MF-PCC实验指导书

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1、第一章MF-PCC教学实验系统概述一.引言MF-PCC计算机组成原理教学实验系统是专为《计算机组成原理》实验课程的开展而研发的高性能的教学实验系统。该系统结构清晰，操作方便、灵活多样，其功能部件丰富，且具有很高的开放性能（硬件和软件），结合联机操作软件，具有极佳的示教效果。本实验系统由下位机实验操作开发平台和上位机联机软件操作平台构成。上位机用来进行代码的编辑、联机通讯等，它可以监控下位机的所有控制信号，临视其运行，实时地修改下位机中的存储器中的指令及微控器中的微代码，进行动态调试，不管是部件实验还是模型机实验都具有川数据流图动态

2、实时的表示出其总线间的数据流动、显示相关单元屮的数据内容，从1何将传统的实验操作变的形象百观、丰富多彩，极大的增强了学生的实验兴趣。二.系统功能特点1.两种操作方式，可相互切换，实验操作及观察更容易。系统提供两种操作方式：通过RS-232串行口与PC微机联机，可在PC机上对系统进行编程、装载、调试等操作，以动态图形界而进行实时显示，使得实验系统的任何动作都能形象直观的表达出来，从而获得极佳的教学效果，也可用于多媒体辅助教学；系统也可单独使用，通过拨动开关、LED显示灯及数码块等输入输出操作，进行编程、调试运行及显示等。两种方式可以

3、自由切换。2.多种形式的动态图形调试界面，对系统进行全面实时监控调试。系统具有从部件实验到模型机等多种动态图形监控调试界而，在调试过程中实时显示系统中的各个部件单元中的内容、各控制信号的状态及各部件ZI'可数据的动态传送过程等所有信息。所以本系统的所有实验项H都有各自的这种动态图形方式监控调试，增进学生的理解及提高实验效率。3.结构淸晰的单元式实验电路，可根据具体耍求构造出不同结构及复杂程度的原理性计算机。系统采用单元式结构电路，各个部件单元相互独立，用户可根据自己所设计的模型机结构方案，将不同的单元用排线连接起来，来构造不同结构

4、及复杂程度的原理性计算机。4.实验系统结构规范，硬件设计合理、可靠，组件完备、简洁。实验系统旨在休现计算机基本硬件系统的组成原理，尽量简化复杂指令系统和复杂休系结构。总线结构规范清晰，系统总线由数据总线、地址总线及控制总线构成，而数据总线被分成内部数据总线和外部数据总线。硕件组件完备，单元电路包括运算器、存储器、控制器、寄存器堆、移位寄存器、程序计数器、堆栈指针、指令寄存器、指令及寄存器译码单元、中断控制器、输入输岀设备、外设译码等单元，并通过将各单元Z间有关的信号线在实验时加以连接，使学生便于理解掌握各单元的工作原理和整个计算机

5、系统组成原理。1.实验系统具有极高的开放性，增强学生的综合设计能力。实验系统的微程序控制器中的微代码及微代码格式均可rh用户口己定义，从而可以设计不同功能及复朵程度的指令系统，系统总线（包括数据总线、地址总线及控制总线）也都町由用八來操作连接，通过这些设计学生可以对计算机的原理及系统设计有更深入的理解和认识。2.具有中断响应、中断允许、中断禁止和中断向量的读入等中断处理控制功能。3.部件实验具有总线冲突检测功能。在做部件实验时是由手动拨动开关控制各个信号的，所以通过上位机的实时监控检测，提示实验操作中是否出现总线数据冲突，从而更有

6、效地避免了单元电路在实验操作不当时造成的损坏。4.实验连线在线检测功能及逻辑示波器测量平台。系统联机软件具有一个标准模型机的实验连线及单元电路好坏的在线检测功能，通过PC机操作可以提示冇问题的实验连线及相关单元电路。另外，系统软件还具冇一个示波器功能,通过表笔测量可以在计算机屏幕上同时显示4路逻辑信号的测量波形，有助于实验中的时序及控制信号的测量分析。一.技术指标1.该实验系统机器字长8位，运算器、存储器、寄存器等组件和内部数据总线、外部数据总线、地址总线均为8位。2.控制器采用微程序控制，由4）28C16EEPR0M组成，所以

7、具冇32位微代码。微地址为8位，所以控存空间为256X32位。控存中的微指令可根据指令的功能及微指令的格式口行设计。3.采用6116RAM芯片作为主存，使用低8位地址，可寻址256个字节单-元，來存放用户程序和数据。4.实验系统上的时钟产生电路产生50〜300HZ的时钟信号，可由可调电位器进行调节。系统的时序发牛器单元根据信号源产牛Tl、T2、T3、T4节打I信号，以提供整个实验系统电路的时序所需。5.由二片74LS181芯片以串/并形式组成8位算术和逻辑运算器，再由74LS299及其进位控制电路组成移位运算器。3片74LS374

8、组成3个8位的通用寄存器。6.具冇小断控制功能，冇中断响应、中断允许、中断禁止和中断向量的读入等中断处理控制功能。7.具冇堆栈指针功能，可控制加一减一，在RAM中设置堆栈区，由堆栈指针SP指向。8.实验系统上具有微程序的编程、校验及运行功能，微地址