COP计算机组成原理实验系统Word文件下载.docx

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调子程序：

CALL、RET

中断指令：

INT、RETI

端口输入输出：

IN、OUT

外部设备输入输出：

READ、WRITE

其中的输入输出指令：

IN、OUT，模仿CPU的端口的输入输出，外部设备输入输出指令：

READ、WRITE，可用来访问外设，这两条指令有否直接决定其能否进行接口器件的实验。

若没有则表明其无法进行完整模型机实验。

很多实验机还不支持子程序调用、返回指令CALL、RET。

我们知道在调用子程序时涉及到压栈、退栈的概念，这在COP2000实验仪中可从微程序层面上十分形象的观察整个执行过程。

4.完善的寻址方式

累加器寻址：

如CPLA

寄存器寻址：

如MOVA，R0

寄存器间接寻址：

如MOVA，@R0

立即数寻址：

如MOVA，#12H

存储器寻址：

如MOV34H，A

5.支持中断实验

采用最底层的器件设计而非有些产品所采用的集成器件8259，从而让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回（RETI）整个过程。

专家指出：

“中断”是单片机、微机、DSP等学科中不可或缺的功能，故应在计算机原组成原理这门基础学科中对其进行充分的学习和实验。

6.两种控制器方式

系统提供两种控制器方式，即微程序控制器和组合逻辑控制器。

在微程序控制器中，系统能提供在线编程，实时修改程序，显示程序并调试进行的操作环境。

组合逻辑控制器，已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用CPLD工具在PC机上进行自动化设计。

其开放程序非一般设备所及。

微程序控制器和组合逻辑控制器两种类型都有流水和非流水两种方案。

7.三种工作方式

（1）“手动方式”——不连PC机，通过COP2000实验仪的键盘输入程序、微程序，用LCD及各部件的8个状态LED，两个方向LED观察运行状态和结果，手动进行实验；

（2）“联机方式”——连PC机，通过WINDOWS调试环境及图形方式进行更为直观的实验。

在WINDOWS调试环境中提供了功能强大的逻辑分析和跟踪功能，既可以以波形的方式显示各逻辑关系，也可在跟踪器中，观察到当前状态的说明及提示；

（3）“模拟方式”，不需实验仪，仅需计算机即可进行实验。

8.强大自检功能

系统设计强有力的自检功能，能自动检测各部件的工作正确与否，并可定位、提示存在问题的部分，并在LCD上精确提示。

9.适当的集成度

计算机组成原理如何解决集成度的问题是各厂家所深感矛盾的难题。

伟福公司利用“软件硬化，硬件软化”技术对其进行了适度的分配：

运算器、组合逻辑控制器利用大规模可编程逻辑器件实现，其它部件则采用通过逻辑器件实现。

这就既可让一般学生利用现有的逻辑知识去认识计算机原理，也可让熟练的学生进行更高层次的开发实践。

10.完善的保护措施

随机提供了高性能的开关稳压电源，系统中多次采用了抗短路，防过流的设计方法，使其具备良好的稳定性。

深入考虑了学生实验的一般特点。

1.2软件先进特点

COP2000软件支持WINDOWS95/98/2000/XP/ME,集成编辑器、汇编器、调试器。

独一无二的“模拟调试”能力，可完全模拟实验机的所有功能。

强大的功能、友好的界面定会成为计算机组成原理实验系统的行业标准。

1.多媒体教学

凭借伟福在软件设计上的精湛技术，COP2000计算机组成原理所配备的PC机WINDOWS调试软件不仅能进行编辑、编译，并向系统装载实验程序，还提供了单步、断点、实时运行的调试手段，同时，还提供了实验各部件的结构图、时序图、电路原理图。

