SB-105計算機組成原理、微機接口及應用綜合實(shí)驗臺

一、概述：

計算機組成原理及微機接口及應用的綜合實(shí)驗臺，規格：160×75×78cm。二者組合在一個(gè)實(shí)驗臺上，提高了規劃化程度，管理水平，資源共享，節省資金，節省實(shí)驗室，減少管理人員，是學(xué)校上規模、上檔次的理想選擇。

▲計算機組成原理部分：
硬軟件配置相對完整、可支持8位或16位字長(cháng)、可以選用組合邏輯控制器或微程序控制方案、文字與圖紙資料相對齊全、主要用于“計算機組成原理”課程的教學(xué)與實(shí)驗的計算機系統。
該系統是一臺硬件組成相對完備的計算機系統，CPU、主存、I/O接口及總線(xiàn)等有一定的典型性，并能驅動(dòng)最常用的計算機輸入/輸出設備，用戶(hù)可把該機的組成與設計，作為計算機組成原理課程授課的實(shí)例內容，理論聯(lián)系實(shí)際，保證課程各主要章節教學(xué)內容的理論深度和較高的實(shí)用性。
該系統提供計算機組成原理課所要求的教學(xué)實(shí)驗功能，實(shí)驗手段實(shí)用先進(jìn)，學(xué)生可深入到計算機CPU內部，查看、測試各主要信號與部件工作狀態(tài)，修改已實(shí)現的設計，增加自己新的設計，達到“親口嘗梨”的效果，并充許學(xué)生從頭完成另一套全新設計。能有效提高學(xué)生學(xué)習興趣，培養學(xué)生設計與動(dòng)手實(shí)踐的基本技能，增強學(xué)生的創(chuàng )新意識。
該系統有很高的易學(xué)易用性。這主要體現在以下諸方面：
●  該系統中的硬軟件組成是最小配置，體現的是計算機硬件系統組成的基本原理和基礎知識，不過(guò)多地涉及系統性能完善及合理性等問(wèn)題。這包括小巧的指令系統，最小的監控程序，簡(jiǎn)單的控制設計，小的主存和簡(jiǎn)單的輸入/輸出接口等。
●該系統的物理結構設計成全暴露方式。全部線(xiàn)路做在一、二塊印制電路板上，以互不遮蓋方式插接在一起；全部線(xiàn)路芯片以芯片插座與線(xiàn)路板連接；邏輯線(xiàn)路按功能部件劃分在印制板的不同區域；主板上安裝有一定數量的開(kāi)關(guān)、按鍵與指示燈；線(xiàn)路板上布有適當的量測孔，一定數量的跳線(xiàn)夾，用以人為設置機器故障可變更設計。
●該系統提供適當的軟件支持與常規輸入/輸出外設接入支持，它即是學(xué)習計算機組成原理知識的必備部分，也提供了完成多項教學(xué)實(shí)驗的最先進(jìn)的實(shí)驗手段。配備適當的軟件系統是我們突出強調的重要目標之一。
●該系統提供最齊全的設計、實(shí)現、操作使用的資料。這是保證教師與學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中用好、學(xué)好有關(guān)知識的重要條件。包括全部圖紙、器件清單、印制板上的器件布局、可編程器件的邏輯內容，指令格式與功能，微指令格式及微程序清單，組合邏輯的指令執行流程表化簡(jiǎn)后的全部程序、交叉匯編程序源程序清單。
▲微機接口及應用部分：
通用微機接口實(shí)驗系統適用于86系列微機原理課程，綜合了各學(xué)校講課及實(shí)驗老師的
意見(jiàn)，增添了系統的開(kāi)放能力和靈活性。為提高學(xué)生獨立思維和動(dòng)手能力，對計算機硬件要求較高的專(zhuān)業(yè)，提供了開(kāi)放的實(shí)驗平臺并新增加了微機控制實(shí)驗，使這門(mén)課程的實(shí)驗更加深入完整。為適合基礎教學(xué)的需要，增添了數字電路的實(shí)驗線(xiàn)路，可進(jìn)行TTL集成電路的實(shí)驗。這一嶄新的系統實(shí)現了專(zhuān)業(yè)基礎課（數字電路）、專(zhuān)業(yè)課（微機原理）、課程設計和畢業(yè)設計（微機應用）的三合一，真正做到了一機多用。
