PC5型现代计算机组成实验系统

（1）PC3的优势与特点如下：

★ 在计算机设计方面能强化专业特色。目前国内不少计算机专业本科生就业率堪忧，症结何在？事实上本科计算机专业的课程，高职高专中也类同；而本科电子、通信、自动化等专业也有同类课程；显然在职场上，前者待遇要求不高，后者专业特色明显，而计算机专业学生将处于不利地位。竞争世界，特色乃生存根本！目前计算机专业课程设置和实验内容殛需改革！

★ 规范而完整的配套教材。配套教材：《现代计算机组成原理》“十一五”国家级规划教材”,国家级精品教材，含教材配套教学课件和实验课件，示例丰富，多数基于SOC片上系统设计理念。

★ 满足现代计算机工程的必要条件。无论是传统8位验证性模型计算机设计，还是自主CPU设计，乃至32位嵌入系统设计，都能由单一FPGA实现，这与现代SOC片上系统设计技术相吻合。

★ 实验内容面向工程实际。这使学生不仅仅了解计算机的工作原理，更能自主设计，培养人才市场急需的自主创新型人才。

★ 能完成计算机体系结构相关实验。除能完成完整基于EDA的计算机组成实验外，还能完成计算机体系结构课程相关的实验。

★ 提供实现满足工程实际的IP核。如MAMTOR公司的8086/8088  8255 IP核,8051/8052核，ALTERA的32位NiosII核等，以现代全新的技术和方式完成实验与设计。

★ 能完成现代计算机组成原理课的前期课程及实验。即包括实现EDA技术与硬件描述语言教学实验的全部内容。

★ 将毕业设计内容与工程需求同就业需求相结合。使学生能与现代电子工程技术0接触，为毕业设计学生提供面向工程实际，自主设计和创新开拓的题目，使求职者拥有更雄厚的就业资本，使学生一跨出校门就拥有社会急需的竞争力。

（2）PC3配置与功能说明：

1）、USB-Blaster JTAG编程下载器；

2）、ByteblastMV和ByteblastII编程器一个；

3）、+/-12、5、3.3、2.5V、1.8/1.5V混合电压源；

4）、ADC、DAC实验模块；

5）、7寸800X480数字TFT彩色液晶屏，加4行X20字字符型液晶屏；；

6）、步进电机控制实验模块；

7）、FPGA/CPLD万能接插口（可接插来自不同FPGA器件公司的不同封装FPGA/CPLD适配板；

8）、Multi-task Reconfiguration电路结构；

9）、良好电磁兼容性的SX8200-J高速高密主板；

10）、含VGA、UART、PS/2、FPGA/单片机等接口；

11）、0.5Hz-50MHz标准时钟源；

12)、 4*4矩阵键盘,

13）、直流电机，含闭环转速控制系统，光电脉冲计数，提供光电脉冲硬件消抖动设计；

14）、isp单片机89S8253单片机，12KB isp Flash ROM，2KB ispEEPROM，10万次烧写周期；

15）、可重构型全数字DDS函数信号发生器功能模块等（多数功能指标可参考：“二、拓创DDS函数信号发生器”一节）

EDA5A适配板:

1）、CycloneII FPGA FPGA为200万门的EP2C35F484，4个PLL嵌入式锁相环，可倍频至400MHz，484脚BGA封装，10层PCB标准DIMM200插板；

