十六位計算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗儀性能特點(diǎn)
八位/十六位兼容設(shè)計的計算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗儀,系統(tǒng)由八位機(jī)主板和十六位機(jī)擴(kuò)展實(shí)驗板組成,主板以八位機(jī)模式,用TTL74系列器件加多片在線可編程CPLD構(gòu)建模型機(jī)部件,大大提高了實(shí)驗系統(tǒng)可靠性和二次開發(fā)的靈活性,讓學(xué)生以可視方式觀察CPU內(nèi)各部件工作過程和模型機(jī)的實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)展實(shí)驗板以十六位機(jī)模式,用12萬門FPGA芯片構(gòu)建模型機(jī)所有部件,并配置64K×16位存儲器,通過VHDL語言編程,可設(shè)計16位機(jī)的部件和模型機(jī),學(xué)生將設(shè)計好的電路下載到FPGA芯片上,實(shí)現(xiàn)16位機(jī)的部件和模型機(jī)功能;也可完成其它設(shè)計性實(shí)驗和課程設(shè)計實(shí)驗。在對八位機(jī)了解的基礎(chǔ)上,讓學(xué)生對十六位計算機(jī)組成原理有更深刻的理解,為FPGA設(shè)計CPU打下堅實(shí)基礎(chǔ)。滿足不同層次的教學(xué)的需求。
性能特點(diǎn):
優(yōu)化的硬件設(shè)計,充分展示計算機(jī)結(jié)構(gòu)模型,每個模塊均有數(shù)碼管實(shí)時監(jiān)視,模塊間線條明快,數(shù)據(jù)/指令流向一目了然。
完善的硬件配置,實(shí)驗電路以分立器件為主,同時配備CPLD,支持部分模塊的重構(gòu)。
開放的軟硬件設(shè)計,支持用戶新建指令/微指令的系統(tǒng)設(shè)計。
控制器的有機(jī)結(jié)合,只需撥動選擇開關(guān),就可實(shí)現(xiàn)微程序或組合邏輯控制的切換。
提供多種工作方式,支持手動、脫機(jī)、聯(lián)機(jī)。
提供三總線接口和鎖緊插座,支持I/O擴(kuò)展。
提供多種指令系統(tǒng),支持基本模型機(jī)、指令流水線、RISC模型機(jī)實(shí)驗。
指令功能,支持多種尋址方式和中斷、子程序調(diào)用等。
豐富的調(diào)試手段,具有單步、微單步、運(yùn)行、暫停等功能。
提供聯(lián)機(jī)調(diào)試軟件,自帶編譯器、支持匯編語言源程序調(diào)試,圖形化動態(tài)顯示計算機(jī)結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)/指令流向,操作歷史記錄狀態(tài)顯示,方便用戶查找歷史記錄。
實(shí)驗儀提供LCD液晶顯示,通過實(shí)驗儀或PC機(jī)鍵盤,在線動態(tài)修改寄存器、程序/微程序計數(shù)器、程序/微程序存貯器的內(nèi)容。
系統(tǒng)可選配十六位擴(kuò)展卡,可做十六位的組成原理實(shí)驗。該十六位擴(kuò)展卡提供示例程序。數(shù)據(jù)和地址均為十六位,是真正的16位機(jī)。
系統(tǒng)可保存文件和調(diào)入文件,并提供PC機(jī)下載。
詳細(xì)組成:
系統(tǒng)由實(shí)驗主板、調(diào)試軟件、內(nèi)置開關(guān)電源組成。
配有USB和串口兩種通信方式,用戶可以根據(jù)需要切換開關(guān)選擇任何一種。
實(shí)驗主板有:累加器A,暫存器W,運(yùn)算器ALU,直通D/左移L/右移R單元,寄存器組R0—R3,中斷向量IA,堆棧ST,程序計數(shù)器PC,地址寄存器MAR,輸入IN,輸出OUT,存貯器EM,微地址UPC,指令寄存器IR,微程序控制器uEM,組合邏輯控制單元,三總線接口,40芯鎖緊擴(kuò)展座、二進(jìn)制開關(guān)電平輸出/顯示,邏輯筆、管理單片機(jī)89S52、4×6鍵盤,字符式LCD,RS232/USB通訊接口,十六位機(jī)擴(kuò)展接口, 通信選擇開關(guān)等。
實(shí)驗項目:
寄存器讀寫實(shí)驗
運(yùn)算器八種運(yùn)算實(shí)驗
數(shù)據(jù)輸出/移位實(shí)驗
UPC實(shí)驗
PC實(shí)驗
存貯器讀寫實(shí)驗
微程序讀寫實(shí)驗
中斷實(shí)驗
模型機(jī)綜合實(shí)驗(微程控制器)
實(shí)驗1:數(shù)據(jù)傳送/輸入/輸出實(shí)驗
實(shí)驗2:數(shù)據(jù)運(yùn)算實(shí)驗(加/減法/或)
實(shí)驗3:移位/取反實(shí)驗
實(shí)驗4:轉(zhuǎn)移實(shí)驗
實(shí)驗5:調(diào)用實(shí)驗
實(shí)驗6:中斷實(shí)驗
實(shí)驗7:指令流水實(shí)驗
實(shí)驗8:RISC模型機(jī)
組合邏輯控制器實(shí)驗
設(shè)計指令/微指令系統(tǒng).
