--CPTH+型計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理實驗系統(tǒng)<以下簡稱系統(tǒng)>，是由上海-教育設(shè)備有限公司繼C2000/CH2000成功研發(fā)之后，集合國內(nèi)同類設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，最新研制研發(fā)的超強(qiáng)型實驗計算機(jī)數(shù)值數(shù)值裝置<以下簡稱模型機(jī)>。該系統(tǒng)應(yīng)用單片機(jī)管理和EDA控制技術(shù)，自帶鍵盤和液晶顯露器，支持脫機(jī)和聯(lián)PC機(jī)兩種作業(yè)模式，運(yùn)用系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)碼管等就地實時監(jiān)視，全面動態(tài)管理模型機(jī)的運(yùn)行和內(nèi)部資源。模型機(jī)軟硬件配備完整，支持8位字長的多種尋址方法，指令豐富，并配備有以win98/2000/XP為實操平臺的動態(tài)跟蹤包括調(diào)節(jié)測試系統(tǒng)，示教效果極佳，特別適用來計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理課程的教學(xué)與實驗。
1.2 --CPTH+特別點(diǎn)
1、應(yīng)用總線構(gòu)造
總線構(gòu)造的計算機(jī)數(shù)值數(shù)值設(shè)定有構(gòu)造清晰，拓展便利等優(yōu)點(diǎn)。--CPTH+實驗系統(tǒng)使用三組總線即地址總線ABUS、數(shù)值總線-US、指令總線IBUS和控制信號，CPU、主存、外設(shè)和管理單片機(jī)等部位件之間經(jīng)過外部數(shù)值總線傳輸， CPU內(nèi)部則經(jīng)過內(nèi)部數(shù)值總線傳輸信息。各部位件之間，經(jīng)過三態(tài)緩沖器作連接口連接，這樣一方面增強(qiáng)總線驅(qū)動能力，另一方面在模型機(jī)停機(jī)時，三態(tài)門輸出浮空，能保證不管模型機(jī)的CPU作業(yè)是否正常，管理單片機(jī)總能讀/寫主存或控存。
2、計算機(jī)數(shù)值數(shù)值功能模型塊化設(shè)計
--CPTH+為實驗者提供運(yùn)算器模型塊ALU，眾多寄存器模型塊（A，W，IA ，ST，MAR，R0…R3等），程序計數(shù)器模型塊PC，指令部位件模型塊IR，主存模型塊EM，微程序控制模型塊〈控存〉uM，微地址計數(shù)器模型塊UPC，結(jié)合邏輯控制模型塊及I/O等控制模型塊。
各模型塊間的電源線、地線、地址總線和數(shù)值總線等已分別連通，模型塊內(nèi)各芯片間數(shù)值通路也已連好，各模型塊的控制信號及必要的輸出信號已被引出到主板插孔，供實驗者按自己的設(shè)計實行連接。
3、智能化控制
系統(tǒng)在單片機(jī)監(jiān)控下，管理模型機(jī)運(yùn)行和讀寫，當(dāng)模型機(jī)停機(jī)時，實驗者可經(jīng)過系統(tǒng)鍵盤，讀寫主存或控存指定單元的內(nèi)容，使模型機(jī)完成在線研發(fā)。模型機(jī)運(yùn)行時，系統(tǒng)提供單步一條微指令（微單步）、單步一條機(jī)器指令（程單步），連續(xù)運(yùn)行程序及無限止暫停等調(diào)節(jié)測試手段，能動態(tài)跟蹤數(shù)值，流向、捕捉各種控制信息，就地實時反映模型機(jī)現(xiàn)場，使實驗者及時理解程序和微程序設(shè)計的正確性，便以修改。
4、提供兩種實驗?zāi)Ｊ?br /> ①手動運(yùn)行"Hand……"：經(jīng)過撥動開關(guān)和發(fā)光二極管二進(jìn)制電平顯露，支持最底層的手動實操方法的寫入/輸出和機(jī)器調(diào)節(jié)測試。
②自動運(yùn)行：經(jīng)過系統(tǒng)鍵盤及液晶顯露器或PC機(jī)，直接接寫入或編譯裝載用戶程序<機(jī)器碼程序和微程序>，完成微程序控制運(yùn)行，運(yùn)用多種調(diào)節(jié)測試手段運(yùn)行用戶程序，使實驗者對計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理一目了然。
5、開放性設(shè)計
運(yùn)算器應(yīng)用了EDA技術(shù)設(shè)計，隨機(jī)出廠時，已提供一套已裝載的方案，能實行加、減、與、或、帶進(jìn)位加、帶進(jìn)位減、取反、直通八種運(yùn)算方法，若用戶不滿意該套方案，可自行重新設(shè)計并經(jīng)過JTAG 口下載。邏輯控制器由CPLD完成，也可實行重新設(shè)計并經(jīng)過JTAG 口下載。用戶還可以設(shè)計自己的指令/微指令系統(tǒng)。系統(tǒng)中已帶三套指令/微程序系統(tǒng)，用戶可參照來設(shè)計新的指令/微程序系統(tǒng)。
系統(tǒng)的數(shù)值線、地址線、控制線均在總線連接口區(qū)引出，并設(shè)計了40 芯鎖進(jìn)插頭座，供用戶實行RAM、8251、8255、8253、8259等連接口器件的拓展實驗。
6、支持中斷實驗
應(yīng)用最底層的器件設(shè)計，讓學(xué)生可以從微程序?qū)用嫔蠈W(xué)習(xí)掌控把握中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處置整理、中斷入口地址的產(chǎn)生、中斷服務(wù)程序及中斷返回（RETI）整個過程。
7、支持兩種控制器實驗
系統(tǒng)提供兩種控制器方法，即微程序控制器和結(jié)合邏輯控制器。在微程序控制器中，系統(tǒng)能提供在線編程，就地實時修改程序，顯露程序并實行調(diào)節(jié)測試的實操環(huán)境。結(jié)合邏輯控制器，已下載有一套完整的實驗方案，用戶也可使用CPLD工量具在PC機(jī)上實行自動化設(shè)計。
8、支持子程序調(diào)用、返回、指令流水線和RISC精簡指令系統(tǒng)實驗。
9、配備裝備以Win98/2000/XP為實操平臺的包括調(diào)節(jié)測試系統(tǒng)包
系統(tǒng)經(jīng)過RS-232C串行通訊連接口與PC機(jī)聯(lián)接，借助PC資源形成了強(qiáng)大的在線文檔與圖形的動態(tài)管理系統(tǒng)，自帶編譯器，支持匯編語言的編輯、編譯、調(diào)節(jié)測試，一次點(diǎn)擊即可完成程序和與其對應(yīng)微程序的鏈接裝載并自動彈出調(diào)節(jié)測試窗口，在主界面中開辟了程序和與其對應(yīng)微程序的調(diào)節(jié)測試、模型機(jī)構(gòu)造示意圖（點(diǎn)擊各模型塊即彈出電子回路原理圖）、微程序等跟蹤顯露窗口，供用戶選用，可動態(tài)顯露數(shù)值流向、就地實時捕捉數(shù)值、地址、控制總線的各種信息，使調(diào)節(jié)測試過程極為生動形象。

