教學(xué)設(shè)備

DB-CPTH+型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)<以下簡稱系統(tǒng)>，是由上海頂邦教育設(shè)備有限公司繼C2000/CH2000成功開發(fā)之后，結(jié)合國內(nèi)同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，最新研制開發(fā)的超強(qiáng)型實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)裝置<以下簡稱模型機(jī)>。該系統(tǒng)采用單片機(jī)管理和EDA控制技術(shù)，自帶鍵盤和液晶顯示器，支持脫機(jī)和聯(lián)PC機(jī)兩種工作模式，運(yùn)用系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)碼管等實(shí)時監(jiān)視，全面動態(tài)管理模型機(jī)的運(yùn)行和內(nèi)部資源。模型機(jī)軟硬件配置完整，支持8位字長的多種尋址方式，指令豐富，并配有以win98/2000/XP為操作平臺的動態(tài)跟蹤集成調(diào)試軟件，示教效果極佳，特別適用于計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)。
1.2  DB-CPTH+特點(diǎn)
1、采用總線結(jié)構(gòu)
總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)具有結(jié)構(gòu)清晰，擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。DB-CPTH+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用三組總線即地址總線ABUS、數(shù)據(jù)總線DBUS、指令總線IBUS和控制信號，CPU、主存、外設(shè)和管理單片機(jī)等部件之間通過外部數(shù)據(jù)總線傳輸， CPU內(nèi)部則通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線傳輸信息。各部件之間，通過三態(tài)緩沖器作接口連接，這樣一方面增強(qiáng)總線驅(qū)動能力，另一方面在模型機(jī)停機(jī)時，三態(tài)門輸出浮空，能保證不管模型機(jī)的CPU工作是否正常，管理單片機(jī)總能讀/寫主存或控存。
2、計(jì)算機(jī)功能模塊化設(shè)計(jì)
DB-CPTH+為實(shí)驗(yàn)者提供運(yùn)算器模塊ALU，眾多寄存器模塊（A，W，IA ，ST，MAR，R0…R3等），程序計(jì)數(shù)器模塊PC，指令部件模塊IR，主存模塊EM，微程序控制模塊〈控存〉uM，微地址計(jì)數(shù)器模塊UPC，組合邏輯控制模塊及I/O等控制模塊。
各模塊間的電源線、地線、地址總線和數(shù)據(jù)總線等已分別連通，模塊內(nèi)各芯片間數(shù)據(jù)通路也已連好，各模塊的控制信號及必要的輸出信號已被引出到主板插孔，供實(shí)驗(yàn)者按自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行連接。
3、智能化控制
系統(tǒng)在單片機(jī)監(jiān)控下，管理模型機(jī)運(yùn)行和讀寫，當(dāng)模型機(jī)停機(jī)時，實(shí)驗(yàn)者可通過系統(tǒng)鍵盤，讀寫主存或控存指定單元的內(nèi)容，使模型機(jī)實(shí)現(xiàn)在線開發(fā)。模型機(jī)運(yùn)行時，系統(tǒng)提供單步一條微指令（微單步）、單步一條機(jī)器指令（程單步），連續(xù)運(yùn)行程序及無限止暫停等調(diào)試手段，能動態(tài)跟蹤數(shù)據(jù)，流向、捕捉各種控制信息，實(shí)時反映模型機(jī)現(xiàn)場，使實(shí)驗(yàn)者及時了解程序和微程序設(shè)計(jì)的正確性，便以修改。
4、提供兩種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?br /> ①手動運(yùn)行“Hand……”：通過撥動開關(guān)和發(fā)光二極管二進(jìn)制電平顯示，支持最底層的手動操作方式的輸入/輸出和機(jī)器調(diào)試。
②自動運(yùn)行：通過系統(tǒng)鍵盤及液晶顯示器或PC機(jī)，直接接輸入或編譯裝載用戶程序<機(jī)器碼程序和微程序>，實(shí)現(xiàn)微程序控制運(yùn)行，運(yùn)用多種調(diào)試手段運(yùn)行用戶程序，使實(shí)驗(yàn)者對計(jì)算機(jī)組成原理一目了然。
5、開放性設(shè)計(jì)
運(yùn)算器采用了EDA技術(shù)設(shè)計(jì)，隨機(jī)出廠時，已提供一套已裝載的方案，能進(jìn)行加、減、與、或、帶進(jìn)位加、帶進(jìn)位減、取反、直通八種運(yùn)算方式，若用戶不滿意該套方案，可自行重新設(shè)計(jì)并通過JTAG 口下載。邏輯控制器由CPLD實(shí)現(xiàn)，也可進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并通過JTAG 口下載。用戶還可以設(shè)計(jì)自己的指令/微指令系統(tǒng)。系統(tǒng)中已帶三套指令/微程序系統(tǒng)，用戶可參照來設(shè)計(jì)新的指令/微程序系統(tǒng)。
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)線、地址線、控制線均在總線接口區(qū)引出，并設(shè)計(jì)了40 芯鎖進(jìn)插座，供用戶進(jìn)行RAM、8251、8255、8253、8259等接口器件的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。
6、支持中斷實(shí)驗(yàn)
采用最底層的器件設(shè)計(jì)，讓學(xué)生可以從微程序?qū)用嫔蠈W(xué)習(xí)中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷入口地址的產(chǎn)生、中斷服務(wù)程序及中斷返回（RETI）整個過程。
7、支持兩種控制器實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)提供兩種控制器方式，即微程序控制器和組合邏輯控制器。在微程序控制器中，系統(tǒng)能提供在線編程，實(shí)時修改程序，顯示程序并進(jìn)行調(diào)試的操作環(huán)境。組合邏輯控制器，已下載有一套完整的實(shí)驗(yàn)方案，用戶也可使用CPLD工具在PC機(jī)上進(jìn)行自動化設(shè)計(jì)。
8、支持子程序調(diào)用、返回、指令流水線和RISC精簡指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
9、配備以Win98/2000/XP為操作平臺的集成調(diào)試軟件包
系統(tǒng)通過RS-232C串行通訊接口與PC機(jī)聯(lián)接，借助PC資源形成了強(qiáng)大的在線文檔與圖形的動態(tài)管理系統(tǒng)，自帶編譯器，支持匯編語言的編輯、編譯、調(diào)試，一次點(diǎn)擊即可完成程序和與其對應(yīng)微程序的鏈接裝載并自動彈出調(diào)試窗口，在主界面中開辟了程序和與其對應(yīng)微程序的調(diào)試、模型機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（點(diǎn)擊各模塊即彈出電路原理圖）、微程序等跟蹤顯示窗口，供用戶選擇，可動態(tài)顯示數(shù)據(jù)流向、實(shí)時捕捉數(shù)據(jù)、地址、控制總線的各種信息，使調(diào)試過程極為生動形象。
 
1.3  實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成
CPTH+計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)平臺、開關(guān)電源、軟件三大部分組成。
實(shí)驗(yàn)平臺上有寄存器組R0-R3、運(yùn)算單元、累加器A、暫存器W、直通/左移/右移單元、地址寄存器、程序計(jì)數(shù)器、堆棧、中斷源、輸入/輸出單元、存儲器單元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、組合邏輯控制器、擴(kuò)展單元、總線接口區(qū)、微動開關(guān)/指示燈、邏輯筆、脈沖源、管理單片機(jī)、24個按鍵、字符式LCD、RS232口。