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《计算机组成原理》课程实验指导书 实验内容 EL-JY-II计算机组成原理实验系统简介使用说明及要求 实验一 运算器实验 实验二 移位运算实验 实验三 存储器实验和数据通路实验（选做） 实验四 微程序控制器的组成与实现实验 实验五 微程序设计实验 实验六 简单实验计算机组成与程序运行实验 实验七 带移位运算实验计算机组成与程序运行实验（选做） EL-JY-Ⅱ计算机组成原理实验系统简介使用说明及要求 EL-JY-Ⅱ型计算机组成原理实验系统是为计算机组成原理课程的教学实验而研制的，涵盖了目前流行教材的主要内容，能完成主要的基本部件实验和整机实验，可供大学本科学习《计算机组成原理》、《计算机组成和结构》等课程提供基本的实验条件，同时也可供计算机其它课程的教学和培训使用。 一、基本特点 1、本系统采用了新颖开放的电路结构： （1）、在系统的总体构造形式上，采用“基板+ CPU板”的形式，将系统的公共部分，如数据的输入、输出、显示单片机控制及与PC机通讯等电路放置在基板上，它兼容8位机和16位机，将微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放在CPU板上，而CPU板分为两种：8位和16位，它们都与基板兼容，同一套系统通过更换不同的CPU板即可完成8位机或16位机的实验，用户可根据需要分别选用8位的CPU板来构成8位计算机实验系统或选用16位的CPU板来构成16位计算机实验系统；也可同时选用8位和16位的CPU板，这样就可用比一套略多的费用而拥有两套计算机实验系统，且使用时仅需更换CPU板，而不需做任何其它的变动或连接，使用十分方便。 （2）、本系统提供有面包板和CPLD（Complex Programmable Logic Device）实验板（可选），学生能自己设计实验内容，达到开拓思维，提高创新和设计能力的目的。 2、本系统上安装有63个拨动开关、4个按钮开关和65个发光二极管，既可在单片机的控制下进行编程和显示，完成实验，也可与PC机联机使用，可在PC机上进行编程、传送、装载程序、调试和运行等操作；还可以手动的方式完成全部的实验，并具备单步执行一条微指令、单步执行一条机器指令、连续运行程序、联机打印等功能，几种操作方式可按需要任意选择一种使用，切换方便。 3、控制器采用微程序方案，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并装入由EEPROM构成的控制存储器中。 4、在显示功能上，采用了红、黄、绿三种颜色的指示灯以及数码管多种形式的显示方法，使整个系统更加美观大方。 二、系统组成 本系统由两大部分组成。 1、基板 本部分是8位机和16位机的公共部分，包括以下几个部分： （1）数据输入和输出电路 （2）显示及监控电路 （3）脉冲源及时序电路 （4）数据和地址总线 （5）8255扩展实验电路 （6）单片机控制电路和键盘操作部分 （7）与PC机通讯的接口电路 （8）主存储器电路 （9）微代码输入及显示电路 （10）电源电路 （11）CPLD实验板（选件） （12）自由实验区（面包板） 其中： 控制开关电路用于开关方式下各种控制信号的输入，每个开关对应一个LED指示灯。当LED点亮时，表示相对应的开关输出为高电平。 脉冲源及时序电路用于开关方式下产生时序信号；F、F/2、F/4、F/8分别为固定时钟频率输出端，其频率分别为1M、500K、250K、125K。Fin为时钟输入，可接至F、F/2、F/4、F/8中的任何一个；按下“单脉冲”键时，T+、T-端分别产生一个正脉冲、一个负脉冲；按下“单步”键时，T1、T2、T3、T4端依次产生一个正脉冲，用于程序的单步运行；按下“启动”键时，T1、T2、T3、T4端依次产生连续的正脉冲，用于程序的全速运行；按下“停止” 键时，T1、T2、T3、T4端不产生脉冲，用于中止程序运行。 2、CPU板 该板分为8位机和16位机两种，除数据总线和地址总线分别为8位和16位以外，都包括以下几个部分： （1）微程序控制器电路 （2）运算器电路 （3）寄存器堆电路 （4）程序计数器电路 （5）指令寄存器电路 （6）指令译码电路 （7）地址寄存器电路 （8）数据和控制总线电路 其中，运算器电路中的累加器电路由74LS181及其外围电路组成，此外所有的其他电路都由ALTERA公司的FPGA-EP1K10实现。板上的JTAG口、芯片EPC2LC20、跳线J1-J6用于配置EP1K10。当跳线J1-J6均跳至EPC2 OFF时，可通过JTAG口直接配置EP1K10，但断电后需重新配置。当跳线J1-J6均跳至EPC2 ON时，通过EPC2LC20来配置EP1K10。系统出厂时，已将配