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MKY-LH-C9JH 計算機組成原理實驗箱
MKY-LH-C9JH 計算機組成原理實驗箱
一、結(jié)構(gòu)特點
本系統(tǒng)由鋁木合金箱體、高性能穩(wěn)壓電源、系統(tǒng)控制部件、開放式實驗電路區(qū)等組成。全部實驗用信號線的連接采用排線，操作方便，接觸可靠。基礎(chǔ)實驗基于中小規(guī)模集成電路，綜合性實驗基于在系統(tǒng)可編程核心器件，資源向?qū)W生開放，可以完成“計算機組成原理"、“計算機結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計"、“在系統(tǒng)編程"、“VHDL設(shè)計"、“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計"等課程的實驗，并可以進行“專用集成電路設(shè)計"的驗證實驗。本實驗箱適用于本專科院校計算機專業(yè)和其它相關(guān)專業(yè)的相關(guān)課程的實驗和創(chuàng)新設(shè)計。
二、技術(shù)性能
1、硬件系統(tǒng)采用高性能單片機89S52和LATTICE公司CPLD器件的有機結(jié)合,使系統(tǒng)的硬件控制電路精簡而可靠。
2、提供手動、自動和聯(lián)機三種工作方式，滿足不同層次實驗的監(jiān)視需要。
3、具有完善的系統(tǒng)檢測電路和系統(tǒng)保護電路設(shè)計,使實驗系統(tǒng)更易于維護和使用。
4、系統(tǒng)自備雙通道邏輯示波器，便于實驗過程中時序信號的測量。
5、系統(tǒng)和電腦采用RS232/USB通信方式。
6、實驗系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，使實驗計算機具有結(jié)構(gòu)簡單清晰、擴展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點，實驗時只要少些接線即可。
7、創(chuàng)新擴展FPGA實驗?zāi)K，實現(xiàn)復(fù)雜模型機的設(shè)計實驗。
8、專為本機配備的動態(tài)集成調(diào)試運行軟件以圖形化的界面顯示模型機內(nèi)部數(shù)據(jù)的流向和各種控制信號的狀態(tài)以及時序關(guān)系。
三、硬件技術(shù)指標
1、實驗電路工作電源：+5V/2A、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護和自動關(guān)斷功能，每路帶電源指示。其中+5V電源設(shè)計有過壓、過流、欠壓保護功能，待電路中故障排除后，自動恢復(fù)供電，確保設(shè)備和人身安全。
2、實驗系統(tǒng)的字長為8位。
3、實驗系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類PC 機，有多種指令格式，多種尋址方式。
4、主存儲器采用8K字節(jié)靜態(tài)存儲器6264，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)。
5、配運算器模塊，由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級聯(lián)而成。每片內(nèi)實現(xiàn)16種二進制算術(shù)運算及16種邏輯運算，可進行8位、16位運算器實驗。
6、控制器采用微程序方案實現(xiàn)，控存字長為24位，可用最大容量為1024字節(jié)，且用電可擦寫的E2ROM存儲器芯片組成，支持動態(tài)微程序設(shè)計。
7、實驗系統(tǒng)工作頻率源由555時基電路和74LS123可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器組成產(chǎn)生，頻率范圍為330HZ～580HZ。可以同時產(chǎn)生四種不同時序的時鐘信號。
8、實驗系統(tǒng)配有微程序手動輸入并顯示模塊，裝有24個微程序輸入開關(guān)，用于輸入微程序。
9、配有手動16位數(shù)據(jù)輸入模塊，裝有16個數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，用于輸入16位數(shù)據(jù)。
10、配8個控制開關(guān)，2個微動開關(guān)，用于手動控制整機的運行和切換運行方式等。
11、配2位七段數(shù)碼管以顯示程序運行的結(jié)果。另配置6個數(shù)碼管，用于交通燈顯示。
12、配微地址發(fā)生器模塊和微地址顯示模塊、微地址控制模塊。
