一、概述

CRG-104微機原理計算機組成原理實驗臺采用掛件式設計，配置靈活，方便安裝維護。
二、CRG-104技術指標
輸入電源：單相三線，交流220V±10%，50HZ
裝置容量：≦1.5KVA
外型尺寸：參考值1500×650×1300
工作環(huán)境：溫度-10°C ～ +40°C,相對濕度85%（25C）
安全保護：接地保護，漏電保護（動作電流＜30mA），過載保護
三、CRG-104基本配置
3.1 1個實驗桌
3.2 2個實驗系統(tǒng)部件  
四、實驗桌
實驗桌采用臺體材料為下部是鋁合金材料，上部是鐵質(zhì)密紋噴塑，留有電腦主機柜，四腳有滑輪，可移動可固定，臺體參考尺寸1200×700×1200，以實物為準
五、電源配置
5.1交流電源：單相220V交流電，二三孔輸出插座一個。
5.2直流穩(wěn)壓電源：±12V／1A和±5V／1A，均有短路保護、過流保護和自動恢復功能。
六、實驗系統(tǒng)部件
 部件一：計算機組成原理掛箱
6.1.1CRG-104微機原理計算機組成原理實驗臺特點
一、性能特點
（1）優(yōu)化的硬件設計，充分展示計算機結(jié)構(gòu)模型，每個模塊均有數(shù)碼管實時監(jiān)視，模塊間線條明快，數(shù)據(jù)/指令流向一目了然。
（2）完善的硬件配置實驗電路以分立器件為主，同時配備CPLD，支持部分模塊的重構(gòu)。
（3）開放的軟硬件設計，支持用戶新建指令/微指令的系統(tǒng)設計。
（4）控制器的有機結(jié)合，只需撥動選擇開關，就可實現(xiàn)微程序或組合邏輯控制的切換。
（5）提供多種工作方式，支持手動、脫機、聯(lián)機。
（6）提供三總線接口和鎖緊插座，支持I/O擴展。
（7）提供多種指令系統(tǒng)，支持基本模型機、指令流水線、RISC模型機實驗。
（8）強大的指令功能，支持多種尋址方式和中斷、子程序調(diào)用等。
（9）豐富的調(diào)試手段，具有單步、微單步、運行、暫停等功能。
（10）提供聯(lián)機調(diào)試軟件，自帶編譯器、支持匯編語言源程序調(diào)試，圖形化動態(tài)顯示計算機結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)/指令流向,操作歷史記錄狀態(tài)顯示，方便用戶查找歷史記錄。
（11）實驗儀提供LCD液晶顯示，通過實驗儀或PC機鍵盤,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。
（12）系統(tǒng)配十六位擴展卡，可做十六位的組成原理實驗。該十六位擴展卡提供示例程序。數(shù)據(jù)和地址均為十六位，是真正的16位機。
十六位機特點：
1、AT89S52單片機，主要用于接收PC機命令，完成16位程序存儲器讀寫，管理模型機運行、暫停等功能。
2、ISPLSI1032E是邏輯控制芯片，負責單片機和模型機總線切換。
3、EP1C6是模型機主控芯片，相應管腳已連好，IDC2是EP1C6芯片的下載接口，再配合FPGA實驗板的PC機調(diào)試軟件，可方便地進行各種實驗。
4、IDT71V016是64K×16位存儲器，是模型機的程序存儲器，能保存大容量程序。
5、四位8段數(shù)碼管，用于顯示模型機內(nèi)部寄存器、總線的值，在設計時可將需要觀察的內(nèi)部寄存器、總線值送A，再通過OUT指令送到數(shù)碼管顯示。兩只GAL16V8是四位數(shù)碼管16進制譯碼。
6、L7～L0是8個發(fā)光二極管，用于顯示模型機內(nèi)部狀態(tài)，例如：進位標志、零標志、中斷申請標志等。
7、K0（7…0）～K4（7…0）是40個開關，用于輸入外部信號，例如，在做單步實驗時，這些開關可用來輸入地址總線值、數(shù)據(jù)總線值、控制信號等。
8、 FPGA 右方的擴展座是38 個擴展的IO 信號，當實驗中需要另外的輸入輸出腳時可以使用這些擴展腳。9、提供FPGA實驗板和PC機調(diào)試軟件。
（13）系統(tǒng)可保存文件和調(diào)入文件，并提供PC機下載。
（14）提供30路邏輯分析波形圖（示波器）,可讓學生在實驗時實時地觀測到指令與時序的關系，可有效的提高教學效果。
6.1.32軟件技術指標
1、實驗系統(tǒng)集成動態(tài)調(diào)試運行軟件。