本系統如與微機結合，充分利用了微機自身的軟件、硬件的強大功能和豐富資源，學(xué)生在實(shí)驗時(shí)可通過(guò)微機鍵盤(pán)直接輸入匯編語(yǔ)言程序（8088或8086）或C語(yǔ)言等其他高級語(yǔ)言程序，并可隨意調試更改，控制程序運行。實(shí)驗電路的連接，采用了國家專(zhuān)利獲獎產(chǎn)品“自鎖緊”插座及導線(xiàn)，使接線(xiàn)更方便、接觸更可靠、使用更耐久。
配合本系統，我們特為教師提供了教師實(shí)驗指導書(shū)，書(shū)中對上述二十多個(gè)實(shí)驗都寫(xiě)有實(shí)驗目的，實(shí)驗電路以及匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的參考程序清單（提供程序軟盤(pán)），供教師參考，減輕了教師備課和輔導實(shí)驗的工作量。此外還提供參考教材和學(xué)生用實(shí)驗指導書(shū)。
二、技術(shù)指標與配置：
▲計算機組成原理單元
1、機器字長(cháng)8位或16位，即運算器、主存、數據總線(xiàn)均可以是8位或16位，但地址總線(xiàn)都是16位。
2、指令系統，基本指令系統分為8位或16位兩種，支持多種基本尋址方式。其中一部分指令已實(shí)現，用于設計監控程序和用戶(hù)的常規匯編程序，尚保留多條指令供實(shí)驗者自己實(shí)現。請注意，由8位字長(cháng)和16位字長(cháng)分別構成的是兩套完全不同的指令系統，甚至于都很難考慮它們之間的兼容性，故由8位字長(cháng)或16位字長(cháng)組成的是兩種完全不同的計算機系統。
3、主存最大尋址空間是36K字節（8位機）或18K字節（16位機），基本容量為8K（字節或16位的字）容量的ROM和2K（字節或16位的字）容量的RAM存儲區域。還可以進(jìn)一步的完成容量擴展的教學(xué)實(shí)驗。
4、原理上講，主振可在幾百KHZ~近2MHZ之間的選擇。
5、運算器由2片或4片位片結構器件級聯(lián)而成，片間用串行進(jìn)位方式傳遞進(jìn)位信號。ALU實(shí)現8種算術(shù)與邏輯運算功能，內部包括16個(gè)雙端口讀出、單端口寫(xiě)入的通用寄存器，和一個(gè)能夠自行移位的乘商寄存器。設置C（進(jìn)位）、Z（結果為0）、V（溢出）和S（符號位）四個(gè)狀態(tài)標志位。
6、控制器采用微程序和硬布線(xiàn)兩種控制方案實(shí)現，可由實(shí)驗者自行選擇。實(shí)驗人員可方便地修改已有設計，或加進(jìn)若干條自己設計與實(shí)現的新指令，新老指令同時(shí)運行。
7、主機上安裝有一路INTEL8251串行接口，可直接接計算機終端，或接入一臺PC機作為自己的仿真終端。選用了MAX202倍壓線(xiàn)路，以避免使用+12V和-12V電源。
8、在主板上設置了一定擴展實(shí)驗用的器件插座，提供擴展內存和各種輸入/輸出接口實(shí)驗所需的地址、數據的控制等信號，以便支持在主板上完成這種擴展實(shí)驗。
9、在主板的右一角位置，設置了完成中斷教學(xué)實(shí)驗的全套擴展實(shí)驗。
10、在主板上設置有一些撥數開(kāi)關(guān)和微型開(kāi)關(guān)、按鍵和指示燈，支持最低層的手工操作方式的輸入/輸出和機器調試。板上還有支持教學(xué)實(shí)驗用的一定數量的跳線(xiàn)夾。
11、實(shí)驗機硬件系統，主要功能部件劃分在大一些的水平放置的一塊印制電路板的不同區域，微程序控制器的主要部分劃分在小一些的垂直插接的一塊印制電路板上，所有器件都用插座插接在印制板上，便于更換器件。
