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自动购彩软件下载: 新型現代組成原理實驗開發系統

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什么足彩软件好 www.psqlmz.com.cn 隨著電子技術的發展,核心技術已經愈來愈集中在集成電路芯片和軟件之中,其中CPU和OS設計技術是最為核心的技術。特別是高性能計算機技術一直是衡量國家實力的一個重要標志。美國的高校本科計算機專業中都無一不是安排了CPU硬件設計方面的課程和實驗內容。例如麻省理工學院的一門相關課程就是《計算機系統設計》。學生在實驗課中,須自主完成ALU、單指令周期CPU(single cycle CPU)、多指令周期CPU,乃至實現流水線32位MIPS CPU和Cache的設計;Stanford大學計算機系的本科生也有相似的課程和實驗,即《計算機組成與設計》課。實驗要求學生以各自獨立的形式,用硬件描述語言自主實現CPU、VGA顯示控制??櫚冉涌?,最后實現于FPGA中,并完成軟硬件調試。此外,如University of California和Berkeley和Brigham Young University等學校在基于FPGA的超級計算機研制方面也有大量成果。

然而我國高校計算機專業對等課程的教學情況總體而言不容樂觀。盡管也通常包含了《計算機組成原理》的課程,但調研表明,多數學校僅將此課程定位在計算機模型認知的層面上;而在實驗與實踐方面,此課程的實驗則主要是完成由分離元件構成的簡單模型CPU的驗證性實驗,根本談不上與實際工程相聯系的設計,更沒有國外高校類同的自主創新型CPU設計任務,以及與現代計算機系統硬件設計工程相吻合的教學與實踐內容。這導致了國內大多數計算機專業人才知識結構一直存在的“偏軟怕硬”的缺陷。

針對這一情況, 科學出版社就于2007年就推出了《現代計算機組成原理》一書,潘松等教授編著。該教材后被評為國家級精品教材(上圖。在當年國內高校所有專業教材中,評選出的218種教材中,該書是唯一涉及計算機組成原理的教材)?!斷執撲慊槌稍懟返詼媯ㄉ賢?。2013年)提供了基于現代計算機設計技術的關于CPU和計算機系統硬件設計理論和設計技術方面較完整和豐富的內容。其中有基于單片FPGA硬件平臺的微程序控制模式的8位CISC模型計算機原理和設計技術;16位實用CISC CPU的基本原理、設計技術和創新實踐指導;基于流水線技術的RISC CPU設計技術;基于32位OpenRISC1200處理器系統的SOC構建和應用設計以及基于經典處理器的8051CPU核與8088/8086 CPU核構建SOC(System Of a Chip)系統的基本理論和設計技術。對應每一章,還提供了有針對性的實驗與實踐項目,甚至包括激發學習者創新意識和培養創新能力的CPU創新設計競賽項目。

近些年中,認可并實踐此教材基本教學理念和教學實驗內容的高校不斷增加,其中許多高校的計算機專業選擇此書作為教材或選擇教材中提到的FPGA實驗系統來完成對應的硬件實驗;這些學校有西安交大、西北大學、中國人民大學、吉首大學、哈工大、北航、中國民航大學和南郵、大連理工等三十余所高校。最難得的是,最早加入這一教改行列的學校竟然是一所外語學校,即廣州外語學院。該校有關老師對于外語專業學生兼修計算機軟件技術和基于FPGA的計算機硬件設計技術在拓寬就業口徑,提高就業率方面所表現出的優勢有很高的評價。

利用QuartusII軟件的強大功能:










利用QuartusII的In-System Sources and Probes實時測試載入FPGA中的8位模型機執行指令的波形其中的M、uA、RAM、BUS、WE分別是微指令、微地址、存儲器、總線數據、RAM寫允許等信號



利用嵌入式邏輯分析儀對載入FPGA中的16位CPU的運行情況進行實時測試的波形和數據


對于加法指令和存數指令在16位CPU中的執行情況的仿真波形片段



型號:KX-CPD4S

第一部分:核心板

1、CycloneIV型FPGA EP4CE55F484腳 。含55856個可編程邏輯宏單元,2396160個SRAM存儲單元、4個鎖相環。

2、16M FPGA專用配置存儲器EPCS16。

4、64 MB SDRAM.支持8位和16位總線。

5、64 MB FLASH 串行存儲器。

6、TF卡接口

7、5個單脈沖式開關

8、8個撥動式開關

9、揚聲器。

10、220MHz有源晶體振蕩器。用于驅動FPGA中的4個鎖相環。

11、VGA接口及其適配電路。

12、PS/2 鼠標/鍵盤接口。

13、點陣和字符液晶接口。

14、兩組共80芯擴展接口。

15、語音輸入、輸出處理接口


第二部分:主系統


1、KX_USB-Blaster2型雙功能編程器:(1)USB-Blaster編程下載功能(支持AS、PS、JTAG模式):1、對FPGA/CPLD進行配置或編程;2、對配置器件EPCSx編程;3、訪問和編輯FPGA內部RAM;4、調試Nios2,完成SOPC設計;5、支持SignalTapII 嵌入式邏輯分析儀。