1.3 實驗系統(tǒng)構(gòu)成
CPTH+計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理實驗系統(tǒng)由實驗平臺、開關(guān)電源、系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。
實驗平臺上有寄存器組R0-R3、運(yùn)算單元、累加器A、暫存器W、直通/左移/右移單元、地址寄存器、程序計數(shù)器、堆棧、中斷源、寫入/輸出單元、存儲器單元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、結(jié)合邏輯控制器、拓展單元、總線連接口區(qū)、微動開關(guān)/指示燈、邏輯筆、脈沖源、管理單片機(jī)、24個按鍵、字符式LCD、RS232口。


--CPTH+ 超強(qiáng)型計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理與系統(tǒng)構(gòu)造實驗箱

--CPTH+ 超強(qiáng)型計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理與系統(tǒng)構(gòu)造實驗箱是上海-公司最新推出的一款功能強(qiáng)、功能好，系統(tǒng)硬件全部是一流的高功能計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理實驗儀設(shè)備，系統(tǒng)電子回路應(yīng)用了多片CPLD大大提升了可靠性和功能提升的可能性，系統(tǒng)提供了詳盡的信息窗口、運(yùn)行圖表和多類幫助信息，使教學(xué)的過程輕松自如。
一、系統(tǒng)特別點(diǎn)
（1） 構(gòu)造清晰、就地實時監(jiān)視器
各單元部位件全部以計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)造模型布置，清晰明了，各寄存器、部位件均有 8 位數(shù)值指示燈顯露其二進(jìn)制值，兩個8 段碼LED 顯露其十六進(jìn)制值，清楚明了，兩個數(shù)值流方向指示燈，以直觀反映當(dāng)前數(shù)值值及該數(shù)值從何處輸出，而又是被何單元接收的。這是該設(shè)備單獨(dú)創(chuàng)的"就地實時監(jiān)視器",使得系統(tǒng)在實驗時即使不借助PC 機(jī)，也可就地實時監(jiān)控數(shù)值流狀態(tài)及正確與否,徹底改變了其它實驗設(shè)備為監(jiān)控狀態(tài)必須加入讀實操的不真實實驗方法，使得學(xué)生十分容易認(rèn)識和理解計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成構(gòu)造。實驗系統(tǒng)各部位件可以經(jīng)過J1、J2、J3 座之間不一樣的連線結(jié)合，可實行各部位件單單獨(dú)的實驗，也可實行各部位件結(jié)合實驗，再經(jīng)過與控制線的結(jié)合，就可構(gòu)造出不一樣構(gòu)造及復(fù)雜程度的原理性計算機(jī)數(shù)值數(shù)值。
（2）開放式設(shè)計
實驗系統(tǒng)的軟硬件對用戶的實驗設(shè)計設(shè)定有完全的開放特性。與眾不一樣的是:各實驗?zāi)Ｐ蛪K的數(shù)值線、地址線與系統(tǒng)之間的掛接是經(jīng)過三態(tài)門，而不是其它實驗設(shè)備所應(yīng)用的扁平連線方法，而數(shù)值線、地址線是否要與系統(tǒng)連通，則由用戶連線控制，這樣，就真實的再現(xiàn)了計算機(jī)數(shù)值數(shù)值作業(yè)步驟。需要強(qiáng)調(diào)指出的是：用"連線跨接"并不能說明其開放特性，而所謂的開放性應(yīng)指的是運(yùn)算器、控制器及微程序指定的格式及定義能否實行修改和重新設(shè)計。