COP2000计算机组成原理实验系统 - 图文.docx

COP2000计算机组成原理实验系统 - 图文 第一章 性能特点COP2000计算机组成原理试验系统主要是为协作讲授与学习《计算机组成原理》课程而研制的与其它产品相比，具有以下特点：1.1 硬件先进特点 1. 实时监视器各单元部件都以计算机构造模型布局，清楚明白，各存放器、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，清晰明白，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”,使得系统在试验时即使不借助 PC机，也可实时监控数据流状态及正确与否，彻底变更了其它试验设备为监控状态必需参加读操作的不真实试验方法，使得学生非常简单相识和理解计算机组成构造试验系统各部件可以通过 J1、J2、J3座之间不同的连线组合，可进展各部件独立的试验，也可进展各部件组合试验，再通过与限制线的组合，就可构造出不同构造及困难程度的原理性计算机2. 开放式设计试验系统的软硬件对用户的试验设计具有完全的开放特性别出心裁的是：COP2000各试验模块的数据线、地址线与系统之间的挂接是通过三态门，而不是其它试验设备所采纳的扁平连线方法，而数据线、地址线是否要与系统连通，那么由用户连线限制，这样，就真实的再现了计算机工作步骤。

须要强调指出的是：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、限制器及微程序指定的格式及定义能否进展修改和重新设计COP2000系统的运算器采纳了代表现代科技的EDA技术设计，随机出厂时，已供应一套已装载的方案，能进展加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式，假设用户不满足该套方案，也可自行重新设计并通过JTAG口下载限制器微指定格式及定义可通过键盘和PC机进展重新设计，从而产生别出心裁的指令系统系统的数据线、地址线、限制线均在总线插孔区引出，并设计了40芯锁进插座，供用户进展RAM、8251、8255、8253、8259等接口器件的扩展试验系统供应的两种限制器之一的组合逻辑限制器已下载有一套完整的试验方案，用户也可运用CPLD工具在PC机上进展自动化设计对于不熟识EDA语言的用户，可利用COP2000调试环境中的图形表格组合自动产生EDA语言，然后在CPLD工具下载入大规模逻辑器件中，对于熟识EDA的语言的用户，那么还可干脆利用ABEL或VHDL进展重新设计其开放程度非一般设备所及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三套指令/微程序系统，用户可参照来设计新的指令/微程序系统。

3. 万用汇编器用户可以自定义指令/微指令系统，COP2000软件可以对用户自己定义的汇编助记符进展编译，自动生成代码/微代码试验系统出厂时供应了完善的指令系统：算术运算：ADD、ADDC、SUB、SUBC 逻辑运算：AND、OR、CPL 赋值运算：MOV转移指令：JMP、JC、JZ 调子程序：CALL、RET 中断指令：INT、RETI 端口输入输出：IN、OUT外部设备输入输出：READ、WRITE其中的输入输出指令：IN、OUT，效仿CPU的端口的输入输出，外部设备输入输出指令：READ、WRITE，可用来访问外设，这两条指令有否干脆确定其能否进展接口器件的试验假设没有那么说明其无法进展完整模型机试验许多试验机还不支持子程序调用、返回指令CALL、RET我们知道在调用子程序时涉及到压栈、退栈的概念，这在COP2000试验仪中可从微程序层面上非常形象的视察整个执行过程4. 完善的寻址方式累加器寻址：如CPL A存放器寻址：如 MOV A，R0存放器间接寻址：如 MOV A，@R0 马上数寻址：如 MOV A，#12H 存储器寻址：如 MOV 34H，A5. 支持中断试验采纳最底层的器件设计而非有些产品所采纳的集成器件8259，从而让学生可以从微程序层面上学习中断恳求、中断响应、中断处理、中断入口地址的产生、中断效劳程序及中断返回〔RETI〕整个过程。

专家指出：“中断”是单片机、微机、DSP等学科中不行或缺的功能，故应在计算机原组成原理这门根底学科中对其进展充分的学习和试验 6. 两种限制器方式系统供应两种限制器方式，即微程序限制器和组合逻辑限制器在微程序限制器中，系统能供应编程，实时修改程序，显示程序并调试进展的操作环境组合逻辑限制器，已下载有一套完整的试验方案，用户也可运用CPLD工具在PC机上进展自动化设计对于不熟识EDA语言的用户，可利用COP2000调试环境中的图形表格组合自动产生EDA语言，然后在CPLD工具下载入大规模逻辑器件中，对于熟识EDA的语言的用户，那么还可干脆利用ABEL或VHDL进展重新设计其开放程序非一般设备所及微程序限制器和组合逻辑限制器两种类型都有流水和非流水两种方案7. 三种工作方式〔1〕“手动方式”——不连PC机，通过COP2000试验仪的键盘输入程序、微程序，用LCD及各部件的8个状态LED，两个方向LED视察运行状态和结果，手动进展试验；〔2〕“联机方式”——连PC机，通过WINDOWS调试环境及图形方式进展更为直观的试验在 WINDOWS调试环境中供应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，视察到当前状态的说明及提示；〔3〕“模拟方式”，不需试验仪，仅需计算机即可进展试验。

