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COP8000型現代計算機組成原理與結構實驗系統 (USB接口)
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一、產品概述
COP8000計算機組成原理實驗系統主要是為配合講授與學習《計算機組成原理》、《計算機組成系統結構》等課程而研制的。同時可支持嵌入式、數字邏輯相關課程的實驗；系統采用USB接口，兼容8位和16位機組成原理的實驗；支持系統二次設計擴展板，且擴展板內置下載電路，無需第三方下載線，支持WINXP/WIN7/WIN8/WIN10等操作系統。與其它產品相比，具有以下特點。
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二、 系統特點
硬件特點：
1. 真正的USB接口：穩定性、可靠性、使用壽命遠高于“USB轉串口”接口。
2. 多功能：無需任何擴展，標準配置除了可支持計算機組成原理、計算機系統結構的實驗與課程設計外，無需擴展、串接、疊加即可支持部分數字邏輯電路及EDA/SOPC的實驗。還可擴展嵌入式、數字邏輯相關課程的實驗。
3. 實時監視器：不借助PC機可監視各單元部件的值（二進制/十六進制）以及數據流方向，直觀反映數據從何處輸出，被何單元接收。
4. 開放式設計：開放性應指的是運算器、控制器及微程序指定的格式及定義能否進行修改和重新設計?？刂破魑⒅付ǜ袷郊岸x可通過鍵盤和PC機進行重新設計，從而產生與眾不同的指令系統。。系統提供的兩種控制器之一的組合邏輯控制器提供開放性源碼。開放式設計的特點還在于，用戶可以設計自己的指令/微指令系統。
5. 提供多種RISC、CISC、超標流量、多級流水等源碼級開放的計算機模型機。
6. 擴展接口、RISC-V升級支持：本系統提供專用的擴展接口，進行各種各樣的單一、綜合功能的系統擴展，滿足計算機專業周邊課程實驗需求，如硬件描述語言課程、嵌入式系統設計課程、計算機控制課程等。RISC-V是當然熱門開源指令集之一，本系統預留開發接口，未來增加新的擴展卡即可支持RISC-V內核計算機模型實驗。（注：RISC-V擴展卡非標配，需另行配置）
7. 萬用匯編器：用戶可以自定義指令/微指令系統，COP8000軟件可以對用戶自己定義的匯編助記符進行編譯，自動生成代碼/微代碼。
8. 完善的尋址方式：累加器尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、立即數、存儲器尋址
9. 支持中斷實驗
10. 微程序、組合邏輯兩種控制器方式
11. 三種工作方式：
1、“手動方式”---不連PC機，通過COP8000實驗儀的鍵盤輸入程序、微程序，用LCD及各部件的8個狀態LED，兩個方向LED觀察運行狀態和結果，手動進行實驗；
2、“聯機方式”---連PC機，通過WINDOWS調試環境及圖形方式進行更為直觀的實驗。在WINDOWS調試環境中提供了功能強大的邏輯分析和跟蹤功能，既可以以波形的方式顯示各邏輯關系，也可在跟蹤器中，觀察到當前狀態的說明及提示；
3、“模擬方式”不需實驗儀，僅需計算機即可進行實驗。
12. 強大自檢功能
適當的集成度:利用“軟件硬化，硬件軟化”技術對其進行了適度的分配：運算器、組合邏輯控制器利用大規?？删幊踢壿嬈骷崿F，其它部件則采用通過邏輯器件實現。這就既可讓一般學生利用現有的邏輯知識去認識計算機原理，也可讓熟練的學生進行更高層次的開發實踐。
13. 完善的保護措施：隨機提供了高性能的開關穩壓電源，系統中多次采用了抗短路，防過流的設計方法，使其具備良好的穩定性。深入考慮了學生實驗的一般特點。
14. 實驗插孔采用疊式自鎖鍍金大孔，接觸可靠，便于維護；
15. 箱體殼采用防火/抗震材料，轉角采用鋁合金加固，結構結實、經久耐磨；
軟件特點：
1. 多媒體可視化教學