13、配數(shù)據(jù)總線顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)總線上的動態(tài)數(shù)據(jù)。
14、配總線地址顯示模塊，用于顯示地址總線上的動態(tài)地址。
15、配有一個雙向通用移位寄存器，以實現(xiàn)邏輯移位功能。
16、具有超前進位控制邏輯。
17、配有指令寄存器和地址寄存器。
18、主機上設(shè)計有二片大規(guī)模 CPLD 和強51單片機作為整機的主控器件，可以在自動方式下完成全部部件實驗和整機模型機設(shè)計實驗。
19、配有并行I/O接口電路8255，實現(xiàn)帶輸入輸出接口的模型機的設(shè)計。
20、配有定時/計數(shù)器接口電路8253。實現(xiàn)帶定時/計數(shù)器功能的模型機的設(shè)計。
21、配有中斷控制器8259。實現(xiàn)帶中斷功能的模型機的設(shè)計)。
22、配有雙端口存儲器IDT713200。
23、模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)數(shù)模和模數(shù)的轉(zhuǎn)換(C9JH有)。
24、配置ALTERA EPM240核心模塊，實現(xiàn)具備多功能復(fù)雜模型機的設(shè)計實驗。
25、創(chuàng)新自設(shè)計計算機體系結(jié)構(gòu)實驗?zāi)K(一個實驗室配1-2套)
1)USB設(shè)備開發(fā)與接口模塊：包含USB核心器件CY7C68013(含8051內(nèi)核)、串行EEPROM 24LC01B 、SRAM HY62WT081E、EPM3064ATC100、數(shù)據(jù)總線開關(guān) SN74CB3Q3245、鎖存器 74VHC373、方口USB接口。
2)平臺接口控制用CPLD模塊：包含EPM3512AQC208主芯片、備頻器DS1080L、JTAG下載接口等。
3)CPU或IP Core用FPGA模塊：包含核心器件EP1C12Q240C8、配置芯片EPCS4、JTAG下載接口等。
26、實驗的連接：模塊間實驗線路的連接：全部信號采用排線連接，操作簡便，實驗導(dǎo)線連接穩(wěn)定可靠。
27、機箱：堅固型鋁合金框架，厚實的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×150mm。
四、軟件技術(shù)指標
1、實驗系統(tǒng)集成動態(tài)調(diào)試運行軟件。
2、詳盡的CAI課件,能將實驗原理、實驗?zāi)康摹⑿酒⒉樵兊裙δ芗谝惑w,便于多媒體教學(xué);
3、程序和微程序調(diào)試功能，有單步、斷點和連續(xù)等運行方式。
4、有程序和微程序讀寫功能。
5、以彩色流程圖方式全程監(jiān)視程序的運行狀態(tài)和運行結(jié)果。
6、 用debug讀寫存貯菜單，對寄存器進行輸入數(shù)據(jù)和參數(shù)設(shè)置以及讀出目標輸出信息。
五、實驗項目(全部提供源程序)
1、基礎(chǔ)實驗
1)8位算術(shù)邏輯運算實驗
2)帶進位控制8位算術(shù)邏輯運算實驗
3)16位算術(shù)邏輯運算實驗
4)移位運算器實驗
5)存儲器實驗
6)微控制器實驗
2、設(shè)計性實驗
1)總線控制實驗
2)硬布線控制器實驗
3)乘法器設(shè)計實驗
4)FIFO先進先出存儲器實驗
5)數(shù)據(jù)通路實驗
6)基本模型機的設(shè)計與實現(xiàn)
7)擴展8255并行口實驗
8)擴展8253定時/計數(shù)器實驗
9)擴展8259中斷控制器實驗
10)擴展0809 AD轉(zhuǎn)換實驗
11)擴展0832 DA轉(zhuǎn)換實驗
12)擴展雙端口存儲器IDT713200實驗
3、綜合設(shè)計應(yīng)用實驗
1)帶移位運算的模型機的設(shè)計與實現(xiàn)
2)復(fù)雜模型機的設(shè)計與實現(xiàn)
3)可重構(gòu)原理計算機組成設(shè)計實驗
4)基于CISC和RISC處理器構(gòu)成的實驗計算機的設(shè)計與實現(xiàn)
5)用大規(guī)模芯片在模型機的基礎(chǔ)上設(shè)計一個8位輸入輸出并行接口芯片8212。
6)基于流水技術(shù)構(gòu)成模型計算機的實驗
六、實驗箱配置表
序號 | 名稱 | 說明 | 數(shù)量 |
1 | LH-C9JH實驗主機箱 | 含詳細技術(shù)指標里全部軟硬件 | 1臺 |
2 | 杜邦8芯排線 | 40cm | 5根 |
3 | 杜邦5芯排線 | 40cm | 2根 |
4 | 杜邦4芯排線 | 40cm | 2根 |
5 | 交流電源線1根 | 長1.5米 | 1根 |
6 | 軟件光盤 | 聯(lián)機調(diào)試軟件和實驗例程 | 1套 |