2、詳盡的CAI課件,能將實驗原理、實驗目的、芯片、查詢等功能集于一體,便于多媒體教學；
3、程序和微程序調(diào)試功能，有單步、斷點和連續(xù)等運行方式。
4、有程序和微程序讀寫功能。
5、以彩色流程圖方式全程監(jiān)視程序的運行狀態(tài)和運行結(jié)果。
6、 用debug讀寫存貯菜單，對寄存器進行輸入數(shù)據(jù)和參數(shù)設置以及讀出目標輸出信息。
部件二：微機原理實驗掛箱
6.2.1主要功能特點
1、CPU系統(tǒng)模塊獨立設計，支持2種CPU系統(tǒng)：Intel 486 CPU系統(tǒng)和80386EXCPU系統(tǒng)。標配Intel 486 CPU系統(tǒng)。有機玻璃面板保護。
2、常用基礎實驗電路采用集成一體化設計，創(chuàng)新擴展模塊通過20芯L_DV總線接入主板。
3、設計有嵌入式雙通道虛擬示波器。
4、 配套微機控制技術輔助教學聯(lián)機軟件，與PC通信有USB和以太網(wǎng)絡兩種方式。
5、匯編語言和C語言支持符號化遠程調(diào)試，同時支持本機調(diào)試，即PC獨立調(diào)試方式。 6、匯編語言和C語言均采用工程文件組織管理。
7、支持保護模式下的編程實驗。
6.2.2詳細硬件組成和結(jié)構(gòu)
1、實驗系統(tǒng)采用CPU核心板和實驗模塊底板分離設計，全部系統(tǒng)總線通過2排50針插座和實驗電路主板隔離設計，確保CPU系統(tǒng)安全可靠，同時CPU系統(tǒng)板上加保護罩。
2、Intel 486 CPU核心板組成
2.1 CPU基于Intel 486 設計。
2.2 系統(tǒng)主控芯片采用CPLD器件EPM7128S設計。
2.3 系統(tǒng)監(jiān)控采用256K Flash Memory W29C020設計。
2.4 用戶程序和數(shù)據(jù)存儲器采用128K SRAM UT621024設計。
2.5 兩種與PC系統(tǒng)通信方式：①用CH395設計的標準USB通信；②用CH395SL設計的以太網(wǎng)通信。
2.6 設計有新型串行通信接口16C2550B和RS232收發(fā)器SP232EEN及其DB9接口。
2.7 總線插座提供32位數(shù)據(jù)總線、20位地址總線（可擴展為32位地址總線），數(shù)據(jù)總線支持8/16/32位存儲器與I/O操作。
6.2.3實驗電路主板組成
1、提供±5V，±12V工作電源。每路均有短路保護自恢復功能。
2、信號源：1）2路正負單次脈沖輸出。2）8路固定脈沖輸出：1MHZ、500KHZ、100KHZ、10KHZ、1KHZ、100HZ、10HZ、1HZ。3）1路0-5V模擬量輸出。
3、人機接口
1）4×4鍵盤矩陣。
2）8位LED發(fā)光管模塊。
3）帶指示邏輯電平開關12位。
4）帶譯碼的8只高亮LED七段數(shù)碼顯示器。
5）音頻信號輸入電路，帶麥克風
6）音頻信號輸出電路（帶8Ω喇叭、蜂鳴器）
7）繼電器接口控制電路。
8）直流電機及控制驅(qū)動電路。
9）三相五線步進電機20BY及驅(qū)動電路UN2003。
10）LCD12864中文液晶（兼容LCD1602字符型）顯示電路。
11）8×8雙色點陣顯示及其驅(qū)動電路。
4、接口控制電路和通信實驗電路
1）8路8位A/D 0809轉(zhuǎn)換電路。
2）1路8位 D/A0832轉(zhuǎn)換電路。
3）并行I/O接口擴展電路8255。
4）8254/8253定時/計數(shù)器接口電路。
5）8251串行口接口電路。
6）8259十六級中斷控制接口電路。
7）8237A DMA數(shù)據(jù)傳送接口電路。
8）74LS164串并轉(zhuǎn)換電路。
5、傳感器
1）光電傳感器：采用ST135，帶柵格盤，可以測量電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)電機閉環(huán)控制。
2）數(shù)字溫度傳感器：采用18B20實現(xiàn)溫度的測量。
6、配置雙通道虛擬示波器
1）真正的高速雙通道存儲虛擬示波器，可切換為單通道提高采樣率。
2）帶有實時X-Y示波器：自動同步顯示功能。
3）存儲功能：存儲/栽入/分析歷史波型。
4）輸入模擬電壓信號幅值由軟件調(diào)整，勿需硬件開關切換。
5）帶有幅頻/相頻特性專用虛擬示波器。可以保存波型文件，圖片文件，方便插入在教學課件中。