结构图中实时反映程序执行过程中的数据流向及相关的部件；

原理图中再现了各部件的详细的组成原理；

时序图中则实时反映当前的逻辑关系。

所有这些均可通过投影仪可把当前的信息、状态和对应关系进行多媒体教学实践。

2.强大的模拟调试功能

“模拟调试”是指无硬件的情况下,只利用计算机即可进行编辑、编译、改错、调试。

计算机组成原理是一门实践性很强的学科，长期以来学时的紧缺成为该科目的主要矛盾。

学校即使能做到“人手一机”，也不可能让学生把实验设备带出实验室，也不可能二十四小时开放。

“模拟调试”为让实验室向学生寝室、实验课时向业余时间延伸提供了条件，同时也确保了实验室的有效管理，因为“模拟调试”只需给学生一张光盘既可，并可任意复制。

这已成为很多学校采用的实验方式。

3.逻辑分析仪

对于教师而言，不难体会要讲清时序关系是不容易的。

而学生理解并利用时序关系则难上加难。

而由于现代集成技术的迅猛发展，在实际工作中需要更多的利用逻辑分析工具进行时序分析。

伟福COP2000计算机组成原理与系统结构教学实验系统具备高性能逻辑分析功能，老师可通过电化教学设备向学生现场展示指令与时序的关系，可让学生在实验时直观地观测到指令与时序的关系，可有效的提高教学效果。

4.模型机结构图

该窗口中完全模拟了模型机结构框图，能实时反应程序执行过程中各单元状态变化，总线的数据流向。

点击各模块即弹出电路原理图。

5.微程序及跟踪器

跟踪器窗口跟踪程序的执行过程，包括：

助记符号、状态、微地址、微程序、数据输出、数据输入、地址输出、运算器、移位控制、uPC、PC。

1.3实验系统组成

COP2000计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。

实验平台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器W、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20个按键、字符式LCD、RS232口。

第二章分部实验项目

对于硬件的描述可以有多种方法：

如原理图，真值表，高级语言（本手册使用ABEL），时序图等等，在本手册中使用以上的四种方式来综合描述硬件。

2.1寄存器实验

寄存器的作用是用于保存数据的，因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部寄存器是8位的，标志位寄存器（Cy,Z）是二位的。

COP2000用74HC574来构成寄存器。

74HC574的功能如下：

1.在CLK的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中

2.当OC=1时触发器的输出被关闭，当OC=0时触发器的输出数据

OC

CLK

Q7…Q0

注释

1

X

ZZZZZZZZ

OC为1时触发器的输出被关闭

当OC=0时触发器的输出数据

当时钟为高时，触发器保持数据不变

↑

D7…D0

在CLK的上升沿将输入端的数据打入到触发器中

74HC574工作波形图

实验1：

A，W寄存器实验

寄存器A原理图

寄存器W原理图

寄存器A，W写工作波形图

连接线表

连接

信号孔

接入孔

作用

有效电平

J1座

J3座

将K23-K16接入DBUS[7:

0]

2

AEN

K3

选通A

低电平有效

3

WEN

K4

选通W

4

ALUCK

CLOCK

ALU工作脉冲

上升沿打入

1.将55H写入A寄存器

二进制开关K23-K16用于DBUS[7:

0]的数据输入，置数据55H

K23

K22

K21

K20

K19

K18

K17

K16

置控制信号为：

K4（WEN）

K3（AEN）

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。

2.将66H写入W寄存器

0]的数据输入，置数据66H

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据66H被写入W寄存器。

注意观察：

１．数据是在放开CLOCK键后改变的，也就是CLOCK的上升沿数据被打入。

２．WEN，AEN为高时，即使CLOCK有上升沿，寄存器的数据也不会改变。

实验2：

R0，R1，R2，R3寄存器实验

寄存器R原理图

寄存器R写工作波形图

RRD

K11

寄存器组读使能

RWR

K10

寄存器组写使能

SB

K1

寄存器选择B

5

SA

K0

寄存器选择A

6

RCK

寄存器工作脉冲

1.将11H写入R0寄存器

0]的数据输入，置数据11H

K11（RRD）

K10（RWR）

K1（SB）

K0（SA）

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R0的黄色选择指示灯亮，表明选择R0寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据11H被写入R0寄存器。

2.将22H写入R1寄存器

0]的数据输入，置数据22H

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R1的黄色选择指示灯亮，表明选择R1寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据22H被写入R1寄存器。

