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LG-CPTH01 計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀
品牌：理工偉業(yè) 咨詢電話：010-82827827 82827835
一、系統(tǒng)簡介
LG-CPTH01實(shí)驗(yàn)箱是我公司吸收了國內(nèi)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的優(yōu)點(diǎn),研制開發(fā)的一款八位、十六位兼容設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀，系統(tǒng)由八位機(jī)主板和十六位機(jī)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板組成，主板以八位機(jī)模式，用TTL74系列器件加多片在線可編程CPLD構(gòu)建模型機(jī)部件，大大提高了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可靠性和二次開發(fā)的靈活性,讓學(xué)生以可視方式觀察CPU內(nèi)各部件工作過程和模型機(jī)的實(shí)現(xiàn)。擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板以十六位機(jī)模式，用12萬門EP1C6芯片構(gòu)建模型機(jī)所有部件，并配置64K×16位存儲(chǔ)器，通過VHDL語言編程，可設(shè)計(jì)16位機(jī)的部件和模型機(jī)，學(xué)生將設(shè)計(jì)好的電路下載到FPGA芯片上，實(shí)現(xiàn)16位機(jī)的部件和模型機(jī)功能；也可完成其它設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在對八位機(jī)了解的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對十六位計(jì)算機(jī)組成原理有更深刻的理解，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，為FPGA設(shè)計(jì)CPU打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。滿足不同層次的教學(xué)的需求。系統(tǒng)軟件提供了詳盡的信息窗口、運(yùn)行圖表和多類幫助信息,使教學(xué)的過程輕松自如。
二、系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)，充分展示計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型，每個(gè)模塊均有數(shù)碼管實(shí)時(shí)監(jiān)視，模塊間線條明快，數(shù)據(jù)/指令流向一目了然。
（2）完善的硬件配置，實(shí)驗(yàn)電路以分立器件為主，同時(shí)配備CPLD，支持部分模塊的重構(gòu)。
（3）開放的軟硬件設(shè)計(jì)，支持用戶新建指令/微指令的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
（4）控制器的有機(jī)結(jié)合，只需撥動(dòng)選擇開關(guān)，就可實(shí)現(xiàn)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(dòng)、脫機(jī)、聯(lián)機(jī)。
（6）提供三總線接口和鎖緊插座，支持I/O擴(kuò)展。
（7）提供多種指令系統(tǒng)，支持基本模型機(jī)、指令流水線、RISC模型機(jī)實(shí)驗(yàn)。
（8）強(qiáng)大的指令功能，支持多種尋址方式和中斷、子程序調(diào)用等。
（9）豐富的調(diào)試手段，具有單步、微單步、運(yùn)行、暫停等功能。
（10）提供聯(lián)機(jī)調(diào)試軟件，自帶編譯器、支持匯編語言源程序調(diào)試，圖形化動(dòng)態(tài)顯示計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)/指令流向,操作歷史記錄狀態(tài)顯示，方便用戶查找歷史記錄。
（11）提供30路邏輯分析波形圖（示波器）,可讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)地觀測到指令與時(shí)序的關(guān)系，可有效的提高教學(xué)效果。
（12）實(shí)驗(yàn)儀提供LCD液晶顯示，通過實(shí)驗(yàn)儀或PC機(jī)鍵盤,在線動(dòng)態(tài)修改寄存器、程序/微程序計(jì)數(shù)器、程序/微程序存貯器的內(nèi)容。
（13）系統(tǒng)可選配十六位擴(kuò)展卡，可做十六位的組成原理實(shí)驗(yàn)。該十六位擴(kuò)展卡提供示例程序。數(shù)據(jù)和地址均為十六位，是真正的16位機(jī)。十六位機(jī)特點(diǎn)：
1、AT89S52單片機(jī)，主要用于接收PC機(jī)命令，完成16位程序存儲(chǔ)器讀寫，管理模型機(jī)運(yùn)行、暫停等功能。
2、ISPLSI1032E是邏輯控制芯片，負(fù)責(zé)單片機(jī)和模型機(jī)總線切換。
3、EP1C6是模型機(jī)主控芯片，相應(yīng)管腳已連好，IDC2是EP1C6芯片的下載接口，再配合FPGA實(shí)驗(yàn)板的PC機(jī)調(diào)試軟件，可方便地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。
4、IDT71V016是64K×16位存儲(chǔ)器，是模型機(jī)的程序存儲(chǔ)器，能保存大容量程序。
5、四位8段數(shù)碼管，用于顯示模型機(jī)內(nèi)部寄存器、總線的值，在設(shè)計(jì)時(shí)可將需要觀察的內(nèi)部寄存器、總線值送A，再通過OUT指令送到數(shù)碼管顯示。兩只GAL16V8是四位數(shù)碼管16進(jìn)制譯碼。
6、L7～L0是8個(gè)發(fā)光二極管，用于顯示模型機(jī)內(nèi)部狀態(tài)，例如：進(jìn)位標(biāo)志、零標(biāo)志、中斷申請標(biāo)志等。
7、K0（7…0）～K4（7…0）是40個(gè)開關(guān)，用于輸入外部信號(hào)，例如，在做單步實(shí)驗(yàn)時(shí)，這些開關(guān)可用來輸入地址總線值、數(shù)據(jù)總線值、控制信號(hào)等。
8、 EP1C6 右方的EX1座表示38 個(gè)擴(kuò)展的IO 信號(hào),當(dāng)實(shí)驗(yàn)中需要另外的輸入輸出腳時(shí)可以使用這些擴(kuò)展腳。