8. 强大自检功能系统设计强有力的自检功能，能自动检测各部件的工作正确与否，并可定位、提示存在问题的局部，并在LCD上准确提示9. 适当的集成度计算机组成原理如何解决集成度的问题是各厂家所深感冲突的难题伟福公司利用“软件硬化，硬件软化”技术对其进展了适度的安排：运算器、组合逻辑限制器利用大规模可编程逻辑器件实现，其它部件那么采纳通过逻辑器件实现这就既可让一般学生利用现有的逻辑学问去相识计算机原理，也可让娴熟的学生进展更高层次的开发实践10. 完善的爱护措施随机供应了高性能的开关稳压电源，系统中屡次采纳了抗短路，防过流的设计方法，使其具备良好的稳定性深化考虑了学生试验的一般特点1.2 软件先进特点COP2000软件支持WINDOWS95/101/2000/XP/ME,集成编辑器、汇编器、调试器独一无二的“模拟调试”实力，可完全模拟试验机的全部功能强大的功能、友好的界面定会成为计算机组成原理试验系统的行业标准1. 多媒体教学凭借伟福在软件设计上的精湛技术，COP2000计算机组成原理所配备的PC机WINDOWS调试软件不仅能进展编辑、编译，并向系统装载试验程序，还供应了单步、断点、实时运行的调试手段，同时，还供应了试验各部件的构造图、时序图、电路原理图。

构造图中实时反映程序执行过程中的数据流向及相关的部件；原理图中再现了各部件的具体的组成原理；时序图中那么实时反映当前的逻辑关系全部这些均可通过投影仪可把当前的信息、状态和对应关系进展多媒体教学实践2. 强大的模拟调试功能 “模拟调试”是指无硬件的状况下,只利用计算机即可进展编辑、编译、改错、调试计算机组成原理是一门实践性很强的学科，长期以来学时的紧缺成为该科目的主要冲突学校即使能做到“人手一机”，也不行能让学生把试验设备带出试验室，也不行能二十四小时开放模拟调试”为让试验室向学生寝室、试验课时向业余时间延长供应了条件，同时也确保了试验室的有效管理，因为“模拟调试”只需给学生一张光盘既可，并可随意复制这已成为许多学校采纳的试验方式 3. 逻辑分析仪对于老师而言，不难体会要讲清时序关系是不简单的而学生理解并利用时序关系那么难上加难而由于现代集成技术的迅猛开展，在实际工作中须要更多的利用逻辑分析工具进展时序分析伟福COP2000计算机组成原理与系统构造教学试验系统具备高性能逻辑分析功能，教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，可让学生在试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。

4. 模型机构造图该窗口中完全模拟了模型机构造框图，能实时反响程序执行过程中各单元状态改变，总线的数据流向点击各模块即弹出电路原理图5. 微程序及跟踪器跟踪器窗口跟踪程序的执行过程，包括：助记符号、状态、微地址、微程序、数据输出、数据输入、地址输出、运算器、移位限制、uPC、PC1.3 试验系统组成COP2000计算机组成原理试验系统由试验平台、开关电源、软件三大局部组成试验平台上有存放器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器W、直通/左移/右移单元、地址存放器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址存放器、指令存放器、微程序限制器、组合逻辑限制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20个按键、字符式 LCD、RS232口其次章 分部试验工程对于硬件的描述可以有多种方法：如原理图，真值表，高级语言〔本手册运用ABEL〕，时序图等等，在本手册中运用以上的四种方式来综合描述硬件2.1 存放器试验存放器的作用是用于保存数据的，因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部存放器是8位的，标记位存放器(Cy, Z)是二位的COP2000用74HC574来构成存放器。

74HC574的功能如下： 1. 在 CLK的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中2. 当OC = 1 时触发器的输出被关闭，当OC=0时触发器的输出数据 OC 1 0 0 X CLK X 0 1 ↑ Q7?Q0 Q7?Q0 Q7?Q0 D7?D0 注释 当OC=0时触发器的输出数据 当时钟为高时，触发器保持数据不变 在CLK的上升沿将输入端的数据打入到触发器中 ZZZZZZZZ OC为1时触发器的输出被关闭74HC574工作波形图 试验1：A，W存放器试验 存放器A原理图 存放器W原理图 存放器A，W写工作波形图 连接线表 连接 1 2 信号孔 J1座 AEN 接入孔 J3座 K3 选通A 作用 将K23-K16接入DBUS[7:0] 低电平有效 有效电平 3 4 WEN K4 选通W 低电平有效 上升沿打入 ALUCK CLOCK ALU工作脉冲1. 将55H写入A存放器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据55H K23 K22 K4(WEN) K21 K20 K19 K3(AEN) K18 K17 K16 置限制信号为： 按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时存放器A的黄色选择指示灯亮，说明选择A存放器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A存放器 2. 将66H写入W存放器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66HK23 K22 K4(WEN) K21 K20 K19 K3(AEN) K18 K17 K16 置限制信号为： 按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时存放器W的黄色选择指示灯亮，说明选择W存放器放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据66H被写入W存放器 留意视察：１．数据是在放开CLOCK键后变更的，也就是CLOCK的上升沿数据被打入 ２．WEN，AEN为高时，即使CLOCK有上升沿，存放器的数据也不会变更试验2：R0，R1，R2，R3存放器试验 存放器R原理图 存放器R写工作波形图连接线表 连接 1 2 信号孔 J1座 RRD 接入孔 J3座 K11 作用 将K23-K16接入DBUS。