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    TD-CMA新一代计算机组成原理与系统结构教学实验系统

    产品型号:

完整丰富的教学实验内容,确保实验室建设的先进性
在计算机组成原理方面提供了运算器、控制器、存储器、系统总线及总线接口设计等各部件教学实验内容,还提供了简单模型机和复杂模型机的整机实验,以及输入、输出系统方面的实验,特别是提供了具有中断处理功能的模型计算机设计和具有DMA处理功能的模型计算机设计等实验,可使学生对计算机的结构和原理能有一个完整的认识和掌握。在计算机系统结构方面,通过复杂指令模型机、精简指令模型机、重叠结构模型机和流水结构模型机的实验,可使学生学习并掌握当前各种先进计算机结构的原理及设计。
先进的计算机部件设计
运算器部件由一片CPLD来实现,内含算术、逻辑和移位三个运算部件,各部件独立并行工作,并提供了Cache高速缓存控制器设计实验。
开放的控制器部件设计
微程序控制器部件由微程序存储器,微命令寄存器,微地址寄存器,微命令译码器,编程电路等构成,其微指令格式和微指令定义可由用户自行设计确定。也可以使用CPLD构造组合逻辑控制器,实现计算机硬布线控制器的设计。
先进的系统总线和总线接口设计
系统提供了先进的系统总线结构,与主流的80x86微机具有类似的系统总线和总线接口设计。实验构建的模型计算机总线接口信号,除数据总线、地址总线外,其控制总线是需要根据计算机功能的要求来设计的,由此便可以开展关于计算机总线接口的设计实验,如:基本输入输出功能的总线接口设计实验、具有中断控制功能和DMA控制功能的总线接口设计实验等。
更为灵活、更为实用的时序发生电路和操作台设计系统提供的时序发生器其机器周期可以在2节拍和4节拍之间选择,这为实验教学提供了更大的灵活性;系统的本地操作控制台也是全新的设计,使得系统在独立使用时,操作起来更为合理、更为方便和实用。
先进的实时动态图形调试方式,使学生更容易学懂计算机组成原理
1)先进部件调试手段系统为各计算机部件(运算器、存储器、控制器)分别提供了实时动态图形调试工具,使得学生可以轻松了解复杂部件的内部结构和操作方法,并可实时跟踪部件的工作状态。
2)多种结构模型机调试手段在模型计算机整机调试的图形调试工具方面,系统提供了简单模型机、复杂模型机、精简指令结构模型机、重叠结构模型机、流水结构模型机的实时动态通路图调试界面。对简单模型机和复杂模型机还提供了动态微程序流程图,将微程序的运行过程可实时动态的表现出来,使用户可以从微程序的角度观察计算机指令运行的过程并对系统进行调试。另外在通路图调试界面中还提供了交互式微指令设计和功能模拟环境,可用鼠标在微指令的显示区,按每个控制位来修改微指令代码,然后在数据通路图中模拟运行该指令,来验证微代码设计是否正确,使学生非常容易掌握微代码的功能原理和微程序设计。
3)完整丰富的调试功能包括单拍调试,单周期调试,单步微指令调试,单步机器指令调试,连续运行,尤其是单拍调试可以精确观察计算机在每一拍的运行过程,对复杂结构计算机的调试非常必要。还可以对动态图形调试过程进行记录保存,并能随时进行回放,这可作为实验报告中的调试运行记录。这些图形调试方式及功能使得实验过程更为形象直观,具有非常良好的教学效果。
七、多路逻辑信号测量功能
具有多路逻辑示波器的测量单元,方便用户测量信号的逻辑波形。
八、系统电路检测功能和实验电路查错功能系统提供了系统电路检测功能和实验电路查错功能,既可对系统电路进行维护性检测,还可对实验电路连线的正确与否进行检查,能够精确检查用户的实验电路连线错误。
九、系统电路的保护性设计保证了系统的安全性
系统除了采用了具有抗短路、抗过流的高性能稳压电源来保证产品的安全性外,还增加了总线竞争报警等多处保护性电路设计,可进一步保证系统的安全运行。

 