--CPTH+系統(tǒng)的運(yùn)算器應(yīng)用了代表現(xiàn)代科技的EDA 技術(shù)設(shè)計，隨機(jī)出廠時，已提供一套已裝載的方案，能實行加、減、與、或、帶進(jìn)位加、帶進(jìn)位減、取反、直通八種運(yùn)算方法，若用戶不滿意該套方案，也可自行重新設(shè)計并經(jīng)過JTAG 口下載?？刂破魑⒅付ǜ袷郊岸x可經(jīng)過鍵盤和PC 機(jī)實行重新設(shè)計，從而產(chǎn)生與眾不一樣的指令系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)值線、地址線、控制線均在總線插孔區(qū)引出，并設(shè)計了40 芯鎖進(jìn)插頭座，供用戶實行RAM、8251、8255、8253、8259 等連接口器件的拓展實驗。系統(tǒng)提供的兩種控制器之一的結(jié)合邏輯控制器已下載有一套完整的實驗方案，用戶也可使用CPLD 工量具在PC 機(jī)上實行自動化設(shè)計。
開放式設(shè)計的特別點(diǎn)還在于，用戶可以設(shè)計自己的指令/微指令系統(tǒng)。系統(tǒng)中已帶有兩套指令/微程序系統(tǒng)，用戶可參照來設(shè)計新的指令/微程序系統(tǒng)。
（3）支持中斷實驗
應(yīng)用最底層的器件設(shè)計而非有些設(shè)備所應(yīng)用的包括器件 8259，從而讓學(xué)生可以從微程序?qū)用嫔蠈W(xué)習(xí)掌控把握中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處置整理、中斷入口地址的產(chǎn)生、中斷服務(wù)程序及中斷返回（RETI）整個過程。專家指出："中斷"是單片機(jī)、微機(jī)、DSP 等學(xué)科中不可或缺的功能，故應(yīng)在計算機(jī)數(shù)值數(shù)值原構(gòu)成原理這門基礎(chǔ)學(xué)科中對其實行充分的學(xué)習(xí)掌控把握和實驗。
(4) 兩種控制器方法
系統(tǒng)提供兩種控制器方法，即微程序控制器和結(jié)合邏輯控制器。在微程序控制器中，系統(tǒng)能提供在線編程，就地實時修改程序，顯露程序并調(diào)節(jié)測試實行的實操環(huán)境。結(jié)合邏輯控制器，已下載有一套完整的實驗方案，用戶也可使用CPLD 工量具在PC 機(jī)上實行自動化設(shè)計。微程序控制器和結(jié)合邏輯控制器兩種類型全部有流水和非流水兩種方案。
（5） 三種作業(yè)方法
1、手動方法——不連PC 機(jī)，經(jīng)過實驗儀的開關(guān)寫入信號實行實驗，用LCD 及各部位件的8 個狀態(tài)LED，兩個LED 數(shù)碼管查看運(yùn)行狀態(tài)和成果，手動實行實驗；
2、聯(lián)機(jī)方法——連PC 機(jī)，經(jīng)過WINDOWS 調(diào)節(jié)測試環(huán)境及圖形方法實行更為直觀的實驗。在WINDOWS 調(diào)節(jié)測試環(huán)境中提供了功能強(qiáng)大的邏輯解析和跟蹤功能，既可以以波動線的方法顯露各邏輯關(guān)系，也可在跟蹤器中，查看到當(dāng)前狀態(tài)的說明及提醒；
3、脫機(jī)方法——不連PC 機(jī)，經(jīng)過實驗儀的鍵盤寫入程序、微程序，用LCD 及各部位件的8 個狀態(tài)LED，兩個LED 數(shù)碼管查看運(yùn)行狀態(tài)和成果，手動實行實驗；
（6）完善的尋址方法
累加器尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、立即數(shù)尋址、存儲器尋址；
（7）運(yùn)算器和控制器應(yīng)用CPLD LC4256芯片,支持VHDL語言、Verlog語言和圖形化語言.
（8）邏輯解析儀