12、實(shí)驗計算機使用單一的5V、最大電流3A的直流模塊電源，所耗電流在1.5~2A之間。電源模塊安裝在水平電路板右上角位置，220V交流電通過(guò)電源線(xiàn)插送到電源插座上，并用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制交流電源的接通或斷開(kāi)。
13、板上安裝了很多發(fā)光二極管指示燈，用于顯示重要的數據或控制信號的狀態(tài)。
▲微機接口及應用單元：
1、系統組成：一塊PC總線(xiàn)擴展卡、一塊主板、鍵盤(pán)顯示實(shí)驗板及連接電纜。
2、實(shí)驗內容：I/O地址譯碼、8255、8253、ADC0809、DAC0832等接口電路；邏輯電平開(kāi)關(guān)、發(fā)光二極管顯示、七段譯碼管顯示、時(shí)鐘、信號發(fā)生器、邏輯筆等輔助電路。
3、實(shí)驗插座：一個(gè)40芯、二個(gè)20芯、一個(gè)16芯、二個(gè)14芯組件插座供擴展實(shí)驗電路使用。
4、TTL實(shí)驗電路：與、或、非、觸發(fā)器等。
5、+5V、±12V電源盒。
三、實(shí)驗內容：
▲計算機組成原理單元
該實(shí)驗分為基本實(shí)驗和可選實(shí)驗，基本實(shí)驗指學(xué)習計算機組成原理課通常要完成的實(shí)驗項目，通過(guò)這些實(shí)驗可達到學(xué)習基本原理和訓練基本技能的目的�？蛇x實(shí)驗是指教學(xué)機支持的那些難度較大的需要較長(cháng)時(shí)間完成的實(shí)驗項目，這些實(shí)驗可作為課程設計的內容或用作畢業(yè)設計的題目。

A、基本實(shí)驗　　　　　　　
1、基礎匯編語(yǔ)言程序設計  
2、脫機運算器實(shí)驗
3、組合邏輯控制器實(shí)驗　　
4、主存儲器實(shí)驗　　　　
5、串行口輸入輸出實(shí)驗　
6、微程序控制器實(shí)驗　　  
7、編程序控制器實(shí)驗
B、可選實(shí)驗（課程設計、畢業(yè)設計）
1、故障診斷的設計與實(shí)現
2、用一臺正確運行的實(shí)驗機輔助調試另一臺實(shí)驗機  
3、實(shí)驗機的監控程序、交叉匯編程序的修改與擴充的實(shí)驗
4、擴充的輸入/輸出接口、設備與驅動(dòng)程序的實(shí)驗
5、設計與實(shí)現一套全新指令系統的CPU
6、軟盤(pán)驅動(dòng)器的接口與驅動(dòng)線(xiàn)路實(shí)驗
▲微機接口及應用單元
A、第一類(lèi)：TTL集成電路實(shí)驗（數字電路課）  
1、與、或、非門(mén)等門(mén)電路實(shí)驗
2、組合邏輯電路實(shí)驗（半加器、全加器等）
3、觸發(fā)器實(shí)驗（RS、D、JK等）　　　　　
4、集成計數器及寄存器
5、譯碼器和數據選擇器等
6、單穩態(tài)觸發(fā)器等波形實(shí)驗  
B、第二類(lèi)：微機接口實(shí)驗（微機原理課）
1、I/O地址譯碼實(shí)驗　　　　　　　　　　  
2、簡(jiǎn)單并行接口實(shí)驗　　　　　　　　　　
3、可編程并行口實(shí)驗（一）（二）　　　　
4、串行通訊實(shí)驗（8251、8250）　　　　  
5、A/D、D/A轉換實(shí)驗
6、可編程定時(shí)器/計數器實(shí)驗
7、七段數碼顯示實(shí)驗  
8、中斷實(shí)驗和DMA通訊實(shí)驗
C、趣味性實(shí)驗及控制實(shí)驗（微機應用課）
1、競賽搶答器實(shí)驗　　　　　　　　　　  
2、數字錄音機實(shí)驗　　　　　　　　　　
3、電子琴實(shí)驗（加選件）　　　　　　  
4、交通燈控制實(shí)驗　　　　　　　　　　
5、繼電器控制實(shí)驗
6、步進(jìn)電機控制實(shí)驗（加選件）
7、直流小電機控制實(shí)驗（加選件）
8、集成電路測試實(shí)驗
9、8279鍵盤(pán)、顯示控制實(shí)驗（加選件）