计算机组成原理实验室主要设备配置及建设目的

计算机组成原理实验室主要承担电子通信等专业方向的《计算机组成原理》、《单片机原理与应用》等课程的实验教学工作，同时承担相关的课程设计与毕业设计任务。
一、主要实验(实践)项目
计算机组成原理：算术逻辑运算实验、存储器实验、总线控制实验、复合逻辑门实验、OC门和三态输出门实验等。
单片机原理与应用：流水灯实验、数码管显示实验、外部中断实验、液晶屏1602或者12864实验、定时器实验等
二、主要设备的购置：
1、MY-312 单片机.微机综合实验装置

本设备是一套开发型，该系统吸收了国内外先进教学仪器的优点,结合现代电子技术的需要,增设了许多新型实用接口、单片机通信、控制技术,通过本系统可完成单片机(51/196)、微机(8086)、EDA等学科的原理接口实验和应用,为单片机·微机实验室提供综合实验平台,同时也为从事单片机·微机开发人员提供理想的实验环境。
装置组成：
该实验装置是由控制屏、内置直流稳压电源、漏电断路器等组成，控制屏有两大块的双面印刷线路板组成。
功能特点：
1）598是集51、96、8088（以下简称88）三大系列CPU于一体的三合一实验系统。内置JD-208仿真器(5196)和8088实验系统。该系统以8088实验系统作为基板，自成一体，可单独作为8086微机原理和接口实验使用，也可分别叠插51或96CPU卡，构成51/96单片机实验开发系统，598系统结构紧凑，资源充分共享，无总线开关切换，自动识别CPU的类型。
2）实验系统软、硬件配置完善，仿真软件支持Win98/2000/XP等操作系统，并支持汇编语言和C语言的开发，实验内容丰富，是单片机、微机原理和接口教学的理想平台。
3）598同时配置EDA下载板和相应IO接口,支持altera、lattice、xilinx三家公司CPLD/FPGA芯片实验开发。
4）提供多种总线类型的实验模块,包括并行总线、RS232总线、RS485总线、I2C总线、SPI串行总线、USB总线、CAN总线、1-WIRE总线和以太网接口,可调试新型外围接口芯片有:I2C串行RAM AT24C02、I2C串行实时时钟PCF8563T、I2C串行10位D/A TL5615、8位A/D TL549、1-WIRE总线数字温度传感器DS 18B20、RS232芯片MAX232、MAX485、CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器TJA1050T、网络芯片RTL8019AS、看门狗电路MAX813L。
5）提供多种输入／输出设备，包括字符式1602 LCD、128X64点阵LCD、16X16LED点阵、4X6开放式键盘、6位开放式数码管、IC卡、步进电机、小直流电机、小直流电机、继电器、语音录放(含话筒、喇叭)、打印机接口、小直流电机闭环控制、温度闭环控制等。
6）学生可通过实验台内置的仿真器联PC机调试、运行所有的实验程序,也可不联PC机独立运行。
2、MY-8086B 微机原理实验箱


1）8086k3实验平台采用INTEL8088(兼容8086)系统，所有系统资源，8位数据线，16位地址线，读写等控制信号全部引出对用户开放。实验箱板载了丰富的模块资源，详见模块资源列表。在此基础上还提供了“实验模块扩展”接口，并提供丰富的传感器模块包，使得单一传感器实验平台和微机接口实验平台摆脱了分离教学的局限性，实现了当今传感器与微机接口等相关技术的完美结合，使得我们设计的微机接口系统与实际应用更加贴切，更加智能。
2）标配高速易用USB通讯接口，可在线仿真和调试程序
标配USB 通讯接口，即插即用，台式电脑、无串口的笔记本均适用, 支持WIN98，WINME，WIN2K，WINXP，WIN7等操作系统。也可方便切换为RS232串行通讯接口。通过上位软件联机可实现在线仿真、调试和开发程序。
3）无需电脑，方便、快捷的演示模式
系统配有管理监控，在无PC机连接状态下，系统自动切换到脱机管理状态，用户可通过实验箱右下角4*6键盘轻松调用EPROM中的实验程序完成实验，可脱机运行实验。方便老师在教学初期进行实验的验证和演示，同时增强学生学习的兴趣和欲望。
4）阶梯化难度设计，详尽的实验指导
实验案例的难度阶梯化设计，从简单到复杂。让新手真正在不知不觉中从入门到完全掌握各种复杂系统和程序的设计。使学生以后能够更好地过渡到社会，无缝衔接,成为企业可用，有用，好用的人才！
3、MY-313计算机组成原理实验台