9、提供FPGA實(shí)驗(yàn)板和PC機(jī)調(diào)試軟件。
（14）系統(tǒng)可保存文件和調(diào)入文件，并提供PC機(jī)下載。
三、系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)主板、仿真調(diào)試軟件、內(nèi)置開關(guān)電源組成。
配有USB和串口兩種通信方式，用戶可以根據(jù)需要切換開關(guān)選擇任何一種。
實(shí)驗(yàn)主板有：累加器A，暫存器W，運(yùn)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(jì)數(shù)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(kuò)展座、二進(jìn)制開關(guān)電平輸出/顯示，邏輯筆、管理單片機(jī)89S52、4×6鍵盤，字符式LCD，RS232/USB通訊接口，十六位機(jī)擴(kuò)展接口， 通信選擇開關(guān)。
四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（1）寄存器讀寫實(shí)驗(yàn)
（2）運(yùn)算器八種運(yùn)算實(shí)驗(yàn)
（3）數(shù)據(jù)輸出/移位實(shí)驗(yàn)
（4）UPC實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：UPC加1實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：UPC打入實(shí)驗(yàn)
（5）PC實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：PC加1實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：PC打入實(shí)驗(yàn)
（6）存貯器讀寫實(shí)驗(yàn)
（7）微程序讀寫實(shí)驗(yàn)
（8）中斷實(shí)驗(yàn)
（9）模型機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)（微程控制器）
實(shí)驗(yàn)1：數(shù)據(jù)傳送/輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：數(shù)據(jù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)（加/減法/或）
實(shí)驗(yàn)3：移位/取反實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 4：轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 5：調(diào)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 6：中斷實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 7：指令流水實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 8：RISC模型機(jī)
(10) 組合邏輯控制器實(shí)驗(yàn)
(11) 設(shè)計(jì)指令/微指令系統(tǒng).
(12) 擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：8255擴(kuò)展I/O口實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 2：8253擴(kuò)展定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
注：實(shí)驗(yàn)（1）…（8）為手動(dòng)微代碼控制，（9）…（12）為微程序或組合邏輯控制.
* 十六位機(jī)擴(kuò)展部分實(shí)驗(yàn)（可選配）
（13）十六位ALU 實(shí)驗(yàn)
（14）十六位寄存器實(shí)驗(yàn)
（15）十六位寄存器組實(shí)驗(yàn)
（16）十六位指令計(jì)數(shù)器PC 實(shí)驗(yàn)
（17）中斷控制實(shí)驗(yàn)
（18）十六位模型機(jī)的總體實(shí)驗(yàn)
關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床 實(shí)訓(xùn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)裝置 教學(xué)儀器 教學(xué)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)臺(tái) 考核裝置 電工電子 實(shí)驗(yàn)裝置 數(shù)控技術(shù) 技能實(shí)訓(xùn) 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制 自控實(shí)訓(xùn) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 數(shù)控軟件 數(shù)控實(shí)訓(xùn) 電氣技術(shù) 數(shù)控設(shè)備 數(shù)控銑床 高教設(shè)備 教學(xué)車床 職教設(shè)備 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實(shí)驗(yàn) 變頻調(diào)速 PLC實(shí)訓(xùn) 單片機(jī)
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（1）先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)，充分展示計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型，每個(gè)模塊均有數(shù)碼管實(shí)時(shí)監(jiān)視，模塊間線條明快，數(shù)據(jù)/指令流向一目了然。
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（8）強(qiáng)大的指令功能，支持多種尋址方式和中斷、子程序調(diào)用等。
（9）豐富的調(diào)試手段，具有單步、微單步、運(yùn)行、暫停等功能。
（10）提供聯(lián)機(jī)調(diào)試軟件，自帶編譯器、支持匯編語言源程序調(diào)試，圖形化動(dòng)態(tài)顯示計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)/指令流向,操作歷史記錄狀態(tài)顯示，方便用戶查找歷史記錄。
