[發(fā)明專利]一種《計(jì)算機(jī)組成原理》仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810060959.9
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101261783A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉均
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的《計(jì)算機(jī)組成原理》課程配套的實(shí)驗(yàn)手段主要有：

(1)、硬件實(shí)驗(yàn)儀形式：用電路組成的計(jì)算機(jī)模塊。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對電路提供操作，得到實(shí)驗(yàn)效果。當(dāng)前高校教學(xué)大多數(shù)采用此種方式。

問題和缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須購買實(shí)驗(yàn)儀器，價(jià)格較貴，實(shí)驗(yàn)儀器維護(hù)費(fèi)用高。實(shí)驗(yàn)儀器故障會影響教學(xué)效果。

(2)、硬件實(shí)驗(yàn)儀和軟件程序結(jié)合形式：用電路組成的計(jì)算機(jī)模塊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對電路提供操作，得到實(shí)驗(yàn)效果，同時用配套的軟件從硬件實(shí)驗(yàn)儀上獲得數(shù)據(jù)，在軟件界面上顯示實(shí)驗(yàn)效果。這種方式界面直觀。有些高校采用此種方式。

問題和缺點(diǎn)：軟件必須依賴硬件實(shí)驗(yàn)儀使用，在實(shí)驗(yàn)儀故障時，無法使用。問題和缺點(diǎn)同第一種方式。

(3)、純軟件仿真形式：用軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)硬件模塊的功能，用戶在軟件界面上對虛擬的硬件操作，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種方法沒有硬件實(shí)驗(yàn)室投資費(fèi)用和維護(hù)問題，操作簡單，界面直觀，可以保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。當(dāng)前還沒有此類完整產(chǎn)品。有些高校教師開發(fā)了仿真某一模塊(如運(yùn)算器硬件)的軟件，但是沒有仿真一臺計(jì)算機(jī)的完整產(chǎn)品。

問題和缺點(diǎn)：只有一部分模塊的仿真，仍然需要借助實(shí)驗(yàn)儀，成本高、且不能輔助解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)的全部要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有的《計(jì)算機(jī)組成原理》實(shí)驗(yàn)設(shè)備的成本高、不能輔助解決教學(xué)實(shí)驗(yàn)的全部要求的不足，本發(fā)明提供一種降低成本、有效輔助教學(xué)實(shí)驗(yàn)的全部要求的《計(jì)算機(jī)組成原理》仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種《計(jì)算機(jī)組成原理》仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括單模塊實(shí)驗(yàn)仿真子系統(tǒng)和整機(jī)實(shí)驗(yàn)仿真子系統(tǒng)，所述單模塊實(shí)驗(yàn)仿真子系統(tǒng)包括寄存器組模塊仿真單元、通用寄存器發(fā)模塊仿真單元、運(yùn)算器模塊仿真單元、存儲器和總線模塊仿真單元、指令部件仿真單元、微程序控制器模塊仿真單元和時序和啟停模塊仿真單元，所述單模塊實(shí)驗(yàn)仿真子系統(tǒng)包括：初始化模塊，用于設(shè)置各個對象是否可見，設(shè)置變量初始值，所述對象包括硬件芯片、操作開關(guān)和模塊間信息通道，所述變量包括硬件芯片值、操作開關(guān)的信號值、信息通路上信號值、操作開關(guān)代表的控制信號含義、信息傳輸?shù)姆较颍婚_關(guān)按鈕檢測模塊，用于在flash中按鈕元件為自動檢測，會激發(fā)動作，在該動作中編寫代碼，判斷是數(shù)據(jù)開關(guān)還是控制信號開關(guān)；數(shù)據(jù)開關(guān)操作模塊，用于顯示數(shù)據(jù)輸入到實(shí)驗(yàn)?zāi)K的信息流動動畫，并將數(shù)據(jù)開關(guān)值賦值給模塊硬件芯片值；

開關(guān)動作操作模塊，用于根據(jù)該模塊信號的定義，判斷控制信號對實(shí)驗(yàn)?zāi)K是否有效，如有效，則執(zhí)行模塊的功能代碼，完成要求的功能。若不是，則模塊不運(yùn)行；所述整機(jī)實(shí)驗(yàn)仿真子系統(tǒng)包括：

初始化模塊，用于初始化整機(jī)界面上所有對象及變量；

運(yùn)行模式識別模塊，用于檢測運(yùn)行按鈕，判斷是按下微單步按鈕還是全速按鈕，設(shè)置運(yùn)行模式標(biāo)志變量；

取指令模塊，用于將值賦值給內(nèi)存當(dāng)前地址值，根據(jù)內(nèi)存當(dāng)前地址值查內(nèi)存數(shù)據(jù)數(shù)組，得到內(nèi)存當(dāng)前數(shù)據(jù)值，將此值傳送到指令寄存器；內(nèi)存當(dāng)前地址值、內(nèi)存當(dāng)前數(shù)據(jù)值、指令寄存器值用顯示燈顯示；

分析指令模塊，用于根據(jù)指令寄存器的值查表得到該指令對應(yīng)的微程序的微地址，把微地址作為微程序存儲器數(shù)組的下標(biāo)，查找到微程序的第1條微指令，微指令中的代碼即為各模塊的控制信號，根據(jù)微指令代碼，給涉及到的模塊送控制信號，模塊根據(jù)控制信號完成相應(yīng)的功能；顯示燈顯示微指令值、微地址值、各模塊控制信號燈值；

執(zhí)行指令模塊，用于根據(jù)取得的微指令，給各單模塊剪輯傳送控制信號，即各單模塊剪輯得到控制信號組合，若控制信號有效，則該模塊實(shí)現(xiàn)自身的功能，執(zhí)行結(jié)果體現(xiàn)在硬件芯片的變量中。

作為優(yōu)選的一種方案：所述的寄存器組模塊仿真單元、通用寄存器發(fā)模塊仿真單元、運(yùn)算器模塊仿真單元、存儲器和總線模塊仿真單元、指令部件仿真單元、微程序控制器模塊仿真單元和時序和啟停模塊仿真單元采用flash?Actionscript_開發(fā)，發(fā)布為HTML形式，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組織采用HTML超鏈接形式連接。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：系統(tǒng)單機(jī)版開發(fā)平臺為Macromedia?flash?8。用HTML超鏈接形式將各實(shí)驗(yàn)組織在一起。本系統(tǒng)不需在計(jì)算機(jī)上安裝，可直接運(yùn)行。運(yùn)行環(huán)境為有flash?player插件的瀏覽器(IE?6以上版本自帶該插件)。本發(fā)明系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)版開發(fā)平臺為Macromedia?flash?8，ASP。系統(tǒng)需要IIS環(huán)境才可運(yùn)行。