISC处理器构成的实验计算机的设计与实现
3、设计性实验
12）数据通路实验
13) 中断控制器实验
14）乘法器设计实验
15）硬布线控制器实验
16）扩展8259中断控制器实验
17）基于流水技术构成模型计算机的实验
18）密码器设计
19）4位算术逻辑单元设计
20）16位微控制器实验
21）32位数据通路设计
22)32位硬布线控制器设计
六、实验箱配置表
序号 名称 说明 数量
1 VV511-M67728实验主机箱 含详细技术指标里软硬件 1台
2 杜邦8芯排线 40cm 5根
3 杜邦5芯排线 40cm 2根
4 杜邦4芯排线 40cm 2根
5 交流电源线1根 长1.5米 1根
6 软件光盘 联机调试软件和实验例程 1套
7 实验指导书 1套