7、擴展接口
1）擴展全部系統(tǒng)總線和20線L_DV總線插座，用于接入外擴模塊，開展創(chuàng)新實驗。
2）擴展IC16插座1只，擴展IC40插座1只，用于自己設計譯碼器或輔助邏輯電路等。
8、軟件功能
1）與PC通信可選USB和以太網(wǎng)絡兩種方式。
2） PC端集成開發(fā)環(huán)境軟件基于.開發(fā)，支持Windows XP/7/10的32位和64位系統(tǒng)。
3） 匯編語言和C語言支持符號化遠程調(diào)試，同時支持本機調(diào)試，即PC獨立調(diào)試方式。
4） 匯編語言和C語言均采用工程文件組織管理。
5） 匯編語言支持多段調(diào)試；支持寄存器、變量顯示及修改；支持命令行窗口運行DEBUG32調(diào)試命令。
6） 匯編語言調(diào)試支持INT21H字符和字符串重定向顯示功能（2,9號）、支持INT21H的字符和字符串遠程鍵盤輸入功能（1,10號），支持D/A虛擬儀器顯示功能。
7）匯編語言支持32位保護模式編程實驗，內(nèi)容包括描述符、特權級變換、任務切換，8259A硬件中斷、異常處理、無分頁/分頁存儲管理等。
七、CRG-104實驗項目
7.1 計算機組成原理實驗
（1）寄存器讀寫實驗
（2）運算器八種運算實驗
（3）數(shù)據(jù)輸出/移位實驗
（4）UPC實驗
（5）PC實驗
（6）存貯器讀寫實驗
（7）微程序讀寫實驗
（8）中斷實驗
（9）模型機綜合實驗（微程控制器）
實驗1：數(shù)據(jù)傳送/輸入/輸出實驗
實驗2：數(shù)據(jù)運算實驗（加/減法/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
(10) 組合邏輯控制器實驗
(11) 設計指令/微指令系統(tǒng).
7.2 微機原理和接口實驗
1）實模式下基礎硬件實驗
1、I/O地址譯碼程序設計實驗
2、系統(tǒng)中斷控制器程序設計實驗
3、系統(tǒng)中斷控制器級聯(lián)程序設計實驗
4、DMA存儲器---存儲器傳送程序設計實驗
5、DMA寫操作程序設計實驗
6、DMA讀操作程序設計實驗
7、8/16/32位存儲器讀寫程序設計實驗
8、定時器/計數(shù)器程序設計實驗
9、定時/計數(shù)器音樂程序設計實驗
10、8251串行通信程序設計實驗
11、8255并行通信(方式0)程序設計實驗
12、8255并行通信(方式1中斷方式)程序設計實驗
13、8255并行通信(方式1選通方式)程序設計實驗
14、函數(shù)波形發(fā)生器程序設計實驗
15、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換(顯示十六進制)程序設計實驗
16、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換(顯示波形)程序設計實驗
17、4x4鍵盤顯示程序設計實驗
18、七段數(shù)碼管顯示程序設計實驗
19、128x64 LCD液晶顯示程序設計實驗
20、8x8點陣LED顯示程序設計實驗
21、搶答器程序設計實驗
22、步進電機控制程序設計實驗
23、直流電機PWM程序設計實驗
24、繼電器控制實驗
25、交通燈控制器程序設計實驗
26、電子琴程序設計
2）實模式下的匯編語言軟件實驗
1、實驗系統(tǒng)認識實驗
2、顯示程序?qū)嶒?/span>
3、數(shù)據(jù)傳送實驗
4、數(shù)據(jù)碼制轉(zhuǎn)換程序設計實驗
5、運算程序設計實驗
6、分支結(jié)構(gòu)程序設計實驗
7、循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設計實驗
8、子程序設計實驗
9、 排序程序設計實驗
10、綜合程序設計實驗
3）保護模式下的實驗
1、實模式與保護模式切換程序設計實驗
2、分頁存儲管理實驗
3、 描述符及描述符表程序設計實驗
4、保護模式下任務切換CALL實驗
5、保護模式下任務切換JMP實驗
6、實模式保護模式轉(zhuǎn)換實驗
7、具有分頁機制的存儲器擴展程序設計實驗
4）通過外部擴展模塊實現(xiàn)
1、16X16點陣顯示實驗
2、USB 總線通信實驗
3、41線LED音頻電平顯示實驗電路
4、32位SRAM存儲器讀寫實驗。
5、32位I/O讀寫實驗。