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八位/十六位计算机组成原理与系统结构实验移位/取反实验
更新时间:2023-08-31   点击次数:375次

八位/十六位兼容设计的计算机组成原理和系统结构实验仪,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FPGA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,为FPGA设计CPU打下坚实基础。满足不同层次的教学的需求。
性能特点:
优化的硬件设计,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。
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。
开放的软硬件设计,支持用户新建指令/微指令的系统设计。
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。
提供多种工作方式,支持手动、脱机、联机。
提供三总线接口和锁紧插座,支持I/O扩展。
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。
指令功能,支持多种寻址方式和中断、子程序调用等。
丰富的调试手段,具有单步、微单步、运行、暂停等功能。
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。
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。
系统可选配十六位扩展卡,可做十六位的组成原理实验。该十六位扩展卡提供示例程序。数据和地址均为十六位,是真正的16位机。
系统可保存文件和调入文件,并提供PC机下载。
详细组成:
系统由实验主板、调试软件、内置开关电源组成。
配有USB和串口两种通信方式,用户可以根据需要切换开关选择任何一种。
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,十六位机扩展接口, 通信选择开关等。
实验项目:
寄存器读写实验
运算器八种运算实验
数据输出/移位实验
UPC实验
PC实验
存贮器读写实验
微程序读写实验
中断实验
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
组合逻辑控制器实验
设计指令/微指令系统.
扩展实验(选配芯片)
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。

电子技术综合实验仪

随着电子科学技术是微电子技术的发展,数字逻辑电路的实验内容得到不断的更新,除了可以采用常规的TTL逻辑器件 (如逻辑门、触发器等小规模集成电路)进行实验外,也可以采用可编程逻辑器件(包括PLA,GAL、CPLD、FPGA等大规模集成电路),借助计算机辅助设计软件进行数字电路的设计和模拟调试,这种硬件软化的实验方法具有容易设计、容易修改和容易实现等优点,可有效地提高实验效率,正在逐步地替代前一种纯硬件逻辑的实验方法,成为数字逻辑电路实验的重要内容。
  该实验仪综合了许多高等院校数字逻辑电路教学实验经验,科学配置实验项目,既可以完成常规的数字电路实验,又可以完成利用大规模逻辑器件(CPLD/FPGA)进行数字逻辑设计的实验,以取代复杂的传统TTL/COMS硬件设计。促使学生理论联系实际,培养学生分析、设计、组装和调试数字电路的基本技能,掌握数字逻辑电路实验方法,并为掌握后继专业学科打好基础。
系统配置及特点
1、电源:
输入:AC 220V±10%
输出:DC 5V/3A,DC ±12V/0.5A
2、信号源:
(1)单脉冲:有四路单脉冲电路,每路产生一个宽的正单脉冲和一个窄的正单脉冲,其中二路在产生正脉冲的同时还产生一个负脉冲。
(2)连续脉冲:分两组,
一组为10路固定频率的方波:1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、0.5MHz、1MHz、5MHz、10MHz。
另一组为连续可调方波:0Hz~100KHz。
(3)时序脉冲发生电路及启停控制电路:产生四路脉冲信号,脉冲周期与输入的时钟信号相同,四个脉冲之间依次相差1个输入时钟周期。
3、液晶显示、量程自动切换的电压、电阻表:具有数据保持功能
电压测量范围:-50V ~ +50V
电流测量范围:0A~ 4A
电阻测量范围:0 ~ 4MΩ
4、提供50MHZ液晶显示频率计
5、逻辑笔:红色:高电平;绿色:低电平;黄色:高阻;
6、提供十六进制8421拨码盘二组;
7、16位逻辑电平开关:
可输出“0"、“1"电平,同时带有电平指示,当开关置“1"电平时,对应的指示灯亮,开关置“0"电平时,对应的指示灯灭,开关状态一目了然。
8、16位电平指示:
由红、绿、黄、白16只LED及驱动电路组成。当正逻辑“1"电平输入时LED点亮,反之LED熄灭。
9、数码管显示:
由6位7段LED数码管及二―十六进制译码器组成。供数字钟、日历等实验显示用.
10、提供两路0~Vx可调模拟电压信号源。输出Vx为:0~±5V 、0~±0.5V。
11、蜂鸣器及驱动电路。提供时钟报时、报警、音乐用等发声装置。
12、内置1K、20K、100K电位器,作可变电阻用。
13、开放式实验区,提供多种多只 IC园孔插座(6只14芯、6只16芯、4只20芯),园孔插座接触好,耐插拔;1只40芯锁紧插座,可插8~40芯片。
14、提供分立元件接插区,可接插电阻、电容、稳压管、二极管和电位器等,方便扩展。
15、提供高质量的实验面包板,进行扩展实验及创新实验。
16、全部信号的引出插孔均采用中型镀金孔,不氧化,不变色。实验连接线采用镀金自锁紧接插头,接线的可靠性好。
17、主板上可以扩展大规模可编程器件CPLD或FPGA实验卡。可选配Lattice公司的1032,也可根据用户需求配置其它公司的器件,如Aletra 7128,Xilinx 95108。
18、可选配模拟电路实验卡
实验内容:
(一)数字电路推荐实验项目:
TTL集成逻辑门的参数测试与使用
CMOS集成逻辑门的测试
门电路的逻辑功能实验
常用组合逻辑功能器件的测试
数据选择器及其应用
血型关系检测电路和表决电路
RS触发器的功能与测试
JK触发器逻辑功能及主要参数测试
移位寄存器的功能测试
十进制计数器(CMOS)
异步计数器
同步计数器
计数、译码、显示电路实验
555集成定时器及应用
序列检测器
数-模转换器
追随比较型A/D转换电路
人工控制交通灯控制器
汽车尾灯控制电路
数字钟电路的设计
时序电路测试及研究
波形产生及单稳态触发器
A/D 转换电路
D/A转换电路
(二)EDA器件开发设计实验(需选配EDA扩展卡)
1、单元电路设计实验:
常用门电路设计
编码器/译码器设计
触发器及时序电路设计
同步/异步计数器设计
键盘扫描实验
加法器实验
2、综合设计实验:
SSI组合电路的设计与冒险竞争观察
MSI组合电路的设计
可读写寄存器的设计
3、研究创新实验:
数字频率计
数字电子钟设计
十字路口交通灯自动控制器的设计
出租车计费器的设计
数字滤波器设计
DAC、ADC模型设计;
数字模拟综合系统设计

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