擴(kuò)展實(shí)驗(選配芯片)
實(shí)驗1:8255擴(kuò)展I/O口實(shí)驗
實(shí)驗2:8253擴(kuò)展定時器實(shí)驗
注:實(shí)驗(1)…(8)為手動微代碼控制,(9)…(12)為微程序或組合邏輯控制。
XCB-X05數(shù)字電路實(shí)驗箱
實(shí)驗箱由鋁木合金箱體、開關(guān)電源、常用信號源和實(shí)驗電路區(qū)組成。其中實(shí)驗電路采用開放式形式,用戶可根據(jù)需求靈活搭接。以滿足不同專業(yè)、不同層次學(xué)生的教學(xué)實(shí)驗要求。本實(shí)驗箱適用于本專科、高職高專院校所有電類和非電類專業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的實(shí)驗、實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新設(shè)計。
技術(shù)指標(biāo):
電源:采用高性能、高可靠開關(guān)型穩(wěn)壓電源,具有短路保護(hù)、過載保護(hù)及自動恢復(fù)功能。
輸入:AC 220V±10%
輸出:DC 5V/2A,DC ±12V/0.5A,均帶有短路保護(hù),其中+5V電源帶有短路報警功能。
信號源:
單脈沖:有四路單脈沖電路,每路產(chǎn)生一個寬的正單脈沖和一個窄的正單脈沖,其中二路在產(chǎn)生正脈沖的同時還產(chǎn)生一個負(fù)脈沖 。寬單脈沖和負(fù)脈沖的寬度與按下按鍵的時間一致,窄單脈沖寬度與輸入的時鐘信號相等。按下一個按鍵,能夠在四個輸出上各產(chǎn)生一個窄單脈沖,四個單脈沖依次相差一個時鐘周期。
連續(xù)脈沖:分兩組,一組為10路固定頻率的方波 1HZ、10HZ、100HZ、1KHZ、10KHZ、100KHZ、0.5MHZ、1MHZ、5MHZ、10MHZ。另一組為連續(xù)可調(diào)方波1KHZ~100KHZ。
16位邏輯電平開關(guān):可輸出“0"、“1"電平,同時帶有電平指示,開關(guān)狀態(tài)一目了然。
16位邏輯電平指示:由紅、綠、黃、白16只LED及驅(qū)動電路組成,正邏輯顯示。
數(shù)字顯示: 6位7段LED數(shù)碼管及十六進(jìn)制譯碼器組成。供數(shù)字鐘、日歷等實(shí)驗顯示用。
蜂鳴器及驅(qū)動電路。提供時鐘報時、報警、音樂用等發(fā)聲裝置。
內(nèi)置10K、22K、100K電位器,作可變電阻用。
有四組BCD碼撥碼盤,可產(chǎn)生四組BCD碼數(shù)字信號。
內(nèi)置50MHZ液晶顯示頻率計。用作頻率測量。
開放式實(shí)驗區(qū),提供18只IC園孔插座(2只IC8,6只IC14,6只IC16,4只IC20,園孔插座接觸好,耐插拔;另有1個IC40的鎖緊插座用于部分?jǐn)U展實(shí)驗,如A/D或D/A等。
全部信號的引出插孔均采用2號鍍金孔,不氧化,不退色。實(shí)驗連接線采用帶彈簧片的鍍金自鎖緊接插頭或防轉(zhuǎn)插頭,接線的可靠性好。
提供分立元件接插區(qū),可接插電阻、電容、穩(wěn)壓管、二極管和電位器等,方便擴(kuò)展。
參考外形尺寸:560×360×148mm,鋁木合金材料,綠色環(huán)保,造型美觀大方。
基本實(shí)驗:
門電路邏輯功能及測試實(shí)驗
組合邏輯電路(半加器、全加器及邏輯運(yùn)算)的設(shè)計實(shí)驗
觸發(fā)器實(shí)驗(一)R-S、D、JK
觸發(fā)器實(shí)驗(二)三態(tài)輸出觸發(fā)器、鎖存器
時序電路測試與研究
集成計數(shù)器及寄存器實(shí)驗
譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器實(shí)驗
波形產(chǎn)生及單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)驗
555時基電路實(shí)驗
擴(kuò)展實(shí)驗:
CMOS門電路測試實(shí)驗
TS、OC門的功能測試及應(yīng)用實(shí)驗
TTL不同系列芯片性能和參數(shù)的測定實(shí)驗
門電路的驅(qū)動能力測試實(shí)驗
邏輯筆實(shí)驗與分析實(shí)驗
TTL與CMOS相互連接實(shí)驗
MSI加法器實(shí)驗
競爭冒險實(shí)驗
觸發(fā)器應(yīng)用實(shí)驗
寄存器及其應(yīng)用實(shí)驗
計數(shù)器MSI芯片的應(yīng)用
時序電路應(yīng)用實(shí)驗
順序脈沖和脈沖分配器電路
施密特觸發(fā)器及其應(yīng)用實(shí)驗
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其應(yīng)用實(shí)驗
多路模擬開關(guān)及其應(yīng)用實(shí)驗
數(shù)字定時器實(shí)驗
電壓變換器實(shí)驗
四路優(yōu)先判斷電路實(shí)驗
配套附件和資料:
實(shí)驗導(dǎo)線共25根
電源線1根
保險絲2只
實(shí)驗指導(dǎo)書1本
附:使用本實(shí)驗箱需配套儀器儀表:萬用表和示波器