[實用新型]一種計算機組成原理的實驗裝置

無效

• 申請號: 01202341.8
• 申請日: 2001-02-23
• 公開（公告）號: CN2495004Y
• 公開（公告）日: 2002-06-12
• 發明（設計）人: 白中英;楊春武;覃健誠;馮一兵;許嘉林
• 申請（專利權）人: 清華同方股份有限公司
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02;G09B25/00
• 代理公司: 北京清亦華專利事務所
• 代理人: 羅文群

本實用新型涉及一種計算機組成原理的實驗裝置，屬計算機教學實驗儀器技術領域。

計算機組成原理是大學很重要的一門基礎課。目前市場上該課程的實驗裝置有若干種。例如，清華同方股份有限公司生產的TEC-2計算機組成原理實驗系統。這些市場上現有的實驗裝置的基本數據通路中，主存儲器采用普通的單端口存儲器，數據通路只支持一條數據總線；控制器采用許多中、小規模器件組成，控制器內部的信號采用印制板上的印制導線連接；控制器和數據通路之間的信號(包括控制器送往數據通路的信號和數據通路送往控制器的信號)連接采用固定連接方式，一般用印制板上的印制導線實現。

這些計算機組成原理實驗裝置存在以下缺點：

1、由于數據通路內部僅有一條數據總線，因此不能進行流水實驗。

2、由于控制器采用中、小規模器件實現，控制器和數據通路通過印制板上的印制導線固定連接，控制器無法被替換，學生無法進行常規硬布線控制器設計和流水硬布線實驗。

本實用新型的目的是設計一種計算機組成原理的實驗裝置實驗，以便在該實驗裝置上實現流水實驗和常規硬布線控制器設計實驗。

本實用新型設計的計算機組成原理的實驗裝置，由數據通路和控制器組成，數據通路和控制器之間由可插拔的導線連接，所述的數據通路包括主運算器、兩個帶多路開關的數據寄存器、兩個三態門、寄存器堆、暫存寄存器、雙端口存儲器、左地址寄存器、帶多路開關的右地址寄存器、一個帶三態門的中斷地址寄存器、程序計數器、輔運算器、帶多路開關的操作數寄存器和指令寄存器。上述各部分的連接關系為：從程序計數器取出的指令地址，送往帶多路開關的右地址寄存器，根據該寄存器提供的指令地址，從雙端口存儲器右端口取出指令送往指令總線，指令寄存器接收指令總線上的指令，并把它保存在指令寄存器中；指令寄存器中的指令操作碼送往控制器，控制器根據該操作碼產生本指令操作所需的各種控制信號；指令寄存器中的指令操作數送往寄存器堆，并根據上述控制信號，從寄存器堆中取出指令操作數指定的兩個運算操作數，分別送往兩個帶多路開關的數據寄存器寄存；主運算器根據控制器送來的控制信號，對兩個操作數進行運算；運算數據結果送往數據總線，并通過數據總線，寫入雙端口存儲器中，或先送暫存寄存器保存，然后寫入寄存器堆中的由指令操作數指定的寄存器中；運算標志結果送控制器，以產生控制信號；寄存器堆中讀出的一路數據送往一個帶多路開關的數據寄存器，同時通過三態門送往數據總線，并通過數據總線送往左地址寄存器，作為雙端口存儲器的地址，根據該地址，從雙端口存儲器左端口讀出的數據送往數據總線，通過數據總線送往暫存寄存器寄存，然后寫入寄存器堆中由指令的操作碼指定的寄存器；指令寄存器中的指令操作數同時送往帶多路開關的操作數寄存器保存，輔運算器根據操作數寄存器的值和程序計數器的值計算新的程序計數器值，并送往程序計數器保存，供取下一條指令使用；程序計數器中的指令地址同時送往帶三態門的中斷地址寄存器，供中斷時保存中斷地址使用，中斷地址通過三態門送往數據總線；數據開關的值經三態門送往數據總線，并通過數據總線，將此值同時送往兩個帶多路開關的寄存器、暫存寄存器、雙端口存儲器右端口的數據線、左地址寄存器、帶多路開關的右地址寄存器以及帶多路開關的操作數寄存器，供置數使用。

采用本實用新型的計算機原理實驗裝置，實現了現有的實驗裝置不能完成的流水實驗。在新的實驗裝置上，學生可根據本實用新型提供的數據通路設計出自己的常規硬布線控制器或者流水硬布線控制器。通過自己設計控制器和進行流水實驗，加深了學生對計算機組成原理和計算機系統結構的理解。這對于提高計算機組成原理課程和計算機系統結構課程的教學質量都有很大幫助。

附圖說明：

圖1是已有技術的數據通路框圖。

圖2是本實用新型設計的數據通路框圖。

下面結合附圖，詳細說明本實用新型的內容。

從圖1所示的結構圖中可以看出，已有技術的數據通路中使用的是普通的單端口存儲器，只有一條數據總線，沒有單獨的指令總線，控制器由許多中、小規模器件構成，控制器和數據通路之間采用印制板上的印制導線連接，控制器不能被替換。

而本實用新型設計的如圖2所示的結構中，數據通路部分按流水要求進行設計，由運算器、存儲器和指令寄存器等構成的數據通路使用數據總線和指令總線兩條內部總線而不是單一的數據總線。采用支持雙總線的雙端口靜態存儲器而不是單端口的靜態存儲器。

圖2中，U1是主運算器，對數據A和B進行加、減、與、或、乘、除等運算，運算得到的數據結果送往數據總線。運算得到的標志結果(例如進位標志位)送往控制器。