一、超強型計算機組成原理與系統結構實驗箱描述

SYL－CPTH+在SYL－CPTH八位機的基礎上增加十六位機接口，通過選配CPT16十六位機擴展實驗板，完成十六位計算機組成原理實驗，是八位、十六位兼容的理想實驗系統，滿足不同層次的教學。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EP1C6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，實現質的飛躍，為FPGA設計CPU打下堅實基礎。滿足不同層次的教學的需求。系統軟件提供了詳盡的信息窗口、運行圖表和多類幫助信息,使教學的過

二、超強型計算機組成原理與系統結構實驗箱特點：

（1）先進的硬件設計，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。

（2）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。

（3）開放的軟硬件設計，支持用戶新建指令/微指令的系統設計。

（4）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。

（5）提供多種工作方式，支持手動、脫機、聯機。

（6）提供三總線接口和鎖緊插座，支持I/O擴展。

（7）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。

（8）強大的指令功能，支持多種尋址方式和中斷、子程序調用等。

（9）豐富的調試手段，具有單步、微單步、運行、暫停等功能。

（10）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。

（11）提供30路邏輯分析波形圖,可讓學生在實驗時實時地觀測到指令與時序的關系，可有效的提高教學效果。

（12）實驗箱提供LCD液晶顯示，通過實驗箱或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。

（13）實驗箱提供串口或USB接口,聯接PC機仿真調試，出廠配置為串口。

（14）增加十六位機接口，如選配我公司廠生產的SYL-CPT16十六位機擴展板，完成十六位計算機組成原理實驗。

（15）十六位機擴展部分主要是基于EDA設計的FPGA實驗板，它的核心器件是Altera公司的10萬門EP1K100的FPGA芯片，同時配備單片機管理監控和PC機通信，完成16位機的匯編源程編譯、下載、運行等功能，詳見《SYL－CPT16十六位機擴展板簡介》。

三、超強型計算機組成原理與系統結構實驗箱組成：

系統由實驗主板、仿真調試軟件、內置開關電源組成。

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，CPT16十六位機擴展接口，通信選擇開關。

四、超強型計算機組成原理與系統結構實驗箱實驗項目：

（1）寄存器讀寫實驗

（2）運算器八種運算實驗

（3）數據輸出/移位實驗

（4）UPC實驗

實驗1：UPC加1實驗

實驗2：UPC打入實驗

（5）PC實驗

實驗1：PC加1實驗

實驗2：PC打入實驗

（6）存貯器讀寫實驗

（7）微程序讀寫實驗

（8）中斷實驗

（9）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

(10)組合邏輯控制器實驗

(11)設計指令/微指令系統.

(12)擴展實驗

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.

*以下為SYL-CPTH+十六位機擴展部分實驗：

*（13）十六位ALU實驗

*（14）十六位寄存器實驗

*（15）十六位寄存器組實驗

*（16）十六位指令計數器PC實驗

*（17）中斷控制實驗

*（18）十六位模型機的總體實驗