--CPTH+型計算機數值數值構成原理實驗系統(tǒng)<以下簡稱系統(tǒng)>，是由上海-教育設備有限公司繼C2000/CH2000成功研發(fā)之后，集合國內同類設備的優(yōu)點，最新研制研發(fā)的超強型實驗計算機數值數值裝置<以下簡稱模型機>。該系統(tǒng)應用單片機管理和EDA控制技術，自帶鍵盤和液晶顯露器，支持脫機和聯(lián)PC機兩種作業(yè)模式，運用系統(tǒng)監(jiān)控和數碼管等就地實時監(jiān)視，全面動態(tài)管理模型機的運行和內部資源。模型機軟硬件配備完整，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)跟蹤包括調節(jié)測試系統(tǒng)，示教效果極佳，特別適用來計算機數值數值構成原理課程的教學與實驗。
1.2 --CPTH+特別點
1、應用總線構造
總線構造的計算機數值數值設定有構造清晰，拓展便利等優(yōu)點。--CPTH+實驗系統(tǒng)使用三組總線即地址總線ABUS、數值總線-US、指令總線IBUS和控制信號，CPU、主存、外設和管理單片機等部位件之間經過外部數值總線傳輸， CPU內部則經過內部數值總線傳輸信息。各部位件之間，經過三態(tài)緩沖器作連接口連接，這樣一方面增強總線驅動能力，另一方面在模型機停機時，三態(tài)門輸出浮空，能保證不管模型機的CPU作業(yè)是否正常，管理單片機總能讀/寫主存或控存。
2、計算機數值數值功能模型塊化設計
--CPTH+為實驗者提供運算器模型塊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，微地址計數器模型塊UPC，結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、地址總線和數值總線等已分別連通，模型塊內各芯片間數值通路也已連好，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計實行連接。
3、智能化控制
系統(tǒng)在單片機監(jiān)控下，管理模型機運行和讀寫，當模型機停機時，實驗者可經過系統(tǒng)鍵盤，讀寫主存或控存指定單元的內容，使模型機完成在線研發(fā)。模型機運行時，系統(tǒng)提供單步一條微指令（微單步）、單步一條機器指令（程單步），連續(xù)運行程序及無限止暫停等調節(jié)測試手段，能動態(tài)跟蹤數值，流向、捕捉各種控制信息，就地實時反映模型機現(xiàn)場，使實驗者及時理解程序和微程序設計的正確性，便以修改。
4、提供兩種實驗模式
①手動運行"Hand……"：經過撥動開關和發(fā)光二極管二進制電平顯露，支持最底層的手動實操方法的寫入/輸出和機器調節(jié)測試。
②自動運行：經過系統(tǒng)鍵盤及液晶顯露器或PC機，直接接寫入或編譯裝載用戶程序<機器碼程序和微程序>，完成微程序控制運行，運用多種調節(jié)測試手段運行用戶程序，使實驗者對計算機數值數值構成原理一目了然。
5、開放性設計
運算器應用了EDA技術設計，隨機出廠時，已提供一套已裝載的方案，能實行加、減、與、或、帶進位加、帶進位減、取反、直通八種運算方法，若用戶不滿意該套方案，可自行重新設計并經過JTAG 口下載。邏輯控制器由CPLD完成，也可實行重新設計并經過JTAG 口下載。用戶還可以設計自己的指令/微指令系統(tǒng)。系統(tǒng)中已帶三套指令/微程序系統(tǒng)，用戶可參照來設計新的指令/微程序系統(tǒng)。
系統(tǒng)的數值線、地址線、控制線均在總線連接口區(qū)引出，并設計了40 芯鎖進插頭座，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
應用最底層的器件設計，讓學生可以從微程序層面上學習掌控把握中斷請求、中斷響應、中斷處置整理、中斷入口地址的產生、中斷服務程序及中斷返回（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，顯露程序并實行調節(jié)測試的實操環(huán)境。結合邏輯控制器，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機上實行自動化設計。
8、支持子程序調用、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節(jié)測試系統(tǒng)包
系統(tǒng)經過RS-232C串行通訊連接口與PC機聯(lián)接，借助PC資源形成了強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、調節(jié)測試，一次點擊即可完成程序和與其對應微程序的鏈接裝載并自動彈出調節(jié)測試窗口，在主界面中開辟了程序和與其對應微程序的調節(jié)測試、模型機構造示意圖（點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)顯露數值流向、就地實時捕捉數值、地址、控制總線的各種信息，使調節(jié)測試過程極為生動形象。

