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超强型计算机组成原理与系统结构,十六位机(FPGA)扩展实验板

来源:    作者:    发布时间:2019-8-24 11:42:46

TRY-CPTH+超强型计算机组成原理与系统结构

一、超强型计算机组成原理与系统结构简介

TRY-CPTH+超强型计算机组成原理与系统结构在TRY-CPTH八位机的基础上增加十六位机接口,通过选配CPT16十六位机扩展实验板,完成十六位计算机组成原理实验,是八位、十六位兼容的理想实验系统,满足不同层次的教学。

TRY-CPTH+超强型计算机组成原理与系统结构系统采用了多片在线可编程芯片,大大提高了实验系统可靠性和二次开发的灵活性,软硬件配置完备,是实验、开发的理想实验平台。

超强型计算机组成原理与系统结构 

二、超强型计算机组成原理与系统结构系统特点

(1)先进的硬件设计,充分展示计算机结构模型,每个?榫惺牍苁凳奔嗍,?榧湎咛趺骺,数据/指令流向一目了然。

(2)完善的硬件配置,实验电路以分立器件为主,同时配备CPLD支持部分?榈闹毓。

(3)开放的软硬件设计,支持用户新建指令/微指令的系统设计。

(4)控制器的有机结合,只需拨动选择开关,就可实现微程序或组合逻辑控制的切换。

(5)提供多种工作方式,支持手动、脱机、联机。

(6)提供三总线接口和锁紧插座,支持I/O扩展。

(7)提供多种指令系统,支持基本模型机、指令流水线、RISC模型机实验。

(8)强大的指令功能,支持多种寻址方式和中断、子程序调用等。

(9)丰富的调试手段,具有单步、微单步、运行、暂停等功能。

(10)提供联机调试软件,自带编译器、支持汇编语言源程序调试,图形化动态显示计算机结构模型的数据/指令流向,操作历史记录状态显示,方便用户查找历史记录。

(11)提供30路逻辑分析波形图,可让学生在实验时实时地观测到指令与时序的关系,可有效的提高教学效果。

(12)实验仪提供LCD液晶显示,通过实验仪或PC机键盘,在线动态修改寄存器、程序/微程序计数器、程序/微程序存贮器的内容。

(13)实验仪提供串口或USB接口,联接PC机仿真调试,出厂配置为串口。

(14)增加十六位机接口,如选配我公司厂生产的TRY-CPT16十六位机扩展板,完成十六位计算机组成原理实验。

(15)十六位机扩展部分主要是基于EDA设计的FPGA实验板,它的核心器件是Altera公司的10万门EP1K100的FPGA芯片,同时配备单片机管理监控和PC机通信,完成16位机的汇编源程编译、下载、运行等功能,详见《TRY-CPT16十六位机扩展板简介》。

三、超强型计算机组成原理与系统结构系统组成

系统由实验主板、仿真调试软件、内置开关电源组成。

实验主板有:累加器A,暂存器W,运算器ALU,直通D/左移L/右移R单元,寄存器组R0—R3,中断向量IA,堆栈ST,程序计数器PC,地址寄存器MAR,输入IN,输出OUT,存贮器EM,微地址UPC,指令寄存器IR,微程序控制器uEM,组合逻辑控制单元,三总线接口,40芯锁紧扩展座、二进制开关电平输出/显示,逻辑笔、管理单片机89S52、4×6键盘,字符式LCD,RS232/USB通讯接口,CPT16十六位机扩展接口,通信选择开关。

四、超强型计算机组成原理与系统结构实验项目

(1)寄存器读写实验

(2)运算器八种运算实验

(3)数据输出/移位实验

(4)UPC实验

实验1:UPC加1实验

实验2:UPC打入实验

(5)PC实验

实验1:PC加1实验

实验2:PC打入实验

(6)存贮器读写实验

(7)微程序读写实验

(8)中断实验

(9)模型机综合实验(微程控制器)

实验1:数据传送/输入/输出实验

实验2:数据运算实验(加/减法/或)

实验3:移位/取反实验

实验4:转移实验

实验5:调用实验

实验6:中断实验

实验7:指令流水实验

实验8:RISC模型机

(10)组合逻辑控制器实验

(11)设计指令/微指令系统.

(12)扩展实验

实验1:8255扩展I/O口实验

实验2:8253扩展定时器实验

(13)十六位ALU实验

(14)十六位寄存器实验

(15)十六位寄存器组实验

(16)十六位指令计数器PC实验

(17)中断控制实验

(18)十六位模型机的总体实验

注:实验(1)…(8)为手动微代码控制,(9)…(12)为微程序或组合逻辑控制.





TRY-CPT16十六位机(FPGA)扩展实验板

一、十六位机(FPGA)扩展实验板介绍:

TRY-CPT16十六位机(FPGA)扩展实验板主要是基于EDA设计的计算机组成原理实验板,它的核心器件是Altera公司的10万门EP1K100的FPGA芯片。用该FPGA实验板,通过VHDL语言编程,可设计16位机的部件和模型机,学生将设计好的电路下载到FPGA芯片上,实现16位机的部件和模型机功能;也可完成其它设计性实验和课程设计实验。

二、FPGA实验板组成十六位机(FPGA)扩展实验板

(1)AT89S52单片机,主要用于接收PC机命令,完成16位程序存储器读写,管理模型机运行、暂停等功能。

(2)ISPLSI1032E是逻辑控制芯片,负责单片机和模型机总线切换。

(3)EP1K100是模型机主控芯片,相应管脚已连好,IDC2是EP1K100芯片的下载接口,再配合FPGA实验板的PC机调试软件,可方便地进行各种实验。

(4)IDT71V016是64K×16位存储器,是模型机的程序存储器,能保存大容量程序。

(5)四位8段数码管,用于显示模型机内部寄存器、总线的值,在设计时可将需要观察的内部寄存器、总线值送A,再通过OUT指令送到数码管显示。两只GAL16V8是四位数码管16进制译码。

(6)L7~L0是8个发光二极管,用于显示模型机内部状态,例如:进位标志、零标志、中断申请标志等。

(7)K0(7…0)~K4(7…0)是40个开关,用于输入外部信号,例如,在做单步实验时,这些开关可用来输入地址总线值、数据总线值、控制信号等。

(8)EP1K100右方的EX1座表示38个扩展的IO信号,当实验中需要另外的输入输出脚时可以使用这些扩展脚。

(9)提供FPGA实验板和PC机调试软件。

三、十六位机(FPGA)扩展实验板实验项目

分部实验一、十六位ALU实验

分部实验二、十六位寄存器实验

分部实验三、十六位寄存器组实验

分部实验四、十六位指令计数器PC实验

分部实验五、中断控制实验

综合实验六、十六位模型机的总体实验

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