計算機組成原理、微機接口及應用綜合實驗台

一、概述：

本產(chan) 品是計算機組成原理及微機接口及應用的綜合實驗台，規格：160×75×78cm。二者組合在一個(ge) 實驗台上，提高了規劃化程度，管理水平，資源共享，節省資金，節省實驗室，減少管理人員，是學校上規模、上檔次的理想選擇。
▲計算機組成原理部分：
硬軟件配置相對完整、可支持8位或16位字長、可以選用組合邏輯控製器或微程序控製方案、文字與(yu) 圖紙資料相對齊全、主要用於(yu) “計算機組成原理"課程的教學與(yu) 實驗的計算機係統。
該係統是一台硬件組成相對完備的計算機係統，CPU、主存、I/O接口及總線等有一定的典型性，並能驅動常用的計算機輸入/輸出設備，用戶可把該機的組成與(yu) 設計，作為(wei) 計算機組成原理課程授課的實例內(nei) 容，理論聯係實際，保證課程各主要章節教學內(nei) 容的理論深度和較高的實用性。
該係統提供計算機組成原理課所要求的教學實驗功能，實驗手段實用*，學生可深入到計算機CPU內(nei) 部，查看、測試各主要信號與(yu) 部件工作狀態，修改已實現的設計，增加自己新的設計，達到“親(qin) 口嚐梨"的效果，並充許學生從(cong) 頭完成另一套全新設計。能有效提高學生學習(xi) 興(xing) 趣，培養(yang) 學生設計與(yu) 動手實踐的基本技能，增強學生的創新意識。
該係統有很高的易學易用性。這主要體(ti) 現在以下諸方麵：
●該係統中的硬軟件組成是最小配置，體(ti) 現的是計算機硬件係統組成的基本原理和基礎知識，不過多地涉及係統性能完善及合理性等問題。這包括小巧的指令係統，最小的監控程序，簡單的控製設計，小的主存和簡單的輸入/輸出接口等。
●該係統的物理結構設計成全暴露方式。全部線路做在一、二塊印製電路板上，以互不遮蓋方式插接在一起；全部線路芯片以芯片插座與(yu) 線路板連接；邏輯線路按功能部件劃分在印製板的不同區域；主板上安裝有一定數量的開關(guan) 、按鍵與(yu) 指示燈；線路板上布有適當的量測孔，一定數量的跳線夾，用以人為(wei) 設置機器故障可變更設計。
●該係統提供適當的軟件支持與(yu) 常規輸入/輸出外設接入支持，它即是學習(xi) 計算機組成原理知識的部分，也提供了完成多項教學實驗的*的實驗手段。配備適當的軟件係統是我們(men) 突出強調的重要目標之一。
●該係統提供齊全的設計、實現、操作使用的資料。這是保證教師與(yu) 學生在教學過程中用好、學好有關(guan) 知識的重要條件。包括全部圖紙、器件清單、印製板上的器件布局、可編程器件的邏輯內(nei) 容，指令格式與(yu) 功能，微指令格式及微程序清單，組合邏輯的指令執行流程表化簡後的全部程序、交叉匯編程序源程序清單。
▲微機接口及應用部分：
通用微機接口實驗係統適用於(yu) 86係列微機原理課程，綜合了各學校講課及實驗老師的
意見，增添了係統的開放能力和靈活性。為(wei) 提高學生獨立思維和動手能力，對計算機硬件要求較高的專(zhuan) 業(ye) ，提供了開放的實驗平台並新增加了微機控製實驗，使這門課程的實驗更加深入完整。為(wei) 適合基礎教學的需要，增添了數字電路的實驗線路，可進行TTL集成電路的實驗。這一嶄新的係統實現了專(zhuan) 業(ye) 基礎課（數字電路）、專(zhuan) 業(ye) 課（微機原理）、課程設計和畢業(ye) 設計（微機應用）的三合一，真正做到了一機多用。
本係統如與(yu) 微機結合，充分利用了微機自身的軟件、硬件的強大功能和豐(feng) 富資源，學生在實驗時可通過微機鍵盤直接輸入匯編語言程序（8088或8086）或C語言等其他高級語言程序，並可隨意調試更改，控製程序運行。實驗電路的連接，采用了國家獲獎產(chan) 品“自鎖緊"插座及導線，使接線更方便、接觸更可靠、使用更耐久。
配合本係統，我們(men) 特為(wei) 教師提供了教師實驗指導書(shu) ，書(shu) 中對上述二十多個(ge) 實驗都寫(xie) 有實驗目的，實驗電路以及匯編語言和C語言的參考程序清單（提供程序軟盤），供教師參考，減輕了教師備課和輔導實驗的工作量。此外還提供參考教材和學生用實驗指導書(shu) 。
二、CRG-105計算機組成原理、微機接口及應用綜合實驗台技術指標與(yu) 配置：
▲計算機組成原理單元
1、機器字長8位或16位，即運算器、主存、數據總線均可以是8位或16位，但地址總線都是16位。
2、指令係統，基本指令係統分為(wei) 8位或16位兩(liang) 種，支持多種基本尋址方式。其中一部分指令已實現，用於(yu) 設計監控程序和用戶的常規匯編程序，尚保留多條指令供實驗者自己實現。請注意，由8位字長和16位字長分別構成的是兩(liang) 套不同的指令係統，甚至於(yu) 都很難考慮它們(men) 之間的兼容性，故由8位字長或16位字長組成的是兩(liang) 種不同的計算機係統。
3、主存最大尋址空間是36K字節（8位機）或18K字節（16位機），基本容量為(wei) 8K（字節或16位的字）容量的ROM和2K（字節或16位的字）容量的RAM存儲(chu) 區域。還可以進一步的完成容量擴展的教學實驗。
4、原理上講，主振可在幾百KHZ~近2MHZ之間的選擇。
5、運算器由2片或4片位片結構器件級聯而成，片間用串行進位方式傳(chuan) 遞進位信號。ALU實現8種算術與(yu) 邏輯運算功能，內(nei) 部包括16個(ge) 雙端口讀出、單端口寫(xie) 入的通用寄存器，和一個(ge) 能夠自行移位的乘商寄存器。設置C（進位）、Z（結果為(wei) 0）、V（溢出）和S（符號位）四個(ge) 狀態標誌位。
6、控製器采用微程序和硬布線兩(liang) 種控製方案實現，可由實驗者自行選擇。實驗人員可方便地修改已有設計，或加進若幹條自己設計與(yu) 實現的新指令，新老指令同時運行。
7、主機上安裝有一路INTEL8251串行接口，可直接接計算機終端，或接入一台PC機作為(wei) 自己的仿真終端。選用了MAX202倍壓線路，以避免使用+12V和-12V電源。
8、在主板上設置了一定擴展實驗用的器件插座，提供擴展內(nei) 存和各種輸入/輸出接口實驗所需的地址、數據的控製等信號，以便支持在主板上完成這種擴展實驗。
9、在主板的右一角位置，設置了完成中斷教學實驗的全套擴展實驗。
10、在主板上設置有一些撥數開關(guan) 和微型開關(guan) 、按鍵和指示燈，支持低層的手工操作方式的輸入/輸出和機器調試。板上還有支持教學實驗用的一定數量的跳線夾。
11、實驗機硬件係統，主要功能部件劃分在大一些的水平放置的一塊印製電路板的不同區域，微程序控製器的主要部分劃分在小一些的垂直插接的一塊印製電路板上，所有器件都用插座插接在印製板上，便於(yu) 更換器件。
12、實驗計算機使用單一的5V、最大電流3A的直流模塊電源，所耗電流在1.5~2A之間。電源模塊安裝在水平電路板右上角位置，220V交流電通過電源線插送到電源插座上，並用一個(ge) 開關(guan) 控製交流電源的接通或斷開。
13、板上安裝了很多發光二極管指示燈，用於(yu) 顯示重要的數據或控製信號的狀態。
▲微機接口及應用單元：
1、係統組成：一塊PC總線擴展卡、一塊主板、鍵盤顯示實驗板及連接電纜。
2、實驗內(nei) 容：I/O地址譯碼、8255、8253、ADC0809、DAC0832等接口電路；邏輯電平開關(guan) 、發光二極管顯示、七段譯碼管顯示、時鍾、信號發生器、邏輯筆等輔助電路。
3、實驗插座：一個(ge) 40芯、二個(ge) 20芯、一個(ge) 16芯、二個(ge) 14芯組件插座供擴展實驗電路使用。
4、TTL實驗電路：與(yu) 、或、非、觸發器等。
5、+5V、±12V電源盒。
三、CRG-105計算機組成原理、微機接口及應用綜合實驗台實驗內(nei) 容：
▲計算機組成原理單元
該實驗分為(wei) 基本實驗和可選實驗，基本實驗指學習(xi) 計算機組成原理課通常要完成的實驗項目，通過這些實驗可達到學習(xi) 基本原理和訓練基本技能的目的。可選實驗是指教學機支持的那些難度較大的需要較長時間完成的實驗項目，這些實驗可作為(wei) 課程設計的內(nei) 容或用作畢業(ye) 設計的題目。