對于教師而言，不難體會要講清時序關(guān)系是不容易的。而學(xué)生理解并運(yùn)用時序關(guān)系則難上加難。而由于現(xiàn)代包括技術(shù)的迅猛發(fā)展，在實際作業(yè)中需要更多的運(yùn)用邏輯解析工量具實行時序解析。 計算機(jī)數(shù)值數(shù)值構(gòu)成原理與系統(tǒng)構(gòu)造教學(xué)實驗系統(tǒng)具備高功能邏輯解析功能，老師可經(jīng)過電化教學(xué)設(shè)備向?qū)W生現(xiàn)場展示指令與時序的關(guān)系，可讓學(xué)生在實驗時直觀地查看到指令與時序的關(guān)系，可有效的提升教學(xué)效果。
（8）豐富的調(diào)節(jié)測試手段，設(shè)定有單步、微單步、運(yùn)行、暫停等功能。
（9）經(jīng)過實驗儀或PC機(jī)鍵盤,在線動態(tài)修改寄存器、程序/微程序計數(shù)器、程序/微程序存貯器的內(nèi)容。
（10）設(shè)定有系統(tǒng)自動檢驗測試功能，能精確顯露故障位置。
（11）支持USB通訊連接，可以適應(yīng)筆記本，臺式機(jī)等多種機(jī)型，運(yùn)行環(huán)境為Windows2000/XP/ Win7/Win8系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)由實驗主板、調(diào)節(jié)測試系統(tǒng)、內(nèi)置開關(guān)電源構(gòu)成。
應(yīng)用數(shù)字電子回路設(shè)計"構(gòu)成原理"，以便從最底層來展現(xiàn)"原理"之精髓，應(yīng)用CPLD設(shè)計運(yùn)算器和微程序控制器。
系統(tǒng)實驗主板有：寄存器組、運(yùn)算單元、累加器A暫存器W、直通/左移/右移單元、地址寄存器、程序計數(shù)器、堆棧、中斷源、寫入/輸出單元、存儲器單元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、結(jié)合邏輯控制器、拓展座、總線插孔區(qū)、微動開關(guān)/指示燈、邏輯筆、脈沖源、MCS-51智能管理單片機(jī)、24個撥碼開關(guān)、4*6矩陣鍵盤、字符式LCD、RS232口、USB通訊口。
三、實驗項目
模型機(jī)模型塊實驗
（1）寄存器實驗
實驗1：A，W 寄存器實驗
實驗2：R0，R1，R2，R3 寄存器實驗
實驗3：MAR 地址寄存器，ST 堆棧寄存器，OUT輸出寄存器
（2）運(yùn)算器實驗 （加、減、或、與、帶進(jìn)位加、帶進(jìn)位減、A取反、A輸出，共8種運(yùn)算。）
（3）數(shù)值輸出實驗/移位門實驗
實驗1：數(shù)值輸出實驗
實驗2：移位實驗 （位左移；位右移）
（4）微程序計數(shù)器UPC 實驗
實驗1：uPC 加一實驗
實驗2：uPC 打入實驗
（5）PC 實驗
實驗1：PC 加一實驗
實驗2：PC 打入驗
（6）存儲器EM 實驗
實驗1：PC/MAR 輸出地址選用
實驗2：存儲器EM 寫實驗
實驗3：存儲器EM 讀實驗
實驗4：存儲器打入IR指令寄存器/uPC實驗
實驗5：使用實驗儀小鍵盤寫入EM
（7）微程序存儲器UM 實驗
實驗1：微程序存儲器uM 讀出
實驗2：使用實驗儀小鍵盤寫入uM
（8）中斷實驗
（9）模型機(jī)綜合實驗（微程序控制器）
實驗1：數(shù)值傳送實驗/寫入輸出實驗
實驗2：數(shù)值運(yùn)算實驗（加/減/與/或）
實驗3：移位/取反實驗
實驗4：轉(zhuǎn)移實驗
實驗5：調(diào)用實驗
實驗6：中斷實驗
實驗7：指令流水實驗
實驗8：RISC 模型機(jī)
（10）結(jié)合邏輯控制
實驗1：結(jié)合邏輯控制器
實驗2：用CPLD完成運(yùn)算器功能
（11）設(shè)計指令/微指令系統(tǒng)
（12）模型機(jī)拓展實驗
拓展實驗一：用8255 拓展I/O 端口實驗
拓展實驗二：用8253 拓展定時器試驗
注：實驗（1）～（8）為手動微代碼控制，（9）～（12）為微程序或結(jié)合邏輯控制。

