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實(shí)驗(yàn)儀

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

DJ-CPTH+

詳細(xì)介紹

DJ-CPTH+計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀（8,16位）
產(chǎn)品介紹：

·主要特點(diǎn)
CPT816是我公司推出的八位、十六位計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀，CPT816有CPTH主板和CPT16實(shí)驗(yàn)板組成，CPTH主板以八位機(jī)模式，用TTL74系列器件+CPLD構(gòu)建模型機(jī)部件，讓學(xué)生以可視方式觀察CPU內(nèi)各部件工作過(guò)程和模型機(jī)的實(shí)現(xiàn)，CPT16實(shí)驗(yàn)板以十六位機(jī)模式，用10萬(wàn)門EP1K100 FPGA芯片構(gòu)建模型機(jī)所有部件，并配置64K×16位存儲(chǔ)器，在對(duì)八位機(jī)了解的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對(duì)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打下基礎(chǔ)。
·CPTH主板簡(jiǎn)介
DJ-CPTH是我公司推出的一款功能強(qiáng)、性能好,軟件硬件都是*的高性能計(jì)算機(jī)組成原理產(chǎn)品,系統(tǒng)電路采用了多片在線可編程CPLD大大提高了可靠性和功能提升的可能性,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(guò)程輕松自如。
一、系統(tǒng)特點(diǎn)
⑴*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。
⑵*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)。
⑶開(kāi)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)。
⑷控制器的有機(jī)結(jié)合，只需撥動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，就可實(shí)現(xiàn)微程序或組合邏輯控制的切換。
⑸提供多種工作方式，支持手動(dòng)、脫機(jī)、聯(lián)機(jī)。
⑹提供三總線接口和鎖緊插座，支持I/O擴(kuò)展。
⑺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)。
⑻*的指令功能，支持多種尋址方式和中斷、調(diào)用等。
⑼豐富的調(diào)試手段，具有單步、微單步、運(yùn)行、暫停等功能。
⑽提供聯(lián)機(jī)調(diào)試軟件，自帶編譯器、支持匯編語(yǔ)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。
⑾提供30路邏輯分析波形圖,充分展示指令與時(shí)序的關(guān)系，可讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)直觀地觀測(cè)到指令與時(shí)序的關(guān)系，可有效的提高教學(xué)效果。
（12）提供LCD液晶顯示，通過(guò)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）提供USB接口,聯(lián)接PC機(jī)。
（14）如選配我廠生產(chǎn)的DJ-CPT16擴(kuò)展板，可完成十六位計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)。
二、系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)主板、調(diào)試軟件、內(nèi)置開(kāi)關(guān)電源組成。
實(shí)驗(yàn)主板有：累加器A，暫存器W，寄存器組R0—R3，運(yùn)算器ALU，直通D/左移L/右移R單元，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UM，組合邏輯控制單元，三總線接口，擴(kuò)展座、二進(jìn)制開(kāi)關(guān)電平輸出/顯示，邏輯筆、管理單片機(jī)、4×6鍵盤，字符式LCD，RS232通訊接口。
三、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）—（10）為微程序或組合邏輯控制.
·CPT16實(shí)驗(yàn)板簡(jiǎn)介
一、FPGA實(shí)驗(yàn)板主要功能
DJ-CPT16 FPGA實(shí)驗(yàn)板主要用于《計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》課程的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，它的核心器件是Altera公司的10萬(wàn)門EP1K100的FPGA芯片，用該FPGA實(shí)驗(yàn)板，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。
二、FPGA實(shí)驗(yàn)板組成
（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）EP1K100是模型機(jī)主控芯片，相應(yīng)管腳已連好，IDC2是EP1K100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(guò)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(qǐng)標(biāo)志等。
（7）K0（7…0）～K4（7…0）是40個(gè)開(kāi)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(kāi)關(guān)可用來(lái)輸入地址總線值、數(shù)據(jù)總線值、控制信號(hào)等。
（8） EP1K100 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。

