计算机组成原理.微机接口及应用综合实验

计算机组成原理.微机接口及应用综合实验

本综合实验台将计算机组成原理与微机接口及应用实验相结合，规格为 160×75×78cm，是学校教学的理想选择。其优势诸多，能提升规划化程度、管理水平，实现资源共享，节省资金、实验室空间及管理人员数量，助力学校上规模、上档次。以下是对该实验台各部分的详细介绍：

计算机组成原理部分

• 系统特点 ：该部分硬软件配置完整，支持 8 位或 16 位字长，可选择组合逻辑控制器或微程序控制方案，拥有齐全的文字与图纸资料，主要用于 “计算机组成原理” 课程的教学与实验。其硬件组成完备，CPU、主存、I/O 接口及总线等具有典型性，能驱动常用计算机输入 / 输出设备，可作为计算机组成原理课程授课实例，理论联系实际，保证课程教学内容的理论深度与实用性。

• 教学实验功能 ：提供计算机组成原理课程所需教学实验功能，实验手段实用先进。学生可深入计算机 CPU 内部，查看、测试各主要信号与部件工作状态，还能修改已实现的设计，增加新设计，甚至从头完成全新设计，有效提高学习兴趣，培养设计与动手实践技能，增强创新意识。

• 易学易用性 ：

• 硬软件组成简洁 ：以最小配置呈现计算机硬件系统组成基本原理知识，指令系统、监控程序、控制设计、主存及输入 / 输出接口等均简单，便于学生理解和掌握。

• 物理结构全暴露 ：线路板采用互不遮盖方式插接，芯片以插座连接，逻辑线路按功能部件分区，主板配备开关、按键、指示灯、量测孔及跳线夹等，方便学生观察与操作。

• 软件支持与外设接入完善 ：提供相应软件支持及常规输入 / 输出外设接入支持，既是学习计算机组成原理知识的重要部分，也是完成多项教学实验的先进手段，配备软件系统是重要目标之一。

• 资料齐全 ：提供设计、实现、操作使用的完整资料，包括图纸、器件清单、印制板器件布局、可编程器件逻辑内容，指令格式与功能，微指令格式及微程序清单，组合逻辑的指令执行流程表化简后的全部程序、交叉汇编程序源程序清单等，保障师生教学过程中的学习与使用。

微机接口及应用部分

• 系统特点 ：作为适用于 86 系列微机原理课程的通用微机接口实验系统，综合多校讲课及实验老师意见，增添系统开放能力与灵活性。为对计算机硬件要求高的专业提供开放实验平台，并新增微机控制实验，使实验更深入完整。同时，为满足基础教学需求，增添数字电路实验线路，可进行 TTL 集成电路实验，实现专业基础课、专业课、课程设计和毕业设计的三合一，一机多用。

• 与微机结合优势 ：与微机结合后，充分利用微机软硬件功能及资源，学生可通过微机键盘输入汇编语言程序（8088 或 8086）或 C 语言等高级语言程序，并能调试更改、控制程序运行。实验电路连接采用 “自锁紧” 插座及导线，接线方便、接触可靠、耐用。

• 教师支持资料 ：配备教师实验指导书，涵盖二十多个实验的实验目的、电路及汇编语言和 C 语言参考程序清单，并提供程序软盘，减轻教师备课与辅导实验工作量，同时提供参考教材和学生用实验指导书。

技术指标与配置

• 计算机组成原理单元 ：

• 机器字长 ：8 位或 16 位，运算器、主存、数据总线均可为 8 位或 16 位，但地址总线均为 16 位。

• 指令系统 ：基本指令系统分 8 位或 16 位两种，支持多种基本寻址方式，部分指令已实现，剩余指令供实验者实现，8 位与 16 位字长构成的是两套不同指令系统。

• 主存 ：最大寻址空间 36K 字节（8 位机）或 18K 字节（16 位机），基本容量为 8K 字节或 16 位的字的 ROM 和 2K 字节或 16 位的字的 RAM 存储区域，可扩展容量。

• 主振 ：可在几百 KHZ～2MHZ 之间选择。

• 运算器 ：由 2 片或 4 片位片结构器件级联而成，ALU 实现 8 种算术与逻辑运算功能，含 16 个通用寄存器和一个乘商寄存器，还有四个状态标志位。

• 控制器 ：采用微程序和硬布线两种控制方案，实验人员可修改已有设计或添加新指令。

• 串行接口 ：主机上安装一路 INTEL8251 串行接口，可接计算机终端或 PC 机，选用 MAX202 倍压线路，避免使用 ±12V 电源。

• 扩展实验用插座 ：主板设置器件插座，提供扩展内存和各种输入 / 输出接口实验所需的信号。

• 中断教学实验 ：主板右一角位置设置完成中断教学实验的全套扩展实验。

• 输入 / 输出和调试支持 ：主板设置拨数开关、微型开关、按键和指示灯，支持手工操作方式的输入 / 输出和机器调试，还有一定数量的跳线夹。

• 硬件系统结构 ：主要功能部件在水平放置的印制电路板的不同区域，微程序控制器主要部分在垂直插接的电路板上，器件都用插座插接，便于更换。

• 电源 ：使用单一 5V、最大电流 3A 的直流模块电源，电流耗在 1.5～2A 之间，安装在水平电路板右上角，220V 交流电通过电源线插送到插座上，用开关控制交流电源。

• 指示灯 ：板上安装很多发光二极管指示灯，用于显示重要数据或控制信号状态。

• 微机接口及应用单元 ：

• 系统组成 ：一块 PC 总线扩展卡、一块主板、键盘显示实验板及连接电缆。

• 实验内容 ：涵盖 I/O 地址译码、8255、8253、ADC0809、DAC0832 等接口电路，以及逻辑电平开关、发光二极管显示、七段译码管显示、时钟、信号发生器、逻辑笔等辅助电路。

• 实验插座 ：提供一个 40 芯、二个 20 芯、一个 16 芯、二个 14 芯组件插座供扩展实验电路使用。

• TTL 实验电路 ：包括与、或、非、触发器等实验。

• 电源盒 ：+5V、±12V 电源盒。

实验内容

• 计算机组成原理单元 ：

• 基本实验 ：包括基础汇编语言程序设计、脱机运算器实验、组合逻辑控制器实验、主存储器实验、串行口输入输出实验、微程序控制器实验、编程序控制器实验等，旨在帮助学生掌握基本原理和训练基本技能。

• 可选实验（课程设计、毕业设计） ：如故障诊断的设计与实现、用一台正确运行的实验机辅助调试另一台实验机、实验机监控程序和交叉汇编程序的修改与扩充、扩充的输入 / 输出接口设备与驱动程序的实验、设计与实现全新指令系统的 CPU、软盘驱动器的接口与驱动线路实验等。

• 微机接口及应用单元 ：

• TTL 集成电路实验（数字电路课） ：包括与、或、非门等门电路实验、集成计数器及寄存器、组合逻辑电路实验、译码器和数据选择器等实验、触发器实验、单稳态触发器等波形实验等。

• 微机接口实验（微机原理课） ：如 I/O 地址译码实验、简单并行接口实验、可编程并行口实验、串行通讯实验、A/D、D/A 转换实验、可编程定时器 / 计数器实验、七段数码显示实验、中断实验和 DMA 通讯实验等。

• 趣味性实验及控制实验（微机应用课） ：如竞赛抢答器实验、数字录音机实验、电子琴实验、交通灯控制实验、继电器控制实验、步进电机控制实验、直流小电机控制实验、集成电路测试实验、8279 键盘、显示控制实验等。