7 | 實驗指導(dǎo)書 | 1套 |
MKY-LH-C9JH 計算機組成原理實驗箱
一、結(jié)構(gòu)特點
本系統(tǒng)由鋁木合金箱體、高性能穩(wěn)壓電源、系統(tǒng)控制部件、開放式實驗電路區(qū)等組成。全部實驗用信號線的連接采用排線，操作方便，接觸可靠。基礎(chǔ)實驗基于中小規(guī)模集成電路，綜合性實驗基于在系統(tǒng)可編程核心器件，資源向?qū)W生開放，可以完成“計算機組成原理"、“計算機結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計"、“在系統(tǒng)編程"、“VHDL設(shè)計"、“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計"等課程的實驗，并可以進行“專用集成電路設(shè)計"的驗證實驗。本實驗箱適用于本專科院校計算機專業(yè)和其它相關(guān)專業(yè)的相關(guān)課程的實驗和創(chuàng)新設(shè)計。
二、技術(shù)性能
1、硬件系統(tǒng)采用高性能單片機89S52和LATTICE公司CPLD器件的有機結(jié)合,使系統(tǒng)的硬件控制電路精簡而可靠。
2、提供手動、自動和聯(lián)機三種工作方式，滿足不同層次實驗的監(jiān)視需要。
3、具有完善的系統(tǒng)檢測電路和系統(tǒng)保護電路設(shè)計,使實驗系統(tǒng)更易于維護和使用。
4、系統(tǒng)自備雙通道邏輯示波器，便于實驗過程中時序信號的測量。
5、系統(tǒng)和電腦采用RS232/USB通信方式。
6、實驗系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，使實驗計算機具有結(jié)構(gòu)簡單清晰、擴展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點，實驗時只要少些接線即可。
7、創(chuàng)新擴展FPGA實驗?zāi)K，實現(xiàn)復(fù)雜模型機的設(shè)計實驗。
8、專為本機配備的動態(tài)集成調(diào)試運行軟件以圖形化的界面顯示模型機內(nèi)部數(shù)據(jù)的流向和各種控制信號的狀態(tài)以及時序關(guān)系。
三、硬件技術(shù)指標
1、實驗電路工作電源：+5V/2A、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護和自動關(guān)斷功能，每路帶電源指示。其中+5V電源設(shè)計有過壓、過流、欠壓保護功能，待電路中故障排除后，自動恢復(fù)供電，確保設(shè)備和人身安全。
2、實驗系統(tǒng)的字長為8位。
3、實驗系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類PC 機，有多種指令格式，多種尋址方式。
4、主存儲器采用8K字節(jié)靜態(tài)存儲器6264，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)。
5、配運算器模塊，由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級聯(lián)而成。每片內(nèi)實現(xiàn)16種二進制算術(shù)運算及16種邏輯運算，可進行8位、16位運算器實驗。
6、控制器采用微程序方案實現(xiàn)，控存字長為24位，可用最大容量為1024字節(jié)，且用電可擦寫的E2ROM存儲器芯片組成，支持動態(tài)微程序設(shè)計。
7、實驗系統(tǒng)工作頻率源由555時基電路和74LS123可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器組成產(chǎn)生，頻率范圍為330HZ～580HZ。可以同時產(chǎn)生四種不同時序的時鐘信號。
8、實驗系統(tǒng)配有微程序手動輸入并顯示模塊，裝有24個微程序輸入開關(guān)，用于輸入微程序。
9、配有手動16位數(shù)據(jù)輸入模塊，裝有16個數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，用于輸入16位數(shù)據(jù)。
10、配8個控制開關(guān)，2個微動開關(guān)，用于手動控制整機的運行和切換運行方式等。
11、配2位七段數(shù)碼管以顯示程序運行的結(jié)果。另配置6個數(shù)碼管，用于交通燈顯示。
12、配微地址發(fā)生器模塊和微地址顯示模塊、微地址控制模塊。