3.将33H写入R2寄存器

0]的数据输入，置数据33H

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R2的黄色选择指示灯亮，表明选择R2寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入R2寄存器。

4.将44H写入R3寄存器

0]的数据输入，置数据44H

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R3的黄色选择指示灯亮，表明选择R3寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据44H被写入R3寄存器。

1.数据是在放开CLOCK键后改变的，也就是CLOCK的上升沿数据被打入。

2.K1（SB）,K0（SA）用于选择寄存器。

选择

R0

R1

R2

R3

寄存器R读工作波形图

5.读R0寄存器

这时寄存器R0的红色输出指示灯亮，R0寄存器的数据送上数据总线。

此时液晶显示DBUS:

1100010001。

将K11（RRD）置为1,关闭R0寄存器输出。

6.读R1寄存器

这时寄存器R1的红色输出指示灯亮，R1寄存器的数据送上数据总线。

此时液晶显示DBUS:

2200100010。

将K11（RRD）置为1,关闭R1寄存器输出。

7.读R2寄存器

这时寄存器R2的红色输出指示灯亮，R2寄存器的数据送上数据总线。

3300110011。

将K11（RRD）置为1,关闭R2寄存器输出。

8.读R3寄存器

这时寄存器R3的红色输出指示灯亮，R3寄存器的数据送上数据总线。

4401000100。

将K11（RRD）置为1,关闭R3寄存器输出.。

1.数据在K11（RRD）为0时输出,不是沿触发,与数据打入不同。

实验3：

MAR地址寄存器，ST堆栈寄存器，OUT输出寄存器

寄存器MAR原理图

寄存器ST原理图

寄存器OUT原理图

寄存器MAR，ST，OUT写工作波形图

J2座

J3座将

K23-K16接入DBUS[7:

MAROE

K14

MAR地址输出使能

MAREN

K15

MAR寄存器写使能

STEN

K12

ST寄存器写使能

OUTEN

K13

OUT寄存器写使能

CK

1.将12H写入MAR寄存器

0]的数据输入，置数据12H

K14（MAROE）

K15（MAREN）

K12（STEN）

K13（OUTEN）

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器MAR的黄色选择指示灯亮，表明选择MAR寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据12H被写入MAR寄存器。

K14（MAROE）为0，MAR寄存器中的地址输出。

MAR红色输出指示灯亮，将K14（MAROE）置为1.，关闭MAR输出。

2.将34H写入ST寄存器

二进制开关K23-K16用于DBUS[7:

0]的数据输入，置数据34H

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器ST的黄色选择指示灯亮，表明选择ST寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据34H被写入ST寄存器。

3.将56H写入OUT寄存器

0]的数据输入，置数据56H

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器OUT的黄色选择指示灯亮，表明选择OUT寄存器。

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据56H被写入OUT寄存器。

2.2运算器实验

运算器实验

COP2000中的运算器由一片EPLD实现.有8种运算,通过S2,S1,S0来选择，运算数据由寄存器A及寄存器W给出，运算结果输出到直通门D。

S2

S1

S0

操作

功能

A+W

加

A-W

减

A|W

或

A&

W

与

A+W+C

带进位加

A-W-C

带进位减

~A

A取反

A

输出A

运算器功能选择

K2

7

CyIN

K5

运算器进位输入

8

2.将33H写入W寄存器

放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入W寄存器。

置下表的控制信号,检验运算器的运算结果

K5（CyIN）

K2（S2）

K1（S1）

K0（S0）

结果（直通门D）

加运算

减运算

或运算

与运算

带进位加运算

带进位减运算

取反运算

运算器在加上控制信号及数据（A,W）后，立刻给出结果，不须时钟。

数据输出实验

COP2000中有7个寄存器可以向数据总线输出数据,但在某一特定时刻只能有一个寄存器输出数据.由X2,X1,X0决定那一个寄存器输出数据。

数据输出选择器原理图

X2

X1

X0

选通控制信号

输出寄存器

IN_OE

外部输入门