COP2000计算机组成原理实验系统
第一章 性能特点
COP2000计算机组成原理实验系统主要是为配合讲授与学习《计算机组成原理》课程而研制的。与其它产品相比，具有以下特点：
1.1 硬件先进特点
1. 实时监视器
各单元部件都以计算机结构模型布局，清晰明了，各寄存器、部件均有 8位数据指示灯显示其二进制值，两个 8段码 LED显示其十六进制值，清楚明了，两个数据流方向指示灯，以直观反映当前数据值及该数据从何处输出，而又是被何单元接收的。这是该产品独创的“实时监视器”,使得系统在实验时即使不借助 PC机，也可实时监控数据流状态及正确与否，彻底改变了其它实验设备为监控状态必须加入读操作的不真实实验方法，使得学生十分容易认识和理解计算机组成结构。实验系统各部件可以通过 J1、J2、J3座之间不同的连线组合，可进行各部件独立的实验，也可进行各部件组合实验，再通过与控制线的组合，就可构造出不同结构及复杂程度的原理性计算机。
2. 开放式设计
实验系统的软硬件对用户的实验设计具有完全的开放特性。与众不同的是：COP2000各实验模块的数据线、地址线与系统之间的挂接是通过三态门，而不是其它实验设备所采用的扁平连线方法，而数据线、地址线是否要与系统连通，则由用户连线控制，这样，就真实的再现了计算机工作步骤。需要强调指出的是：用“连线跨接”并不能说明其开放特性，而所谓的开放性应指的是运算器、控制器及微程序指定的格式及定义能否进行修改和重新设计。COP2000系统的运算器采用了代表现代科技的EDA技术设计，随机出厂时，已提供一套已装载的方案，能进行加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式，若用户不满意该套方案，也可自行重新设计并通过JTAG口下载。控制器微指定格式及定义可通过键盘和PC机进行重新设计，从而产生与众不同的指令系统。
系统的数据线、地址线、控制线均在总线插孔区引出，并设计了40芯锁进插座，供用户进行RAM、8251、8255、8253、8259等接口器件的扩展实验。
系统提供的两种控制器之一的组合逻辑控制器已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用CPLD工具在PC机上进行自动化设计。对于不熟悉EDA语言的用户，可利用COP2000调
试环境中的图形表格组合自动产生EDA语言，然后在CPLD工具下载入大规模逻辑器件中，对于熟悉EDA的语言的用户，则还可直接利用ABEL或VHDL进行重新设计。其开放程度非一般设备所及。
开放式设计的特点还在于，用户可以设计自己的指令/微指令系统。系统中已带三套指令/微程序系统，用户可参照来设计新的指令/微程序系统。
3. 万用汇编器
用户可以自定义指令/微指令系统，COP2000软件可以对用户自己定义的汇编助记符进行编译，自动生成代码/微代码。实验系统出厂时提供了完善的指令系统：
算术运算：ADD、ADDC、SUB、SUBC
逻辑运算：AND、OR、CPL
赋值运算：MOV
转移指令：JMP、JC、JZ
调子程序：CALL、RET
中断指令：INT、RETI
端口输入输出：IN、OUT
外部设备输入输出：READ、WRITE
其中的输入输出指令：IN、OUT，模仿CPU的端口的输入输出，外部设备输入输出指令：READ、WRITE，可用来访问外设，这两条指令有否直接决定其能否进行接口器件的实验。若没有则表明其无法进行完整模型机实验。
很多实验机还不支持子程序调用、返回指令CALL、RET。我们知道在调用子程序时涉及到压栈、退栈的概念，这在COP2000实验仪中可从微程序层面上十分形象的观察整个执行过程。
4. 完善的寻址方式
累加器寻址：如CPL A
寄存器寻址：如 MOV A，R0
寄存器间接寻址：如 MOV A，@R0
立即数寻址：如 MOV A，#12H
存储器寻址：如 MOV 34H，A
5. 支持中断实验
采用最底层的器件设计而非有些产品所采用的集成器件8259，从而让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回（RETI）整个过程。
专家指出：“中断”是单片机、微机、DSP等学科中不可或缺的功能，故应在计算机原组成原理这门基础学科中对其进行充分的学习和实验。
6. 两种控制器方式
系统提供两种控制器方式，即微程序控制器和组合逻辑控制器。在微程序控制器中，系统能提供在线编程，实时修改程序，显示程序并调试进行的操作环境。组合逻辑控制器，已
下载有一套完整的实验方案，用户也可使用CPLD工具在PC机上进行自动化设计。对于不熟悉EDA语言的用户，可利用COP2000调试环境中的图形表格组合自动产生EDA语言，然后在CPLD工具下载入大规模逻辑器件中，对于熟悉EDA的语言的用户，则还可直接利用ABEL或VHDL进行重新设计。其开放程序非一般设备所及。计算机的工作原理
微程序控制器和组合逻辑控制器两种类型都有流水和非流水两种方案。
7. 三种工作方式
（1）“手动方式”——不连PC机，通过COP2000实验仪的键盘输入程序、微程序，用LCD及各部件的8个状态LED，两个方向LED观察运行状态和结果，手动进行实验；
（2）“联机方式”——连PC机，通过WINDOWS调试环境及图形方式进行更为直观的实验。在 WINDOWS调试环境中提供了功能强大的逻辑分析和跟踪功能，既可以以波形的方式显示各逻辑关系，也可在跟踪器中，观察到当前状态的说明及提示；
（3）“模拟方式”，不需实验仪，仅需计算机即可进行实验。
8. 强大自检功能
系统设计强有力的自检功能，能自动检测各部件的工作正确与否，并可定位、提示存在问题的部分，并在LCD上精确提示。
9. 适当的集成度
计算机组成原理如何解决集成度的问题是各厂家所深感矛盾的难题。伟福公司利用“软件硬化，硬件软化”技术对其进行了适度的分配：运算器、组合逻辑控制器利用大规模可编程逻辑器件实现，其它部件则采用通过逻辑器件实现。这就既可让一般学生利用现有的逻辑知识去认识计算机原理，也可让熟练的学生进行更高层次的开发实践。
10. 完善的保护措施
随机提供了高性能的开关稳压电源，系统中多次采用了抗短路，防过流的设计方法，使其具备良好的稳定性。深入考虑了学生实验的一般特点。

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