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Dais-CMX16+十六位体系结构实验手册
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更新于2023-03-16
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"Dais-CMX16实验指导书是一份详尽的教程,旨在引导学习者深入了解和操作Dais-CMX16+十六位体系结构的计算机组成原理。该指导书由山东科技大学编写,适用于2014年12月的第四版。Dais-CMX16+是基于Dais-CMX1的第三代教学实验设备,设计上参照了通用计算机标准,特别是与IBM-PC兼容的架构,使得实验中的微操作更加实际和贴近现实。 Dais-CMX16+采用变长指令字结构,允许定义多达256种不同的操作,支持各种机器指令。它利用PLA( Programmable Logic Array)设计,结合存储器逻辑和组合逻辑来构建微控制器,可以根据指令复杂度动态调整控制逻辑。系统具有前瞻性的微地址生成机制,利用转移控制段BCF来决定后续微地址的形成方式,支持多种类型的转移,如顺序执行、进位位转移、零标志转移和无条件转移。 在时序方面,Dais-CMX16+拥有三级时序系统,包括周期、节拍和脉冲,确保了操作的有序性和灵活性。存储器被划分为程序段和数据段,对应的数据总线(DBUS)、指令总线(IBUS)和微总线(uBUS)反映了现代计算机的分段存储理念。此外,系统集成了键盘、LCD显示器、RS232串行口和USB接口,提供了丰富的输入输出功能,并配备有集成开发软件,支持后台和前台操作环境,可以实时监控和控制模型机的运行状态。 实验指导书深入浅出地讲解了Dais-CMX16+的各个组成部分,从基本单元电路开始,逐步深入,强调实践过程,使读者能清晰理解计算机的体系结构。尽管可能存在局限和错误,但该书仍是一部有价值的教育资源,有助于提升学习者对计算机组成原理的理解和应用能力。"
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当前的逻辑关系。所有这些均可通过投影仪把当前的信息、状态和对应关系进行多媒体教学实
践。
2. 逻辑分析
对于教师而言,不难体会要讲清时序关系是不容易的。而学生理解并利用时序关系则难上
加难。而由于现代集成技术的迅猛发展,在实际工作中需要更多的利用逻辑分析工具进行时序
分析。达爱思 CMX 十六位体系结构计算机组成原理教学实验装置具备高性能逻辑分析功能,
老师可通过电化教学设备向学生现场展示指令与时序的关系,可让学生在实验时直观地观测到
指令与时序的关系,可有效的提高教学效果。
3. 模型机结构图
该窗口中完全模拟了模型机结构框图,能实时反应程序执行过程中各单元状态变化,总线
的数据流向。点击各模块即可在线修改部件数据。
4. 微程序及跟踪器
跟踪器窗口跟踪程序的执行过程,包括:微程序注释、微地址、微指令、数据来源、数据
去向、总线规则、ALU 运算表达式、微变址、EM 地址、PC、uPC。
1.5 系统构成
Dais-CMX16
+
硬件组成见表 1.5.1。该十六位原理计算机体系结构与原理组成由实验平台、
开关电源、软件三大部分组成。实验平台上有 16 位通用寄存器、16 位运算器、16 位累加器、
16 位暂存器、16 位地址寄存器、11 位程序计数器、16 位准双向 I/O 单元、16 位 EM 主存、16
位 RAM 内存、16 位指令寄存器、8 位指令译码寄存器、16 位堆栈、单级中断源、11 位微程序
计数器,拥有一个 35 位字长的微控制器和 24 位字长的组合逻辑控制器,并设置了一组 24 位字
长的二进制模拟开关,系统提供逻辑笔和 24 个按键操作环境。配有字符式 LCD、USB 通信口、
RS232 通信口及外设扩展区。
4
Dais-CMX Series 十六位体系结构计算机组成原理
图 1.5.1 系统体系结构图
5
无锡华文默克仪器有限公司 http:// www.merke.com.cn
表 1.5.1 Dais-CMX16
+
硬件组成
部件名称 部件主要电路
十六位运算器单元
由
4
片
574
组成
AX
、
BX
运算源寄存器,由
5256VE
构成运算器,其内核
有十六位累加器、十六位暂存器,支持算术运算、逻辑运算、移位运算、
进位与零标志控制、支持字与字节的运算操作
十六位通用寄存器
由
4
片
574
组成
CX
(
R1 R0
)、
DX
(
R3 R2
)十六位通用寄存器组,支持
字与字节操作
十六位准双向
I/O
口
由
2
片
574
和
2
片
245
缓冲组成准双向输入
/
输出
I/O
,内置
16
位数据开
关,
16
只状态灯,支持字与字节操作
十六位堆栈寄存器 由
2
片
574
组成十六位
SP
指针,支持字与字节操作
十一位程序计数器 由
3
片
161
组成
11
位
PC
指针,寻址范围
2K
(
0~7FFh
),按字方式寻址
十一位微地址计数器
由
3
片
161
组成
11
位
uPC
指针,寻址范围
2K
(
0~7FFh
),只写不可读,
按字方式寻址
十六位地址寄存器
由
2
片
574
组成十六位数据指针,寻址范围
64K
(
0~FFFFh
),只写不可
读,按字方式寻址
十六位
EM
主存
由两片
6116
组成
EM
主存,字容量
2K
(寻址范围
0~7FFh
),支持字与字
节操作
十六位
RAM
内存 由两片
6116
组成
RAM
内存,字容量
256
个单元
十六位指令寄存器 由
2
片
574
组成十六位指令寄存器
IR
,只写不可读,按字节方式寻址
指令译码器 由
CPLD
组成八位指令译码器,只写不可读,按字节写入
中断源 由
D
触发器组成中断允许、中断请求及中断响应标志
微程序控制器
由两片
6264
、
1
片
6116
组成微程序控制器,微控制位字长
24
位,分段输
出微命令(
24
位)和下续微址(
11
位)。
组合逻辑控制器
由
CPLD
器件
9572
独立构成组合逻辑控制器,微控制位字长
24
位,内核
含有四个机器周期的状态触发器
二十四位二进制模拟开关及灯
由
24
只拨动开关及
24
个发光管组成二进制模拟控制电路,在微控制状态
该
24
位通常用于指示当前微逻辑,在外设扩展实验中亦可定义为外设的
I/O
口
外设扩展区 提供
IC-40
芯通用型锁紧式扩展插座,用于外设扩展
逻辑笔 内置逻辑笔,提供一路高低电平及脉冲测试
中央控制单元
由时序发生器、逻辑合成器、中断逻辑、目态管理器、
LCD
显示窗及
USB
、
RS232
等组成
电源
内置高性能带短路保护、具过流、过压、静电隔离等功能的开关电源,输
出电压为
DC+5V/5A
6
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_Rick_
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