MY-313C计算机组成原理实验台-产品介绍：
本实验台是我公司最新推出的一款功能强、性能好，软件硬件都是一流的高性能计算机组成原理实验仪产品，系统电路采用了多片CPLD大大提高了可靠性和功能提升的可能性，软件提供了详尽的信息窗口、运行图表和多类帮助信息，使教学的过程轻松自如。
一、系统特点
（1） 结构清晰、实时监视器
各单元部件都以计算机结构模型布局，清晰明了，各寄存器、部件均有 8 位数据指示灯显示其二进制值，两个8 段码LED 显示其十六进制值，清楚明了，两个数据流方向指示灯，以直观反映当前数据值及该数据从何处输出，而又是被何单元接收的。这是该产品独创的“实时监视器”,使得系统在实验时即使不借助PC机，也可实时监控数据流状态及正确与否,彻底改变了其它实验设备为监控状态必须加入读操作的不真实实验方法，使得学生十分容易认识和理解计算机组成结构。实验系统各部件可以通过J1、J2、J3 座之间不同的连线组合，可进行各部件独立的实验，也可进行各部件组合实验，再通过与控制线的组合，就可构造出不同结构及复杂程度的原理性计算机。
（2）开放式设计
实验系统的软硬件对用户的实验设计具有完全的开放特性。与众不同的是：实验台各实验模块的数据线、地址线与系统之间的挂接是通过三态门，而不是其它实验设备所采用的扁平连线方法，而数据线、地址线是否要与系统连通，则由用户连线控制，这样，就真实的再现了计算机工作步骤。需要强调指出的是：用“连线跨接”并不能说明其开放特性，而所谓的开放性应指的是运算器、控制器及微程序指定的格式及定义能否进行修改和重新设计。系统的运算器采用了代表现代科技的EDA 技术设计，随机出厂时，已提供一套已装载的方案，能进行加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式，若用户不满意该套方案，也可自行重新设计并通过JTAG 口下载。控制器微指定格式及定义可通过键盘和PC 机进行重新设计，从而产生与众不同的指令系统。系统的数据线、地址线、控制线均在总线插孔区引出，并设计了40 芯锁进插座，供用户进行RAM、8251、8255、8253、8259 等接口器件的扩展实验。系统提供的两种控制器之一的组合逻辑控制器已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用CPLD 工具在PC 机上进行自动化设计。
开放式设计的特点还在于，用户可以设计自己的指令/微指令系统。系统中已带有两套指令/微程序系统，用户可参照来设计新的指令/微程序系统。
（3）支持中断实验
采用最底层的器件设计而非有些产品所采用的集成器件 8259，从而让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回（RETI）整个过程。专家指出：“中断”是单片机、微机、DSP 等学科中不可或缺的功能，故应在计算机原组成原理这门基础学科中对其进行充分的学习和实验。
(4) 两种控制器方式
系统提供两种控制器方式，即微程序控制器和组合逻辑控制器。在微程序控制器中，系统能提供在线编程，实时修改程序，显示程序并调试进行的操作环境。组合逻辑控制器，已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用CPLD 工具在PC 机上进行自动化设计。微程序控制器和组合逻辑控制器两种类型都有流水和非流水两种方案。
（5） 三种工作方式
1、手动方式——不连PC 机，通过实验仪的开关输入信号进行实验，用LCD 及各部件的8 个状态LED，两个LED 数码管观察运行状态和结果，手动进行实验；
2、联机方式——连PC 机，通过WINDOWS 调试环境及图形方式进行更为直观的实验。在WINDOWS 调试环境中提供了功能强大的逻辑分析和跟踪功能，既可以以波形的方式显示各逻辑关系，也可在跟踪器中，观察到当前状态的说明及提示；
3、脱机方式——不连PC 机，通过实验仪的键盘输入程序、微程序，用LCD 及各部件的8 个状态LED，两个LED 数码管观察运行状态和结果，手动进行实验；
（6）完善的寻址方式
累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即数寻址、存储器寻址；
（7）运算器和控制器采用CPLD LC4256芯片,支持VHDL语言、Verlog语言和图形化语言.
（8）逻辑分析仪
对于教师而言，不难体会要讲清时序关系是不容易的。而学生理解并利用时序关系则难上加难。而由于现代集成技术的迅猛发展，在实际工作中需要更多的利用逻辑分析工具进行时序分析。计算机组成原理与系统结构教学实验系统具备高性能逻辑分析功能，老师可通过电化教学设备向学生现场展示指令与时序的关系，可让学生在实验时直观地观测到指令与时序的关系，可有效的提高教学效果。
（8）丰富的调试手段，具有单步、微单步、运行、暂停等功能。
（9）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。
（10）具有系统自动检测功能，能精确显示故障位置。
（11）支持USB通讯连接，可以适应笔记本，台式机等多种机型，运行环境为Windows2000/XP/ Win7/Win8系统。
二、系统组成
    系统由实验主板、调试软件、内置开关电源组成。
采用数字电路设计“组成原理”，以便从最底层来展现“原理”之精髓，采用CPLD设计运算器和微程序控制器。
系统实验主板有：寄存器组、运算单元、累加器A\暂存器W、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、MCS-51智能管理单片机、24个拨码开关、4*6矩阵键盘、字符式LCD、RS232口、USB通讯口。
三、实验项目
模型机模块实验
（1）寄存器实验
实验1：A，W 寄存器实验
实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验
实验3：MAR 地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT输出寄存器
（2）运算器实验 （加、减、或、与、带进位加、带进位减、A取反、A输出，共8种运算。）
（3）数据输出实验/移位门实验
实验1：数据输出实验
实验2：移位实验 （位左移；位右移）
（4）微程序计数器UPC 实验
实验1：uPC 加一实验
实验2：uPC 打入实验
（5）PC 实验
实验1：PC 加一实验
实验2：PC 打入验
（6）存储器EM 实验
实验1：PC/MAR 输出地址选择
实验2：存储器EM 写实验
实验3：存储器EM 读实验
实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验
实验5：使用实验仪小键盘输入EM
（7）微程序存储器UM 实验
实验1：微程序存储器uM 读出
实验2：使用实验仪小键盘输入uM
（8）中断实验
（9）模型机综合实验（微程序控制器）
实验1：数据传送实验/输入输出实验
实验2：数据运算实验（加/减/与/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
实验1：组合逻辑控制器
实验2：用CPLD实现运算器功能
（11）设计指令/微指令系统
（12）模型机扩展实验
扩展实验一：用8255 扩展I/O 端口实验
扩展实验二：用8253 扩展定时器试验
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。
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