2)、USB接口；

3）、用于FPGA掉电保护配置器件16M配置Flash，10万次重复编程次数，且可兼作软核嵌入式系统数据存储器；

4）、32MB SDRAM、1MB SRAM、8MB Flash；

5）、全彩色VGA控制模块与接口一个，8色VGA口一个；

6）、512KB SRAM之VGA显示缓存；

7）、以太网口；

8）、EPM3032A CPLD；

9）、1个RS232串口；

10）、PS/2键盘、PS/2鼠标接口；

11）、SD卡接口，可接1-2GB Flash；

12）、20MHz时钟源（可倍频到300MHz）1个，0.5Hz-50MHz多输出口的标准时钟源；

13）、语音采样口；

14）、立体声输出口；

15）、MIC模拟输入口；

16）、高速时钟口一个；

17)、180MHz转换时钟率双路高速10位DAC、50MHz单通道高速8位ADC、300MHz运放；

18）、此FPGA内可实现《现代计算机组成原理》书中的所有实验与设计项目；

19）、详尽的光盘资料，包括配套教学课件与实验指导的课件，实验示例等等。

注1、特别要注意一般实验系统中验证性实验及设计性实验的比例，且设计性实验的实现与现代电子技术的相关度。有的计算机组成实验系统虽也含有FPGA，但其给出的实验并不能将整个CPU、计算机模块，或嵌入式系统等装进单一FPGA中，无法形成SOC，故仍属传统验证性组成原理实验设备。

注2、现代计算机组成原理实验室建立，拓创负责全部培训：包括EDA基础、VHDL、QuartusII应用，SOPC、计算机模块/CPU设计，IP核应用等。

（3）拓创的现代计算机组成原理实验系统可完成如下5大类实验与设计功能：

☆ 计算机组成原理与计算机体系结构：1）基于EDA技术和HDL的计算机组成模块实验与设计。如：算术运算器、LPM_ROM、单双口RAM、FIFO实验、、FPGA外部RAM/Flash、微控制器时序电路、乘法累加器设计、程序计数器与地址寄存器、微控制器设计、总线控制、锁相环应用、嵌入式逻辑分析仪应用等等；2、使用EDA和HDL实现计算机系统，包括基于微程序控制的模型机的设计与实现；3、基于FPGA的片上系统（SOC）的MCS-51单片机IP核实验与设计；4、基于状态机的完整16位CPU设计；5、基于流水线构架的16位RISC CPU设计及计算机体系结构相关实验；6、基于FPGA的片上系统32位软核嵌入式系统软硬件设计；7、计算机系统创新设计与实验。

☆ EDA技术与硬件描述语言HDL类实验和设计。如移位相加硬件乘法器设计、采用流水线技术设计高速数字相关器、线性反馈移位寄存器设计、VGA图像显示控制器设计、直接数字式频率合成器(DDS)设计等实验。

☆ 基于单片FPGA的8086/8088/8255核的经典IBM计算机系统设计。由于8086/8088核的全兼容性，传统微机原理及微机接口实验中的C和8086汇编程序都能直接由该核运行，完成基于EDA技术的微机原理及微机接口方面的部分实验。

☆ 全国大学生电子设计竞赛培训及开发。能承担大学生电子设计竞赛中许多设计题目的培训任务，进一步强化计算机学生基于现代电子技术的硬件系统设计能力。               

☆ 基于MATLAB和DSP Builder的全硬件高速DSP系统实验和设计（需要增配多通道超高速ADC/DAC适配板）。

（4）现代计算机组成与设计实验调试途径：

☆ 时序仿真和功能仿真：基于QuartusII，可完成软硬件联合调试的Timing /Functional Simulation，延时精度小于1ns 。

☆ 嵌入式逻辑分析仪测试：基于QuartusII，可使用嵌入式逻辑分析仪SignalTapII对CPU内部的任何信号节点和总线数据进行实时测试和观察，信号通过实验系统配置的USB-Blaster送到PC机屏幕观察。也可软硬件同步观察。

☆ 在系统RAM/ROM测试：基于QuartusII，使用In-System Memory Content Editor对FPGA中CPU的ROM/RAM下载程序代码，并实时观察CPU运行过程中数据RAM中的内容变化，并实时编辑。这是调试CPU工作软件的一种有效方法。

☆ 利用实验系统上的液晶屏、数码管、发光管和各类信号源等进行调试和观察。