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八位/十六位計算機組成原理與系統結構實驗移位/取反實驗
更新時間:2023-08-31   點擊次數:356次

八位/十六位兼容設計的計算機組成原理和系統結構實驗儀,系統由八位機主板和十六位機擴展實驗板組成,主板以八位機模式,用TTL74系列器件加多片在線可編程CPLD構建模型機部件,大大提高了實驗系統可靠性和二次開發的靈活性,讓學生以可視方式觀察CPU內各部件工作過程和模型機的實現。擴展實驗板以十六位機模式,用12萬門FPGA芯片構建模型機所有部件,并配置64K×16位存儲器,通過VHDL語言編程,可設計16位機的部件和模型機,學生將設計好的電路下載到FPGA芯片上,實現16位機的部件和模型機功能;也可完成其它設計性實驗和課程設計實驗。在對八位機了解的基礎上,讓學生對十六位計算機組成原理有更深刻的理解,為FPGA設計CPU打下堅實基礎。滿足不同層次的教學的需求。
性能特點:
優化的硬件設計,充分展示計算機結構模型,每個模塊均有數碼管實時監視,模塊間線條明快,數據/指令流向一目了然。
完善的硬件配置,實驗電路以分立器件為主,同時配備CPLD,支持部分模塊的重構。
開放的軟硬件設計,支持用戶新建指令/微指令的系統設計。
控制器的有機結合,只需撥動選擇開關,就可實現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、聯機。
提供三總線接口和鎖緊插座,支持I/O擴展。
提供多種指令系統,支持基本模型機、指令流水線、RISC模型機實驗。
指令功能,支持多種尋址方式和中斷、子程序調用等。
豐富的調試手段,具有單步、微單步、運行、暫停等功能。
提供聯機調試軟件,自帶編譯器、支持匯編語言源程序調試,圖形化動態顯示計算機結構模型的數據/指令流向,操作歷史記錄狀態顯示,方便用戶查找歷史記錄。
實驗儀提供LCD液晶顯示,通過實驗儀或PC機鍵盤,在線動態修改寄存器、程序/微程序計數器、程序/微程序存貯器的內容。
系統可選配十六位擴展卡,可做十六位的組成原理實驗。該十六位擴展卡提供示例程序。數據和地址均為十六位,是真正的16位機。
系統可保存文件和調入文件,并提供PC機下載。
詳細組成:
系統由實驗主板、調試軟件、內置開關電源組成。
配有USB和串口兩種通信方式,用戶可以根據需要切換開關選擇任何一種。
實驗主板有:累加器A,暫存器W,運算器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芯鎖緊擴展座、二進制開關電平輸出/顯示,邏輯筆、管理單片機89S52、4×6鍵盤,字符式LCD,RS232/USB通訊接口,十六位機擴展接口, 通信選擇開關等。
實驗項目:
寄存器讀寫實驗
運算器八種運算實驗
數據輸出/移位實驗
UPC實驗
PC實驗
存貯器讀寫實驗
微程序讀寫實驗
中斷實驗
模型機綜合實驗(微程控制器)
實驗1:數據傳送/輸入/輸出實驗
實驗2:數據運算實驗(加/減法/或)
實驗3:移位/取反實驗
實驗4:轉移實驗
實驗5:調用實驗
實驗6:中斷實驗
實驗7:指令流水實驗
實驗8:RISC模型機
組合邏輯控制器實驗
設計指令/微指令系統.
擴展實驗(選配芯片)
實驗1:8255擴展I/O口實驗
實驗2:8253擴展定時器實驗
注:實驗(1)…(8)為手動微代碼控制,(9)…(12)為微程序或組合邏輯控制。