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（12）實(shí)驗(yàn)儀提供LCD液晶顯示，通過實(shí)驗(yàn)儀或PC機(jī)鍵盤,在線動(dòng)態(tài)修改寄存器、程序/微程序計(jì)數(shù)器、程序/微程序存貯器的內(nèi)容。
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1、AT89S52單片機(jī)，主要用于接收PC機(jī)命令，完成16位程序存儲(chǔ)器讀寫，管理模型機(jī)運(yùn)行、暫停等功能。
2、ISPLSI1032E是邏輯控制芯片，負(fù)責(zé)單片機(jī)和模型機(jī)總線切換。
3、EP1C6是模型機(jī)主控芯片，相應(yīng)管腳已連好，IDC2是EP1C6芯片的下載接口，再配合FPGA實(shí)驗(yàn)板的PC機(jī)調(diào)試軟件，可方便地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。
4、IDT71V016是64K×16位存儲(chǔ)器，是模型機(jī)的程序存儲(chǔ)器，能保存大容量程序。
5、四位8段數(shù)碼管，用于顯示模型機(jī)內(nèi)部寄存器、總線的值，在設(shè)計(jì)時(shí)可將需要觀察的內(nèi)部寄存器、總線值送A，再通過OUT指令送到數(shù)碼管顯示。兩只GAL16V8是四位數(shù)碼管16進(jìn)制譯碼。
6、L7～L0是8個(gè)發(fā)光二極管，用于顯示模型機(jī)內(nèi)部狀態(tài)，例如：進(jìn)位標(biāo)志、零標(biāo)志、中斷申請標(biāo)志等。
7、K0（7…0）～K4（7…0）是40個(gè)開關(guān)，用于輸入外部信號(hào)，例如，在做單步實(shí)驗(yàn)時(shí)，這些開關(guān)可用來輸入地址總線值、數(shù)據(jù)總線值、控制信號(hào)等。
8、 EP1C6 右方的EX1座表示38 個(gè)擴(kuò)展的IO 信號(hào),當(dāng)實(shí)驗(yàn)中需要另外的輸入輸出腳時(shí)可以使用這些擴(kuò)展腳。
9、提供FPGA實(shí)驗(yàn)板和PC機(jī)調(diào)試軟件。
（14）系統(tǒng)可保存文件和調(diào)入文件，并提供PC機(jī)下載。
三、系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)主板、仿真調(diào)試軟件、內(nèi)置開關(guān)電源組成。
配有USB和串口兩種通信方式，用戶可以根據(jù)需要切換開關(guān)選擇任何一種。
實(shí)驗(yàn)主板有：累加器A，暫存器W，運(yùn)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(jì)數(shù)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(kuò)展座、二進(jìn)制開關(guān)電平輸出/顯示，邏輯筆、管理單片機(jī)89S52、4×6鍵盤，字符式LCD，RS232/USB通訊接口，十六位機(jī)擴(kuò)展接口， 通信選擇開關(guān)。
四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（1）寄存器讀寫實(shí)驗(yàn)
（2）運(yùn)算器八種運(yùn)算實(shí)驗(yàn)
（3）數(shù)據(jù)輸出/移位實(shí)驗(yàn)
（4）UPC實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：UPC加1實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：UPC打入實(shí)驗(yàn)
（5）PC實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：PC加1實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：PC打入實(shí)驗(yàn)
（6）存貯器讀寫實(shí)驗(yàn)
（7）微程序讀寫實(shí)驗(yàn)
（8）中斷實(shí)驗(yàn)
（9）模型機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)（微程控制器）
實(shí)驗(yàn)1：數(shù)據(jù)傳送/輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：數(shù)據(jù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)（加/減法/或）
實(shí)驗(yàn)3：移位/取反實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 4：轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 5：調(diào)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 6：中斷實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 7：指令流水實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 8：RISC模型機(jī)
(10) 組合邏輯控制器實(shí)驗(yàn)
(11) 設(shè)計(jì)指令/微指令系統(tǒng).
(12) 擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：8255擴(kuò)展I/O口實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 2：8253擴(kuò)展定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
注：實(shí)驗(yàn)（1）…（8）為手動(dòng)微代碼控制，（9）…（12）為微程序或組合邏輯控制.
* 十六位機(jī)擴(kuò)展部分實(shí)驗(yàn)（可選配）
（13）十六位ALU 實(shí)驗(yàn)
（14）十六位寄存器實(shí)驗(yàn)
（15）十六位寄存器組實(shí)驗(yàn)
（16）十六位指令計(jì)數(shù)器PC 實(shí)驗(yàn)
（17）中斷控制實(shí)驗(yàn)
（18）十六位模型機(jī)的總體實(shí)驗(yàn)