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ZY15CompSys12BB 计算机组成原理及系统结构实验箱
该系统可以通过对多种原理性计算机的设计、实现和调试来高效率地支持
“计算机组成原理”和“计算机系统结构”等课程的开放式实验教学，为高校
各个教学层次的计算机原理教学提供了完善的解决方案。
一 产品特点
1. 采用内、外总线及模块化设计，具有开放式的实验电路结构，可按部件层
次组合方式逐次构造不同结构和复杂程度的部件实验电路及模型计算机。
2. 系统提供手动、PC联机两种操作方式，灵活方便。采用基于WINDOWS操作
系统的联机模拟演示软件，可通过RS-232通讯接口与计算机联机使用。此软件具有
界面友好，使用方便等特点，可完成对程序的编辑、下载、读出和保存，并可在线实
时监控实验系统的运行情况，检测实验连线的正确性，具有单步执行一条微程序、单
步执行一条机器指令和连续运行程序等多种功能，几种操作方式可按需要任意选择一
种，切换方便。在运行过程中，可以用生动直观的实时动画模拟和演示计算机内的数据
流向及存储器、程序指针、地址寄存器、控制总线的各种信息及其变化情况，使学生更
易生动和形象的理解计算机的组成结构和运行方式，以及内部数据流向。另外，还具有
八路软件示波器功能，可以同时对比观察时基信号与节拍信号。
3. 本实验系统中集成了系统可编程大规模器件CPLD MAX7128（ALTERA公司）
，它的全部引脚对外开放，实验者完全可以自行进行计算机组成原理或系统结构设计、
仿真、综合、下载，实现微程序控制器和硬布线控制器两种不同结构的模型机设计实验。
4. 具有双控制器方式：微程序控制器和组合逻辑控制器。
5. 本实验系统提供双类型方案：两种控制器分别可实现流水和非流水作业。
6. 系统完全开放，数据总线、地址总线、算术逻辑单元、存储器单元、逻辑译
码单元等每一单元模块的数据线和控制线完全引出，便于教学实验的灵活设计。
7. 直接把8255、8253、8259等接口器件做到实验系统上，减去了扩展板的繁琐，
使实验系统模块化结构更清晰，可应用能力更强。
8. 采用最底层方式设计中断实验，学生可以从微程序上学习、观测中断进栈、
出栈和中断相应的全过程。
9. 具有8路软件示波器功能，无需示波器就可观察时序节拍信号的波形。
10. 本实验系统采用了抗短路过流的开关电源(+5V/3.0A，±12V)，避免了因连线
失误而导致芯片或整机损坏的情况。
二 技术性能
1. 本系统机器字长为8位，即运算器、主存、数据总线、地址总线分别为8位。
2. 指令系统：本系统在实验的安排上由浅入深，使学生逐步掌握计算机指令系
统的设计方法，实验系统提供了16种常用指令，包括加、减、移位、与、跳转、存数、
取数、转移、输入、输出、压栈、出栈、中断返回、停机等，在熟悉本系统的情况下，用
户也可自行设计指令系统。实验系统同时也提供了丰富的寻址方式。
3. ALU单元采用两片74LS181实现八位的算术逻辑运算，一片移位控制器实现移
位功能；数据通路采用当前流行的双端口存储器IDT7130为主存储器，用于存储程
序和数据；寄存器堆由三片8位寄存器构成；微控制器采用微程序方式，支持动态微
程序设计，微程序指令的格式及定义均可由用户自行设计，其中控制存储器采用3片
28C16E2PROM，具有掉电保护功能。
4. 实验系统配有RS-232串行接口，能直接与PC机相连，在软件的配合下，可完成全
部实验的动态监控，脱机运行时，分别采用了8位发光二极管来指示地址与数据总线的
状态，用24位发光二极管监控微程序的执行状态，输出的结果用两片LED数码管显示。
5. 为了更清楚的显示每一节拍的工作情况，实验系统的工作频率由555时基电路
提供，设计的超低频率范围为100HZ－300HZ。
三 系统组成
1. 算术逻辑单元
2. 地址指针单元
3. 微控制器单元
4. 指令寄存器单元
5. 输入单元
6. 输出单元
7. 寄存器单元
8. 信号单元
9. 开关单元
10. 逻辑译码单元
11. 数据总线单元
12. 地址总线单元
13. 存储器单元
14. 单片机单元
15. 控制台单元
16. 8253单元
17. 8255单元
18. 8259单元
19. CPLD单元
20. LED指示单元
四 实验内容
1. 基本单元实验
1) 算术逻辑运算实验
2) 进位控制实验
3) 移位运算实验
4) 乘法器设计实验
5) 存储器实验
6) 总线控制实验
7) 时序实验
8) 微程序控制器的组成与微程序设计实验
9) 硬布线控制器设计实验
2. 综合实验
1) 基本模型机实验
2) 移位运算模型机实验
3) 复杂模型机实验
4) 可重构原理计算机的组成设计实验
3. 接口部分实验
1) 扩展8255并行口实验
2) 扩展8253定时器/计数器实验
3) 8259中断控制器实验
4. 系统结构实验
1) 基于硬布线控制器的基本模型机设计实验
2) 基于RISC处理器构成的模型机的设计与实现
3) 流水微程序模型机设计实验
4) 流水硬布线控制器设计实验
五 仪器配置：
1. ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构实验箱（内置电源）
2. PC机
六 产品规格
l ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构实验主机箱：
500mm×335mm×110mm | 