三、FPGA實(shí)驗(yàn)板軟件簡(jiǎn)介
雙擊“CPTH計(jì)算機(jī)組成原理”快捷圖標(biāo)，在CPTH主界面上，按“打開(kāi)FPGA擴(kuò)展窗口”按鈕，即可打FPGA擴(kuò)展板界面，此界面給出了存儲(chǔ)器窗口和功能按鍵，如下圖。
①存儲(chǔ)器窗口給出了64K×16位存儲(chǔ)器內(nèi)容，用鼠標(biāo)左鍵單擊存儲(chǔ)單元，數(shù)據(jù)變蘭色后，即可修改存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
②八個(gè)功能按鍵
·[連續(xù)脈沖]，為模型機(jī)提供連續(xù)的高頻脈沖信號(hào)。
·[單脈沖]，為模型機(jī)提供單脈沖信號(hào)。
·[暫停]，當(dāng)模型機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，可暫停程序的運(yùn)行。
·[復(fù)位]，使模型機(jī)復(fù)位。
·[產(chǎn)生中斷]，為模型機(jī)提供中斷信號(hào)源。
·[連接CPT16]，使FPGA實(shí)驗(yàn)板和PC機(jī)CPTH調(diào)試軟件聯(lián)接。
·[寫文件]，是將存儲(chǔ)器窗口中的數(shù)據(jù)寫到磁盤上。
·[讀文件]，從磁盤上讀入數(shù)據(jù)文件，在此窗口中顯示。

四、FPGA實(shí)驗(yàn)板使用
（1）用USB通信線連接FPGA實(shí)驗(yàn)板和PC機(jī)，用Altera下載線一頭連CPT16實(shí)驗(yàn)板的IDC2，另一頭連PC機(jī)打印口，接通實(shí)驗(yàn)板電源：VCC→+5V，GND→GND。
（2）在QuartusⅡ軟件中，用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)模型機(jī)電路，然后編譯、引腳鎖定，再編譯、下載*.sof到EP1K100芯片中。
（3）雙擊“CPTH計(jì)算機(jī)組成原理”快捷圖標(biāo)，在CPTH主界面上，按“打開(kāi)FPGA擴(kuò)展窗口”按鈕，單擊按鍵“連接CPT16”，連機(jī)后其余按鍵字體變黑色可用，在CPTH主界面上點(diǎn)擊打開(kāi)文件圖標(biāo)，例如選擇“EX6.asm”，再點(diǎn)擊編譯下載，下載完畢后，把源文件生成的機(jī)器碼自動(dòng)下載到16位存儲(chǔ)器中。
（4）點(diǎn)擊“連續(xù)脈沖”按鍵，程序連續(xù)運(yùn)行，點(diǎn)擊“產(chǎn)生中斷”按鍵，看FPGA實(shí)驗(yàn)板數(shù)碼管顯示應(yīng)加“1”變化，點(diǎn)擊“暫停”按鍵，可使程序暫停運(yùn)行。

五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
分部實(shí)驗(yàn)一、十六位ALU 實(shí)驗(yàn)
分部實(shí)驗(yàn)二、十六位寄存器實(shí)驗(yàn)
分部實(shí)驗(yàn)三、十六位寄存器組實(shí)驗(yàn)
分部實(shí)驗(yàn)四、十六位指令計(jì)數(shù)器PC 實(shí)驗(yàn)
分部實(shí)驗(yàn)五、中斷控制實(shí)驗(yàn)
綜合實(shí)驗(yàn)六、十六位模型機(jī)的總體實(shí)驗(yàn)
產(chǎn)品說(shuō)明：
CPT816是我公司推出的八位、十六位計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，CPT816有CPTH主板和CPT16實(shí)驗(yàn)板組成，CPTH主板以八位機(jī)模式，用TTL74系列器件+CPLD構(gòu)建模型機(jī)部件，讓學(xué)生以可視方式觀察CPU內(nèi)各部件工作過(guò)程和模型機(jī)的實(shí)現(xiàn)，CPT16實(shí)驗(yàn)板以十六位機(jī)模式，用10萬(wàn)門EP1K100 FPGA芯片構(gòu)建模型機(jī)所有部件，并配置64K×16位存儲(chǔ)器，在對(duì)八位機(jī)了解的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對(duì)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打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源控制單元單片機(jī) 通訊接口發(fā)光二極管