组成结构 部件单元 内容
CPU 运算器单元、微程序控制器单元、指令寄存器单元、地址寄存器单元和CPU内总线单元等 运算器采用CPLD器件构成,将算术运算器、逻辑运算器和桶形移位运算器三个独立并行部件集成在一个CPLD器件中
微程序控制器由微程序储存器、微命令寄存器、微地址寄存器、微命令译码器、编程电路构成。其微指令格式及控制位的定义也可由用户重新定义和设计
系统总线 系统总线单元 包含外部总线各种信号,按80x86处理器总线结构进行设计,具有数据总线、地址总线,并具有中断信号线、DMA控制信号线、存储器读写信号线和输入输出读写信号线等完整的控制总线
主存及外设 存储器单元、外部设备单元 外部设备包括开关输入和数码管显示单元、8259中断控制器、8237DMA控制器、8253定时计数器等
时序电路及控制台 时序发生器单元、控制操作台单元 时序发生器的机器周期可以在2节拍和4节拍之间选择
CPLD 可编程设计单元 可设计运算器、控制器及完整的CPU,并与其他电路配合构成完整的模型计算机
 

调试工具及辅助手段 内容 功能
部件通路图实时调试 运算器、控制器、存储器的通路图实时调试界面 部件的实时动态图形调试工具,使得学生可以轻松了解计算机复杂部件的内部结构和操作方法,并可实时跟踪部件的工作状态
整机通路图实时调试 简单模型机、复杂模型机的通路图实时调试界面 实时图形调试界面,具有单拍调试,单周期调试,单步微指令调试,单步机器指令调试,连续运行等调试功能。可多方位、动态实时显示计算机系统中各部件之间的数据传送过程以及各部件和总线上的所有信息,尤其单拍调试可以精确观察计算机在每一拍的运行情况
微程序实时流程显示 模型机的微程序流程图实时显示界面 使用户可以从微程序的角度观察计算机指令运行的过程并对系统进行调试,还可同时对照通路图动态界面的运行过程,使微程序控制的模型机原理非常容易学懂并掌握
微指令设计 交互式微指令设计和功能模拟环境 可用鼠标在微指令的显示区,按每个控制位来修改微指令代码,然后在数据通路图中模拟运行该指令,来验证微代码设计是否正确,使学生非常容易掌握微代码的功能原理和微程序设计
系统结构模型机通路图实时调试 精简指令模型机、重叠结构模型机、流水结构模型机的通路图实时调试界面 实时图形调试界面,具有单拍调试,单周期调试,单步微指令调试,单步机器指令调试,连续运行等调试功能。可多方位、动态实时显示计算机系统中各部件之间的数据传送过程以及各部件和总线上的所有信息,尤其单拍调试可以精确观察计算机在每一拍的运行情况
实验电路连线查错 实验电路连线查错界面 能精确检测用户的实验电路连线错误
逻辑示波器 四路逻辑量测量界面 方便用户测量信号的逻辑波形
调试和运行过程的保存与回放 调试和运行过程的保存与回放功能 可记录并以文件形式保存模型机调试及运行过程,并能进行回放,也可作为实验报告中的调试运行记录
系统电路检测 系统电路检测界面 提供良好维护功能,减免维护工作量
 
 主要实验内容
运算器及设计实验
一、基本运算器实验
二、超前进位加法器设计实验
阵列乘法器设计实验
存储系统及设计实验
静态随机存储器实验
Cache控制器设计实验
控制器及设计实验
时序发生器设计实验
微程序控制器实验
系统总线与总线接口实验
系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验
具有中断控制功能的总线接口设计
具有DMA控制功能的总线接口设计
模型计算机的设计实验
CPU与简单模型机设计实验
硬布线控制器模型机设计实验
复杂模型机设计实验
 输入、输出系统实验
具有中断处理功能的模型计算机设计实验
具有DMA处理功能的模型计算机设计实验
典型I/O接口8253扩展设计实验
先进计算机结构的设计及研究实验
基于RISC处理器的模型计算机设计实验
二、基于重叠技术的模型计算机设计实验
三、基于流水技术的模型计算机设计实验
超标量流水模型计算机设计实验(需选配超标量扩展单元)
 
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