超强型计算机组成原理与系统结构,十六位机（FPGA）扩展实验板
来源： 作者： 发布时间：2019-8-24 11:42:46
TRY-CPTH+超强型计算机组成原理与系统结构
一、超强型计算机组成原理与系统结构简介
TRY-CPTH+超强型计算机组成原理与系统结构在TRY-CPTH八位机的基础上增加十六位机接口，通过选配CPT16十六位机扩展实验板，完成十六位计算机组成原理实验，是八位、十六位兼容的理想实验系统，满足不同层次的教学。
TRY-CPTH+超强型计算机组成原理与系统结构系统采用了多片在线可编程芯片，大大提高了实验系统可靠性和二次开发的灵活性,软硬件配置完备,是实验、开发的理想实验平台。
二、超强型计算机组成原理与系统结构系统特点
（1）先进的硬件设计，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。
（2）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。
（3）开放的软硬件设计，支持用户新建指令/微指令的系统设计。
（4）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。
（5）提供多种工作方式，支持手动、脱机、联机。
（6）提供三总线接口和锁紧插座，支持I/O扩展。
（7）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。
（8）强大的指令功能，支持多种寻址方式和中断、子程序调用等。
（9）丰富的调试手段，具有单步、微单步、运行、暂停等功能。
（10）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。
（11）提供30路逻辑分析波形图,可让学生在实验时实时地观测到指令与时序的关系，可有效的提高教学效果。
（12）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。
（13）实验仪提供串口或USB接口,联接PC机仿真调试，出厂配置为串口。
（14）增加十六位机接口，如选配我公司厂生产的TRY-CPT16十六位机扩展板，完成十六位计算机组成原理实验。
（15）十六位机扩展部分主要是基于EDA设计的FPGA实验板，它的核心器件是Altera公司的10万门EP1K100的FPGA芯片，同时配备单片机管理监控和PC机通信，完成16位机的汇编源程编译、下载、运行等功能，详见《TRY－CPT16十六位机扩展板简介》。
三、超强型计算机组成原理与系统结构系统组成
系统由实验主板、仿真调试软件、内置开关电源组成。
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，CPT16十六位机扩展接口，通信选择开关。
四、超强型计算机组成原理与系统结构实验项目
（1）寄存器读写实验
（2）运算器八种运算实验
（3）数据输出/移位实验
（4）UPC实验
实验1：UPC加1实验
实验2：UPC打入实验
（5）PC实验
实验1：PC加1实验
实验2：PC打入实验
（6）存贮器读写实验
（7）微程序读写实验
（8）中断实验
（9）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
(10)组合逻辑控制器实验
(11)设计指令/微指令系统.
(12)扩展实验
实验1：8255扩展I/O口实验
实验2：8253扩展定时器实验
（13）十六位ALU实验
（14）十六位寄存器实验
（15）十六位寄存器组实验
（16）十六位指令计数器PC实验
（17）中断控制实验
（18）十六位模型机的总体实验
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.
TRY-CPT16十六位机（FPGA）扩展实验板
一、十六位机（FPGA）扩展实验板介绍：
TRY-CPT16十六位机（FPGA）扩展实验板主要是基于EDA设计的计算机组成原理实验板，它的核心器件是Altera公司的10万门EP1K100的FPGA芯片。用该FPGA实验板，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。
二、FPGA实验板组成
（1）AT89S52单片机，主要用于接收PC机命令，完成16位程序存储器读写，管理模型机运行、暂停等功能。
（2）ISPLSI1032E是逻辑控制芯片，负责单片机和模型机总线切换。
（3）EP1K100是模型机主控芯片，相应管脚已连好，IDC2是EP1K100芯片的下载接口，再配合FPGA实验板的PC机调试软件，可方便地进行各种实验。
（4）IDT71V016是64K×16位存储器，是模型机的程序存储器，能保存大容量程序。
（5）四位8段数码管，用于显示模型机内部寄存器、总线的值，在设计时可将需要观察的内部寄存器、总线值送A，再通过OUT指令送到数码管显示。两只GAL16V8是四位数码管16进制译码。
（6）L7～L0是8个发光二极管，用于显示模型机内部状态，例如：进位标志、零标志、中断申请标志等。
（7）K0（7…0）～K4（7…0）是40个开关，用于输入外部信号，例如，在做单步实验时，这些开关可用来输入地址总线值、数据总线值、控制信号等。
(8)EP1K100右方的EX1座表示38个扩展的IO信号,当实验中需要另外的输入输出脚时可以使用这些扩展脚。
（9）提供FPGA实验板和PC机调试软件。
三、十六位机（FPGA）扩展实验板实验项目
分部实验一、十六位ALU实验
分部实验二、十六位寄存器实验
分部实验三、十六位寄存器组实验
分部实验四、十六位指令计数器PC实验
分部实验五、中断控制实验
综合实验六、十六位模型机的总体实验