(2)USB到UART串行通信轉換:1、通過USB與FPGA串行通信,實現PC與FPGA的串行通信,且無需RS232電平轉換;2、通過USB與單片機的串行通信,實現PC與通用單片機的UART串行通信;3、通過USB對STC等系列單片機進行直接編程開發,無需電平轉換。

2、多功能重配置型高效率實驗控制電路。主系統板上含有Multi-task Reconfiguration(多功能重配置結構)控制電路。該電路結構能僅通過一個鍵的控制,實現純電子方式切換,選擇十余種面向不同實驗需要的針對FPGA目標芯片的硬件電路連接結構。

3、FPGA中運行多種經典實用處理器IP核。系統允許在核心板的大規模FPGA中運行多種經典實用軟硬處理器IP核,包括:(1)基于微指令的8位模型處理器、(2)基于狀態機指令控制結構的16位實用處理器、(3)基于精簡指令流水線結構的16位處理器(4)8051軟核處理器(基于商業級全兼容MCS-51單片機IP核。利用此核,實驗者可以實現傳統單片機實驗系統無法達到的SOC(片上系統)設計。即將單片CPU、RAM、ROM以及其它各類接口電路??檣杓圃諭黃現PGA中、(5)32位軟核NiosII Gen2嵌入式系統處理器。

4、5功能智能邏輯筆:可顯示高電平、低電平、中電平、高阻態、脈沖信號。注意有“高阻態”測試功能。

5、獨立的標準時鐘頻率20個。20M~0.5HZ,從低到高20組時鐘可供選擇(對于初學者多頻可選很重要)。

6、電源有自動?;さ?5V,+12V、-12V、、+3.3V、2.5V+、1.2V。

7、8個LED放光二級管,8個撥碼開關,揚聲器。

8、DDS信號輸出口及幅度、偏移調諧。

9、6個標準可擴展IO十芯座,1個十四芯座;4組可擴展??樽?,1個可擴展DDS??樽?、一個可擴展7寸彩屏液晶座;

10、CPLD3032

11、含掃描的智能譯碼電路???,12個按鍵、其中按鍵可切換成脈沖式、高低電平式、輸出4位二進制式電路模式,8數碼可切換成直通非譯

碼動態掃描式、智能BCD譯碼、16進制譯碼;16個發光二極管;


第三部分:擴展???/span>


???:4X4+8個單脈沖綜合鍵盤???/span>

???:字符型液晶顯示屏

???、4X4+8個單脈沖綜合鍵盤???/span>

???、128*64液晶顯示???br/>

???、32位輸出顯示HEX???/span>

???/span>4、32位輸入顯示HEX???/span>

第四部分:實驗內容

組成原理實驗基于FPGA單片完成)

算術ALU運算器、可完成8位加法,減法等及邏輯運算功能;

帶進位ALU運算器實驗;

基于FPGALPM_ROM;

單雙口LPM_RAM;

LPM_FIFO定制讀寫實驗;

微控制器時序電路;

程序計數器PC與地址寄存器AR實驗;

地址寄存器實驗;

微控制器設計;

微指令控制器實驗;

微地址寄存器電路實驗;

微地址譯碼器實驗;

總線控制;

移位運算器實驗;

連續節拍發生器實驗;

單步節拍發生器實驗;

單步/連續節拍發生器實驗;

鎖相環應用;

嵌入式邏輯分析儀應用等等;

8位模型機的設計與實現;

基于狀態機的完整16CPU設計;

8051核單片機實驗:

●8051核基本用法

8051_74164_65串進出

●8051_RAM讀寫

●8051_4通道PWM發生器

●8051_等精度頻率計

●8051_128*64點陣液晶字符

第七部分、提供的軟件資源

1、資質證書

   (1)杭州市高校技術企業

   (2)多任務重配置技術專利

   (3)16CPU設計專利

   (4)ATERA頒發的“終身成就獎”

   (5)科學出版社頒發的“優秀作者獎”

1、基本軟件:1)Quartus II 9.0/13.1;2)8051單片機IP核;3)Nios II軟件;

2、實驗配套資源:提供相關的實驗指導書,組成原理實驗指導書、提供相應PPT課件、PDF教學文檔等。提供擴展板原理圖。實驗指導書及其電子版。

3、配套教程 潘松 教材

   (1)科學出版社《EDA技術實用教程》Verilog/VHDL《現代計算機組成原理》

   (2)清華大學出版社出版的《EDA技術與VHDL/VerilongHDL》(可自行訂購)。

   (3)清華大學出版社出版的《現代計算機組成原理》(可自行訂購)。



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