13、配數(shù)據(jù)總線顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)總線上的動態(tài)數(shù)據(jù)。
14、配總線地址顯示模塊，用于顯示地址總線上的動態(tài)地址。
15、配有一個雙向通用移位寄存器，以實現(xiàn)邏輯移位功能。
16、具有超前進位控制邏輯。
17、配有指令寄存器和地址寄存器。
18、主機上設(shè)計有二片大規(guī)模 CPLD 和強51單片機作為整機的主控器件，可以在自動方式下完成全部部件實驗和整機模型機設(shè)計實驗。
19、配有并行I/O接口電路8255，實現(xiàn)帶輸入輸出接口的模型機的設(shè)計。
20、配有定時/計數(shù)器接口電路8253。實現(xiàn)帶定時/計數(shù)器功能的模型機的設(shè)計。
21、配有中斷控制器8259。實現(xiàn)帶中斷功能的模型機的設(shè)計)。
22、配有雙端口存儲器IDT713200。
23、模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)數(shù)模和模數(shù)的轉(zhuǎn)換(C9JH有)。
24、配置ALTERA EPM240核心模塊，實現(xiàn)具備多功能復(fù)雜模型機的設(shè)計實驗。
25、創(chuàng)新自設(shè)計計算機體系結(jié)構(gòu)實驗?zāi)K(一個實驗室配1-2套)
1)USB設(shè)備開發(fā)與接口模塊：包含USB核心器件CY7C68013(含8051內(nèi)核)、串行EEPROM 24LC01B 、SRAM HY62WT081E、EPM3064ATC100、數(shù)據(jù)總線開關(guān) SN74CB3Q3245、鎖存器 74VHC373、方口USB接口。
2)平臺接口控制用CPLD模塊：包含EPM3512AQC208主芯片、備頻器DS1080L、JTAG下載接口等。
3)CPU或IP Core用FPGA模塊：包含核心器件EP1C12Q240C8、配置芯片EPCS4、JTAG下載接口等。
26、實驗的連接：模塊間實驗線路的連接：全部信號采用排線連接，操作簡便，實驗導(dǎo)線連接穩(wěn)定可靠。
27、機箱：堅固型鋁合金框架，厚實的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×150mm。
四、軟件技術(shù)指標
1、實驗系統(tǒng)集成動態(tài)調(diào)試運行軟件。
2、詳盡的CAI課件,能將實驗原理、實驗?zāi)康摹⑿酒⒉樵兊裙δ芗谝惑w,便于多媒體教學(xué);
3、強的程序和微程序調(diào)試功能，有單步、斷點和連續(xù)等運行方式。
4、有程序和微程序讀寫功能。
5、以彩色流程圖方式全程監(jiān)視程序的運行狀態(tài)和運行結(jié)果。
6、 用debug讀寫存貯菜單，對寄存器進行輸入數(shù)據(jù)和參數(shù)設(shè)置以及讀出目標輸出信息。
五、實驗項目(全部提供源程序)
1、基礎(chǔ)實驗
1)8位算術(shù)邏輯運算實驗
2)帶進位控制8位算術(shù)邏輯運算實驗
3)16位算術(shù)邏輯運算實驗
4)移位運算器實驗
5)存儲器實驗
6)微控制器實驗
2、設(shè)計性實驗
1)總線控制實驗
2)硬布線控制器實驗
3)乘法器設(shè)計實驗
4)FIFO先進先出存儲器實驗
5)數(shù)據(jù)通路實驗
6)基本模型機的設(shè)計與實現(xiàn)
7)擴展8255并行口實驗
8)擴展8253定時/計數(shù)器實驗
9)擴展8259中斷控制器實驗
10)擴展0809 AD轉(zhuǎn)換實驗
11)擴展0832 DA轉(zhuǎn)換實驗
12)擴展雙端口存儲器IDT713200實驗
3、綜合設(shè)計應(yīng)用實驗
1)帶移位運算的模型機的設(shè)計與實現(xiàn)
2)復(fù)雜模型機的設(shè)計與實現(xiàn)
3)可重構(gòu)原理計算機組成設(shè)計實驗
4)基于CISC和RISC處理器構(gòu)成的實驗計算機的設(shè)計與實現(xiàn)
5)用大規(guī)模芯片在模型機的基礎(chǔ)上設(shè)計一個8位輸入輸出并行接口芯片8212。
6)基于流水技術(shù)構(gòu)成模型計算機的實驗
六、實驗箱配置表
序號 | 名稱 | 說明 | 數(shù)量 |
1 | LH-C9JH實驗主機箱 | 含詳細技術(shù)指標里全部軟硬件 | 1臺 |
2 | 杜邦8芯排線 | 40cm | 5根 |
3 | 杜邦5芯排線 | 40cm | 2根 |
4 | 杜邦4芯排線 | 40cm | 2根 |
5 | 交流電源線1根 | 長1.5米 | 1根 |
6 | 軟件光盤 | 聯(lián)機調(diào)試軟件和實驗例程 | 1套 |
7 | 實驗指導(dǎo)書 | 1套 |