1.3 實驗系統(tǒng)構成
CPTH+計算機數值數值構成原理實驗系統(tǒng)由實驗平臺、開關電源、系統(tǒng)三大部分構成。
實驗平臺上有寄存器組R0-R3、運算單元、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、結合邏輯控制器、拓展單元、總線連接口區(qū)、微動開關/指示燈、邏輯筆、脈沖源、管理單片機、24個按鍵、字符式LCD、RS232口。


--CPTH+ 超強型計算機數值數值構成原理與系統(tǒng)構造實驗箱

--CPTH+ 超強型計算機數值數值構成原理與系統(tǒng)構造實驗箱是上海-公司最新推出的一款功能強、功能好，系統(tǒng)硬件全部是一流的高功能計算機數值數值構成原理實驗儀設備，系統(tǒng)電子回路應用了多片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、運行圖表和多類幫助信息，使教學的過程輕松自如。
一、系統(tǒng)特別點
（1） 構造清晰、就地實時監(jiān)視器
各單元部位件全部以計算機數值數值構造模型布置，清晰明了，各寄存器、部位件均有 8 位數值指示燈顯露其二進制值，兩個8 段碼LED 顯露其十六進制值，清楚明了，兩個數值流方向指示燈，以直觀反映當前數值值及該數值從何處輸出，而又是被何單元接收的。這是該設備單獨創(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，也可就地實時監(jiān)控數值流狀態(tài)及正確與否,徹底改變了其它實驗設備為監(jiān)控狀態(tài)必須加入讀實操的不真實實驗方法，使得學生十分容易認識和理解計算機數值數值構成構造。實驗系統(tǒng)各部位件可以經過J1、J2、J3 座之間不一樣的連線結合，可實行各部位件單單獨的實驗，也可實行各部位件結合實驗，再經過與控制線的結合，就可構造出不一樣構造及復雜程度的原理性計算機數值數值。
（2）開放式設計
實驗系統(tǒng)的軟硬件對用戶的實驗設計設定有完全的開放特性。與眾不一樣的是:各實驗模型塊的數值線、地址線與系統(tǒng)之間的掛接是經過三態(tài)門，而不是其它實驗設備所應用的扁平連線方法，而數值線、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)了計算機數值數值作業(yè)步驟。需要強調指出的是：用"連線跨接"并不能說明其開放特性，而所謂的開放性應指的是運算器、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計。--CPTH+系統(tǒng)的運算器應用了代表現(xiàn)代科技的EDA 技術設計，隨機出廠時，已提供一套已裝載的方案，能實行加、減、與、或、帶進位加、帶進位減、取反、直通八種運算方法，若用戶不滿意該套方案，也可自行重新設計并經過JTAG 口下載。控制器微指定格式及定義可經過鍵盤和PC 機實行重新設計，從而產生與眾不一樣的指令系統(tǒng)。系統(tǒng)的數值線、地址線、控制線均在總線插孔區(qū)引出，并設計了40 芯鎖進插頭座，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 機上實行自動化設計。
開放式設計的特別點還在于，用戶可以設計自己的指令/微指令系統(tǒng)。系統(tǒng)中已帶有兩套指令/微程序系統(tǒng)，用戶可參照來設計新的指令/微程序系統(tǒng)。
（3）支持中斷實驗
應用最底層的器件設計而非有些設備所應用的包括器件 8259，從而讓學生可以從微程序層面上學習掌控把握中斷請求、中斷響應、中斷處置整理、中斷入口地址的產生、中斷服務程序及中斷返回（RETI）整個過程。專家指出："中斷"是單片機、微機、DSP 等學科中不可或缺的功能，故應在計算機數值數值原構成原理這門基礎學科中對其實行充分的學習掌控把握和實驗。
(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，顯露程序并調節(jié)測試實行的實操環(huán)境。結合邏輯控制器，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 機上實行自動化設計。微程序控制器和結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，經過實驗儀的開關寫入信號實行實驗，用LCD 及各部位件的8 個狀態(tài)LED，兩個LED 數碼管查看運行狀態(tài)和成果，手動實行實驗；
2、聯(lián)機方法——連PC 機，經過WINDOWS 調節(jié)測試環(huán)境及圖形方法實行更為直觀的實驗。在WINDOWS 調節(jié)測試環(huán)境中提供了功能強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系，也可在跟蹤器中，查看到當前狀態(tài)的說明及提醒；
