一、实验平台架构与特点
本实验平台基于FPGA/CPLD,通过灵活的模块架构,支持USB的GPIF高速传送。其组成如下:
USB设备开发与接口模块:包含USB核心器件CY7C68013(含8051内核)、串行EEPROM 24LC01B、SRAM HY62WT081E、EPM3064ATC100、数据总线开关 SN74CB3Q3245、锁存器 74VHC373以及方口USB接口。
平台接口控制用CPLD模块:包含EPM3512AQC208主芯片、备频器DS1080L以及JTAG下载接口等。
CPU或IP Core用FPGA模块:包含核心器件EP1C12Q240C8、配置芯片EPCS4以及JTAG下载接口等。
主存模块为4MB SRAM,由8片512K SRAM 62V8400A组成,1MB Flash用于存放BIOS或TOS,由AM29LA800BT组成。
外围接口开发用CPLD模块:包含EPM1270T144C4和JTAG下载接口等。
CPU-BUS扩张模块:包含USB双向差分器MAX3346E以及SRAM HY62WT081E。
以太网接口模块:包含6PT8515、差分驱动器DS90LV011AH以及差分接收器DS90LV012AH。
串行通信接口:包含MAX232电平转换器和RS232-9接口。
GPIF接口:包含SRAM HY62WT081E和IDC-40接口。
自设计CPU外部接口:包含TFT-LCD显示接口、IDE硬盘接口、LAN接口等。
该实验平台的结构灵活,便于扩充,适宜各种不同结构CPU和目标设计。具体特点如下:
完全基于FPGA/CPLD的本身使其结构灵活。
用作CPU/IP Core的FPGA(30万门)和外围接口的CPLD使用背板转插,方便更换和维护。
作CPU的FPGA设计了相当的备份信号并留有较多引脚连接。提供顶层调用目标的详尽描述模板和引脚配置文件。
接口控制用CPLD(万门)模块逻辑描述开放,增改方便、说明详尽。
此外,该实验平台还具有控制简单,操作方便,智能化的控制和检测功能的特点。具体如下:
带有上位主机的本系统调试debug(WIN2K/XP)软件,对CPU及其组成的实验计算机,具有启、停,程序加载与校验功能。
在单步、单指、断点运行时,在CPU的跟踪回收逻辑配合下,debug将自动跟踪回收显示CPU内部寄存器、总线、状态等信息,可及时发现错误。用户可在CPU的跟踪回收逻辑里,自己选择所要看的信息。
目标CPU可透明使用PC机的各种外部设备,在连续运行时可通过双机(主机与目标CPU)通讯(中断IO方式),输入实验计算机所需要的数据,显示运行数据、结果与状态。
对数字逻辑或其它系统实验(包括计算机组成原理与体系结构部件实验)时,用debug的读写存贮菜单,可对CPU/IP Core的FPGA的专用空间所设计的寄存器进行其输入数据和参数设置以及读出目标输出信息。
此外,该实验平台还具有远程设计的功能。具体如下:
操作者可以通过网络的XP远程桌面进行设计实验,操作类同,效果一致。
二、实验课程项目
A、《计算机组成原理》与《CPU设计与测试》
CPU各部件设计实验包括译码器、简单指令部件(硬布线控制)、16位运算器、存贮器(用FPGA内SRAM)、FIFO先进先出存储器、8位累加器、双端口8×4累加器、16位电位型移位逻辑、8级嵌套堆栈、程序计数器、时序逻辑以及3态总线等。
CPU设计实验包括自定义8位指令系统CPU(指令形式:RISC、CISC、MISC)、16位指令8086/86
计算机领域的创新项目非常多,以下是一些例子:
软件开发平台:开发一个新的软件开发平台,提供高效、灵活和可扩展的工具和框架,帮助开发人员更快地构建和部署应用程序。
人工智能技术应用:利用人工智能技术,开发智能助手、语言识别和图像识别等应用程序,提供更智能、便捷和个性化的服务。
区块链应用开发:利用区块链技术,开发去中心化的应用程序,例如数字资产交易平台。
远程设计:操作者可以通过网络的XP远程桌面进行设计实验,操作类同,效果一致。
基于FPGA/CPLD的实验平台:该平台为计算机组成原理、数字逻辑以及计算机体系结构等实验提供支持,具有灵活的模块架构和智能化的控制和检测功能。
除此之外,还有许多其他的计算机创新项目,比如利用机器学习进行欺诈检测、风险评估和预测分析等。这些创新项目正在推动计算机领域的发展,并带来更多的机会和挑战。