[实用新型]计算机组成原理教学实验开发装置

说明书

本实用新型涉及一种用于计算机实验教学的计算机组成原理教学实验开发装置。

背景技术中，现有的计算机实验教学装置大致有两种基本的结构类型，一种为运算器及微程序控制器采用AM2900系列位片器件结构，此类产品的内部各部件及相互的连接基本都已做好，做实验时很少连线，开放性差，软硬件设计空间都很受限制，且采用AM2900器件维护费用高。此类产品不联计算机手动调试时难于观察，而联机操作时的界面类似debug调试界面，是基于字符串命令行形式调试，时序无法观察，不具备动态图形表现形式。另一种类型为采用模板形式，即有一个母板和几块子模块，做哪种实验时拿那种模板连到母板上即可。它的模型机实验也已基本做死，不需要再去设计硬件构成。所以这种模式做实验时的局限性很大，开放性不好，做实验也不方便，它以二进制交互形式调试，不具有动态图形交互界面。

本实用新型的目的在于克服了上述背景技术中的不足之处，提供一种计算机组成原理教学实验开发装置，它采用开放式的电路结构，可支持多种构造方式，即实验元件从零开始连接方式，单元电路跨接方式和实验电路“软连线”方式，具有极大的灵活性，提供了充分的硬件可设计空间。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术解决方案如下：

一种计算机组成原理教学实验开发装置，其特殊之处在于：包括单片机控制单元，单元机控制单元上分别连有相互独立的单元电路。

上述单片机控制单元是“8051 UNIT”单片机控制单元。

上述单元电路包括信号源单元、时序单元、CPLD应用单元、开关单元、内总线单元、扩展单元、读写单元、运算器单元、逻辑译码单元、寄存器堆单元、地址寄存器单元、指示灯单元、指令译码单元、扩展总线单元、微控器单元、输入设备单元、输出设备单元、主存贮器单元。

上述装置上设有与小操作器连接的串口，小操作器包括单片机控制单元、24键小键盘和8位LED显示灯。此串口还可与PC机的RS232C串行通讯口连接，通过PC机来控制该装置的运行，具有动态图形操作和调试的功能。

上述“8051 UNIT”单片机中的数据线可通过双向信号隔离器件连接至微代码存贮器及总线上，各单元的控制线连接至此单元。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的结构框图；

图3为单片机的电路图；

图4为单片机与其他电路单元的连接图；

图5为具有中断处理功能模型机微代码的调整图；

图6和图7为具有中断处理功能模型机译码电路的原理图；

图8至图10为具有中断处理功能模型机接线图；

图11为基于RISC处理器构成的模型机的数据通路图；

图12为基于RISC处理器构成的模型机的处理器的时钟及节拍电位图；

图13为基于RISC处理器构成的模型机的指令周期流程图；

图14和图15分别为基于RISC处理器构成的模型机中CPLD1和CPLD2的顶层电路原理图；

图16为基于RISC处理器构成的模型机的接线图。