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计算机组成原理

Dais-CMX08+准十六位计算机组成原理与系统结构

更新时间:2015-02-15 13:56:40点击次数:1189次
相关介绍

系统概述
  Dais-CMX系列现代计算机组成原理与系统结构是以广受赞誉的经典产品Dais-CMH+为基础研制的第三代面向教学实践领域的计算机应用类实验系统。以系统结构与原理组成为基础,综合接口应用,渉及CPLD器件的逻辑设计,知识面宽、适用范围广泛。
  Dais-CMX系列具有字长16位的CMX16+十六位体系结构和字长为8位的CMX08+准十六位体系结构。

体系结构
  Dais-CMX系列可以参照现代计算机的标准设计原理计算机结构,把模型机的构造特性提升到与IBM PC相兼容的水准,因此在该系统上,面向汇编语言和C语言的微操作由理想变成现实。达爱思原理计算机对于“定长指令”仅从指令格式分类的角度举例验证,动态的体系结构彻底摆脱了非标准实验环境困绕,彻底摆脱特定虚构的不规范指令系统!

微控制器
  Dais-CMX系列运用“PLA”理念,用存储器逻辑与组合逻辑相结合的方法构造微控制器,根据程序需要自动变更当前控制逻辑,对于使用频率高的简单指令以及很有用又不复杂的指令选择组合逻辑,遇到复杂的需扩充的指令选择存储器逻辑,从而实现动态计算机体系结构。

系统部件
  Dais-CMX16+十六位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16位寄存器、16位运算器、16位累加器、16位暂存器、16位地址寄存器、16位程序计数器、16位输入/输出单元、16位存储器单元、16位指令寄存器、16位堆栈、中断源、微地址寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、24个按键、字符式LCD、USB通信口、RS232通信口及其实验扩展区。

指令格式
  Dais-CMX系列的指令格式,采用“变长指令字”结构,不同指令操作码不完全相同,操作码的位数不固定,结构灵活,指令码的冗余少,能充分利用指令的毎一位,两个系统均可指定256种操作,即最多可以包含256条指令,具有“达爱思通用汇编器”,既可打造属于您自己的个性化指令系统,亦可设计成与十六位、八位微处理器100%一致的标准指令系统,为原理计算机的标准化设计奠定了坚实的基础。

后续微址
  Dais-CMX系列微程序控制器采用“后续微地址隐含技术(BAF)”,采用断定法,由转移控制段BCF(2位)规定后续微地址形成方式,支持顺序执行(uPC+1)、进位位转移、零标志转移、无条件转移、在取指周期以操作码形成后续微地址。

总线结构
  Dais-CMX系列采用三总线结构,分别是数据总线(DBUS)、指令总线(IBUS)和微总线(uBUS),这种三者分离并行的总线结构,可在当前指令结束后的首个微周期进入下一条指令的获取。

系统性能与特点
  结构清晰、实时监视:各单元部件都以16位计算机的结构模型布局,各寄存器、部件均有LED数码管显示其16位值,两个数据流向指示灯,以最直观、清晰的方式重现16位计算机的组成结构,并可构造出不同结构及复杂程度的16位原理性计算机。
  开放式设计:实验系统的软硬件具有完全的开放特性,运算器、控制器及微程序指定的格式及定义允许用户进行修改和重新设计。实验系统的16位运算器采用了EDA技术设计,出厂时已提供一套能进行加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式的方案,用户可自行重新设计并通过JTAG 口下载。控制器微指令格式及定义可重新设计。16位数据线、16位地址线、控制信号均已引出,40 芯锁进插座帮助进行RAM、8251、8255、8253、8259等接口器件的扩展实验。系统提供的两种控制器之一的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EDA工具重新设计。开放程度非一般设备所及。
  支持中断实验:采用最底层的器件设计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。
  两种控制器方式:系统提供微程序控制器和组合逻辑控制器两种方式。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EDA工具进行自动化设计。
  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状况,并可定位、提示存在问题的部件。
  适当的集成度:达爱思16位计算机组成原理利用“软件硬化,硬件软化”技术对其进行了适度的分配:16位运算器、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。
  模型机结构图:完全模拟了16位模型机结构框图,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。点击各模块即弹出其电路原理图。
  微程序及跟踪器跟踪器:可以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。
  手动方式:不连PC机,通过CMX16+实验仪的键盘输入程序、微程序,用LCD及各部件的16位LED数码管,两个方向LED观察运行状态和结果,手动进行实验;
  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;
  模拟方式:不需实验仪,仅需计算机即可进行实验。

实验课题
 十六位寄存器实验
        AX、BX、CX(RX0)、DX(RX2)寄存器实验
        MAR地址寄存器实验
        ST堆栈寄存器实验
        I/O输入输出寄存器实验
 十六位运算器实验
  算术运算
  逻辑运算  
 十六位数据I/O实验/移位门实验
        数据输入输出实验
        移位实验 
 uPC 实验(加1与打入实验)
 PC 实验(加1与打入实验)
 十六位存储器EM 实验
        十六位PC/MAR输出地址选择
        十六位EM读、写实验
        十六位存储器打入IR/uPC实验
 微程序存储器uM 实验(读写)
 中断实验
 十六位模型机控制器实验

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