四、上位系統(tǒng)截圖
(1) 設(shè)定有微程序就地實時流程圖界面，可從微程序運(yùn)行角度來查看和調(diào)節(jié)測試計算機(jī)數(shù)值數(shù)值指令運(yùn)行過程。

(2) RISC構(gòu)造模型計算機(jī)數(shù)值數(shù)值就地實時圖形調(diào)節(jié)測試界面。(調(diào)節(jié)測試時需調(diào)入RISC微指令系統(tǒng)和程序riscfile.mic)

（3）指令流水構(gòu)造模型計算機(jī)數(shù)值數(shù)值就地實時圖形調(diào)節(jié)測試界面。(調(diào)節(jié)測試時需調(diào)入指令流水微指令系統(tǒng)和程序INSFILE2.mic)

(4) 重疊構(gòu)造模型計算機(jī)數(shù)值數(shù)值就地實時圖形調(diào)節(jié)測試界面。(調(diào)節(jié)測試時需調(diào)入重疊構(gòu)造微指令系統(tǒng)和程序INSFILE1.mic)

(5) 運(yùn)算器、存儲器、控制器等計算機(jī)數(shù)值數(shù)值各部位件的就地實時動態(tài)圖形調(diào)節(jié)測試界面,豐富的調(diào)節(jié)測試手段，設(shè)定有單步、微單步、運(yùn)行、暫停等功能,圖形畫面以不一樣顏色就地實時顯露不一樣數(shù)值流向，簡潔明了，生動形象。

(6)圖示幫助界面，點(diǎn)擊相應(yīng)的寄存器或存儲器模型塊，即可查看該單元硬件電子回路圖。

（7）提供邏輯解析儀功能：老師可經(jīng)過電化教學(xué)設(shè)備向?qū)W生現(xiàn)場展示指令與時序的關(guān)系，可讓學(xué)生在實驗時直觀地查看到指令與時序的關(guān)系，可有效的提升教學(xué)效果。