電子技術綜合實驗儀

隨著電子科學技術是微電子技術的發展,數字邏輯電路的實驗內容得到不斷的更新,除了可以采用常規的TTL邏輯器件 (如邏輯門、觸發器等小規模集成電路)進行實驗外,也可以采用可編程邏輯器件(包括PLA,GAL、CPLD、FPGA等大規模集成電路),借助計算機輔助設計軟件進行數字電路的設計和模擬調試,這種硬件軟化的實驗方法具有容易設計、容易修改和容易實現等優點,可有效地提高實驗效率,正在逐步地替代前一種純硬件邏輯的實驗方法,成為數字邏輯電路實驗的重要內容。
  該實驗儀綜合了許多高等院校數字邏輯電路教學實驗經驗,科學配置實驗項目,既可以完成常規的數字電路實驗,又可以完成利用大規模邏輯器件(CPLD/FPGA)進行數字邏輯設計的實驗,以取代復雜的傳統TTL/COMS硬件設計。促使學生理論聯系實際,培養學生分析、設計、組裝和調試數字電路的基本技能,掌握數字邏輯電路實驗方法,并為掌握后繼專業學科打好基礎。
系統配置及特點
1、電源:
輸入:AC 220V±10%
輸出:DC 5V/3A,DC ±12V/0.5A
2、信號源:
(1)單脈沖:有四路單脈沖電路,每路產生一個寬的正單脈沖和一個窄的正單脈沖,其中二路在產生正脈沖的同時還產生一個負脈沖。
(2)連續脈沖: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。
另一組為連續可調方波:0Hz~100KHz。
(3)時序脈沖發生電路及啟??刂齐娐罚寒a生四路脈沖信號,脈沖周期與輸入的時鐘信號相同,四個脈沖之間依次相差1個輸入時鐘周期。
3、液晶顯示、量程自動切換的電壓、電阻表:具有數據保持功能
電壓測量范圍:-50V ~ +50V
電流測量范圍:0A~ 4A
電阻測量范圍:0 ~ 4MΩ
4、提供50MHZ液晶顯示頻率計
5、邏輯筆:紅色:高電平;綠色:低電平;黃色:高阻;
6、提供十六進制8421撥碼盤二組;
7、16位邏輯電平開關:
可輸出“0"、“1"電平,同時帶有電平指示,當開關置“1"電平時,對應的指示燈亮,開關置“0"電平時,對應的指示燈滅,開關狀態一目了然。
8、16位電平指示:
由紅、綠、黃、白16只LED及驅動電路組成。當正邏輯“1"電平輸入時LED點亮,反之LED熄滅。
9、數碼管顯示:
由6位7段LED數碼管及二―十六進制譯碼器組成。供數字鐘、日歷等實驗顯示用.
10、提供兩路0~Vx可調模擬電壓信號源。輸出Vx為:0~±5V 、0~±0.5V。
11、蜂鳴器及驅動電路。提供時鐘報時、報警、音樂用等發聲裝置。
12、內置1K、20K、100K電位器,作可變電阻用。
13、開放式實驗區,提供多種多只 IC園孔插座(6只14芯、6只16芯、4只20芯),園孔插座接觸好,耐插拔;1只40芯鎖緊插座,可插8~40芯片。
14、提供分立元件接插區,可接插電阻、電容、穩壓管、二極管和電位器等,方便擴展。
15、提供高質量的實驗面包板,進行擴展實驗及創新實驗。
16、全部信號的引出插孔均采用中型鍍金孔,不氧化,不變色。實驗連接線采用鍍金自鎖緊接插頭,接線的可靠性好。
17、主板上可以擴展大規??删幊唐骷﨏PLD或FPGA實驗卡??蛇x配Lattice公司的1032,也可根據用戶需求配置其它公司的器件,如Aletra 7128,Xilinx 95108。
18、可選配模擬電路實驗卡
實驗內容:
(一)數字電路推薦實驗項目:
TTL集成邏輯門的參數測試與使用
CMOS集成邏輯門的測試
門電路的邏輯功能實驗
常用組合邏輯功能器件的測試
數據選擇器及其應用
血型關系檢測電路和表決電路
RS觸發器的功能與測試
JK觸發器邏輯功能及主要參數測試
移位寄存器的功能測試
十進制計數器(CMOS)
異步計數器
同步計數器
計數、譯碼、顯示電路實驗
555集成定時器及應用
序列檢測器
數-模轉換器
追隨比較型A/D轉換電路
人工控制交通燈控制器
汽車尾燈控制電路
數字鐘電路的設計
時序電路測試及研究
波形產生及單穩態觸發器
A/D 轉換電路
D/A轉換電路
(二)EDA器件開發設計實驗(需選配EDA擴展卡)
1、單元電路設計實驗:
常用門電路設計
編碼器/譯碼器設計
觸發器及時序電路設計
同步/異步計數器設計
鍵盤掃描實驗
加法器實驗
2、綜合設計實驗:
SSI組合電路的設計與冒險競爭觀察
MSI組合電路的設計
可讀寫寄存器的設計
3、研究創新實驗:
數字頻率計
數字電子鐘設計
十字路口交通燈自動控制器的設計
出租車計費器的設計
數字濾波器設計
DAC、ADC模型設計;
數字模擬綜合系統設計

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