A、基本實驗
1、基礎匯編語言程序設計  
2、脫機運算器實驗
3、組合邏輯控製器實驗　　
4、主存儲(chu) 器實驗　　　　
5、串行口輸入輸出實驗　
6、微程序控製器實驗　　  
7、編程序控製器實驗
B、可選實驗（課程設計、畢業(ye) 設計）
1、故障診斷的設計與(yu) 實現
2、用一台正確運行的實驗機輔助調試另一台實驗機  
3、實驗機的監控程序、交叉匯編程序的修改與(yu) 擴充的實驗
4、擴充的輸入/輸出接口、設備與(yu) 驅動程序的實驗
5、設計與(yu) 實現一套全新指令係統的CPU
6、軟盤驅動器的接口與(yu) 驅動線路實驗
▲微機接口及應用單元
A、第一類：TTL集成電路實驗（數字電路課）  
1、與(yu) 、或、非門等門電路實驗
2、組合邏輯電路實驗（半加器、全加器等）
3、觸發器實驗（RS、D、JK等）　　　　　
4、集成計數器及寄存器
5、譯碼器和數據選擇器等
6、單穩態觸發器等波形實驗  
B、第二類：微機接口實驗（微機原理課）
1、I/O地址譯碼實驗　　　　　　　　　　  
2、簡單並行接口實驗　　　　　　　　　　
3、可編程並行口實驗（一）（二）　　　　
4、串行通訊實驗（8251、8250）　　　　  
5、A/D、D/A轉換實驗
6、可編程定時器/計數器實驗
7、七段數碼顯示實驗  
8、中斷實驗和DMA通訊實驗
C、趣味性實驗及控製實驗（微機應用課）
1、競賽搶答器實驗　　　　　　　　　　  
2、數字錄音機實驗　　　　　　　　　　
3、電子琴實驗（加選件）　　　　　　  
4、交通燈控製實驗　　　　　　　　　　
5、繼電器控製實驗
6、步進電機控製實驗（加選件）
7、直流小電機控製實驗（加選件）
8、集成電路測試實驗
9、8279鍵盤、顯示控製實驗（加選件）