3、脫機方法——不連PC 機，經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 數碼管查看運行狀態(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、立即數尋址、存儲器尋址；
（7）運算器和控制器應用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系是不容易的。而學生理解并運用時序關系則難上加難。而由于現(xiàn)代包括技術的迅猛發(fā)展，在實際作業(yè)中需要更多的運用邏輯解析工量具實行時序解析。 計算機數值數值構成原理與系統(tǒng)構造教學實驗系統(tǒng)具備高功能邏輯解析功能，老師可經過電化教學設備向學生現(xiàn)場展示指令與時序的關系，可讓學生在實驗時直觀地查看到指令與時序的關系，可有效的提升教學效果。
（8）豐富的調節(jié)測試手段，設定有單步、微單步、運行、暫停等功能。
（9）經過實驗儀或PC機鍵盤,在線動態(tài)修改寄存器、程序/微程序計數器、程序/微程序存貯器的內容。
（10）設定有系統(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，可以適應筆記本，臺式機等多種機型，運行環(huán)境為Windows2000/XP/ Win7/Win8系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)構成
系統(tǒng)由實驗主板、調節(jié)測試系統(tǒng)、內置開關電源構成。
應用數字電子回路設計"構成原理"，以便從最底層來展現(xiàn)"原理"之精髓，應用CPLD設計運算器和微程序控制器。
系統(tǒng)實驗主板有：寄存器組、運算單元、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、結合邏輯控制器、拓展座、總線插孔區(qū)、微動開關/指示燈、邏輯筆、脈沖源、MCS-51智能管理單片機、24個撥碼開關、4*6矩陣鍵盤、字符式LCD、RS232口、USB通訊口。
三、實驗項目
模型機模型塊實驗
（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）運算器實驗 （加、減、或、與、帶進位加、帶進位減、A取反、A輸出，共8種運算。）
（3）數值輸出實驗/移位門實驗
實驗1：數值輸出實驗
實驗2：移位實驗 （位左移；位右移）
（4）微程序計數器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）模型機綜合實驗（微程序控制器）
實驗1：數值傳送實驗/寫入輸出實驗
實驗2：數值運算實驗（加/減/與/或）
實驗3：移位/取反實驗
實驗4：轉移實驗
實驗5：調用實驗
實驗6：中斷實驗
實驗7：指令流水實驗
實驗8：RISC 模型機
（10）結合邏輯控制
實驗1：結合邏輯控制器
實驗2：用CPLD完成運算器功能
（11）設計指令/微指令系統(tǒng)
（12）模型機拓展實驗
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）為微程序或結合邏輯控制。

四、上位系統(tǒng)截圖
(1) 設定有微程序就地實時流程圖界面，可從微程序運行角度來查看和調節(jié)測試計算機數值數值指令運行過程。

(2) RISC構造模型計算機數值數值就地實時圖形調節(jié)測試界面。(調節(jié)測試時需調入RISC微指令系統(tǒng)和程序riscfile.mic)

（3）指令流水構造模型計算機數值數值就地實時圖形調節(jié)測試界面。(調節(jié)測試時需調入指令流水微指令系統(tǒng)和程序INSFILE2.mic)

(4) 重疊構造模型計算機數值數值就地實時圖形調節(jié)測試界面。(調節(jié)測試時需調入重疊構造微指令系統(tǒng)和程序INSFILE1.mic)

(5) 運算器、存儲器、控制器等計算機數值數值各部位件的就地實時動態(tài)圖形調節(jié)測試界面,豐富的調節(jié)測試手段，設定有單步、微單步、運行、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值流向，簡潔明了，生動形象。

(6)圖示幫助界面，點擊相應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：老師可經過電化教學設備向學生現(xiàn)場展示指令與時序的關系，可讓學生在實驗時直觀地查看到指令與時序的關系，可有效的提升教學效果。