憑借在軟件設計上的精湛技術，COP8000計算機組成原理所配備的PC機WINDOWS調試軟件不僅能進行編輯、編譯，并向系統裝載實驗程序，還提供了單步、斷點、實時運行的調試手段，同時，還提供了實驗各部件的結構圖、時序圖、電路原理圖。結構圖中實時反映程序執行過程中的數據流向及相關的部件；原理圖中再現了各部件的詳細的組成原理；時序圖中則實時反映當前的邏輯關系。所有這些均可通過投影儀可把當前的信息、狀態和對應關系進行多媒體教學實踐。
2. 強大的模擬調試功能：“模擬調試”是指無硬件的情況下,只利用計算機即可進行編輯、編譯、改錯、調試。計算機組成原理是一門實踐性很強的學科，長期以來學時的緊缺成為該科目的主要矛盾。學校即使能做到“人手一機”，也不可能讓學生把實驗設備帶出實驗室，也不可能二十四小時開放。“模擬調試”為讓實驗室向學生寢室、實驗課時向業余時間延伸提供了條件，同時也確保了實驗室的有效管理，因為“模擬調試”只需給學生一張光盤既可，并可任意復制。這已成為很多學校采用的實驗方式。
3. 邏輯分析儀：對于教師而言，不難體會要講清時序關系是不容易的。而學生理解并利用時序關系則難上加難。而由于現代集成技術的迅猛發展，在實際工作中需要更多的利用邏輯分析工具進行時序分析。我COP8000計算機組成原理與系統結構教學實驗系統具備高性能邏輯分析功能，老師可通過電化教學設備向學生現場展示指令與時序的關系，可讓學生在實驗時直觀地觀測到指令與時序的關系，可有效的提高教學效果。
4. 模型機結構圖：完全模擬了模型機結構框圖，能實時反應程序執行過程中各單元狀態變化，總線的數據流向。點擊各模塊即彈出電路原理圖。
5. 微程序及跟蹤器：跟蹤器窗口跟蹤程序的執行過程，包括：助記符號、狀態、微地址、微程序、數據輸出、數據輸入、地址輸出、運算器、移位控制、uPC、PC。
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三、主要技術性能
1、 電源
輸入：110V～240V寬適應交流輸入；
輸出：±5V（≥3A），具有過流、短路保護功能；
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五、用戶實驗模塊
1.累加器ALU模塊
2.寄存器A/W模塊
3.寄存器組R0/R1/R2/R3模塊
4.地址存儲器MAR寄存器模塊
5.堆棧寄存器ST模塊
6.輸出寄存器OUT模塊
7.程序存儲器EM模塊
8.指令寄存器IR模塊
9.程序計數器PC
10.微程序計數器uPC
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11.指令存儲器uM模塊
12.中斷模塊
13.輸入IN模塊
14.中斷地址輸入IA模塊
15.時鐘、中斷單脈沖模塊
16.邏輯測試筆模塊
17.程序手動輸入模塊
18.總線擴展模塊
19.用戶擴展模塊 |
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六、實驗內容
1.寄存器實驗
2.運算器實驗
3.存儲器實驗
4.微程序計數器實驗
5.PC實驗
6.微程序存儲器實驗
7.中斷實驗
8.數據傳送實驗（輸入輸出實驗）
9.數據運算實驗(加/減/與/或)
10.移位/取反實驗
11.轉移實驗
12.調用實驗
13.指令流水實驗
14.RISC模型機
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15.8255 I/O接口實驗
16.8253定時器實驗
17.8259中斷實驗
18.16位ALU 實驗
19.16位寄存器實驗
20.16位寄存器組實驗
21.16位指令計數器PC實驗（內核支持32/64位總線寬度的擴展）
22.簡單模型機
23.復雜模型機
24.精簡指令結構模型機
25.重疊結構模型機
26.流水結構模型機實驗
27.IP軟核實驗 |
