SYL－CPTH/CPTH+ 超强型计算机组成原理与系统结构实验箱

一、超强型计算机组成原理与系统结构实验箱描述

SYL－CPTH+在SYL－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。系统由八位机主板和十六位机扩展实验板组成，主板以八位机模式，用TTL74系列器件加多片在线可编程CPLD构建模型机部件，大大提高了实验系统可靠性和二次开发的灵活性,让学生以可视方式观察CPU内各部件工作过程和模型机的实现。扩展实验板以十六位机模式，用12万门EP1C6芯片构建模型机所有部件，并配置64K×16位存储器，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。在对八位机了解的基础上，让学生对十六位计算机组成原理有更深刻的理解，实现质的飞跃，为FPGA设计CPU打下坚实基础。满足不同层次的教学的需求。系统软件提供了详尽的信息窗口、运行图表和多类帮助信息,使教学的过

二、超强型计算机组成原理与系统结构实验箱特点：

（1）先进的硬件设计，充分展示计算机结构模型，每个模块均有数码管实时监视，模块间线条明快，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支持部分模块的重构。

（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）实验箱提供LCD液晶显示，通过实验箱或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）实验箱提供串口或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SYL-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《SYL－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实验箱组成：

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箱实验项目：

（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

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.

*以下为SYL-CPTH+十六位机扩展部分实验：

*（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