、系统简介：

     计算机组成原理技术实验系统 FY-ZCYL-PRO，是“华为智能基座计划”课程配套使用实验教学设备，是一款集 X86、RISC-V、ARMv8 架构兼容设计的计算机组成原理和系统结构实验设备，采用软件仿真与硬件相结合的教学实验方式，用仿真的方法进行所有的课程实验预习，并在实际的硬件平台上验证仿真结果，这样可以让学生全面掌握《计算机组成原理》《体系结构》《数字逻辑设计》《微机接口》等多门课程的实验环境，以便学生对复杂的计算机控制器、运算器、存储器、CPU 等的工作原理更容易理解。

二、系统功能：

     同时实验系统采用 USB 接口的总线模拟机，并配合 DigiBlock 图形化 EDA 仿真软件开发环境,使学生可以快速设计搭建 CPU,学生旺可以通过虚拟仿真环境了解相应实验的技术细节，又可以通过虚拟总线映射到实验箱的物理总线，控制实验箱面板上的真实外设，观察实际硬件电路的运行结果，建立对实验的属性认识、实现“软硬一体化"的实验效果。

     系统搭配了国产芯片并采用软件仿真与硬件仿真相结合的方式，可以让学生全面掌握计算机原理与系统接口。硬件仿真采用 USB 接口的总线模拟机，并配合DigiBlock图形化EDA开发环境：学生既可以通过虚拟仿真环境了解相应实验的技术细节，又可以通过虚拟总线映射到实验箱的物理总线，控制实验箱面板上的真实外设，观察实际硬件电路的运行结果，建立对实验的感性认识。

三、系统特点：

• 支持国产FPGA芯片和Xilinx等核心处理器，多方面满足不同高校的教学使用需求。
• 可采用软件仿真与硬件仿真相结合的方式，支持软硬联调，加深理解提高实验效率和教学效果。
• 支持触摸屏显示动态结构示意图功能，配合计算机组成原理软硬联调实验，可在动态结构示意图中实时观测数据的流动及变化状态。
• 采用国产FPGA处理器。由实验开发底板(含核心板)实验拓展板、下载器及相关实验配件组成。
• 开放的软硬件设计，支持用户新建指令/微指令的系统设计。
• 控制器的有机结合，只需拨动选择开关，就可实现微程序或组合逻辑控制的切换。
• 提供多种指令系统，支持基本模型机、指令流水线，RISC模型机实验。
• 丰富的调试手段，具有单步、微单步、运行、暂停等功能。
• 提供联机调试软件，自带编译器、支持汇编语言源程序调试，图形化动态显示计算机结构模型的数据/指令流向,据作历史记录状态显示，方便用户查找历史记录。
• 所有课程实验项目都配备有DigiBlock仿真实验工程案例，师生更快上手。
• 完整的使用说明书和实验例程，学习更加事半功倍。
• 采用先进的计算机部件电路单元，及计算机结构设计。
• 按照典型实例优化布局，接插便利，电路原理展示清晰,直观明了。

四、系统实验案例：

4.1、计算机组成原理实验：

1.计算机数字表示实验（ASCII码，汉字字形码，奇偶较验码，海明校验码，CRC校验码）；

2.算术逻辑运算单元实验（补码加减法，先行进位加法，串行原码乘法，串行原码除法，并行原码乘法，并行原码除法，补码乘法）；

3.通用寄存器单元实验；

4.进位控制、通用寄存器判零实验；

5.存储器和总线实验（存储器容量扩展，存储器与CPU连接，）；

6.堆栈寄存器（FILO）实验；

7.同步FIFO实验；

8.异步FIFO实验；

9.控制器实验（微程序控制器存储与IO访问实验，微程序控制器逻辑运算实验；微程序控制器中断实验；硬布线控制器实验）；

10.指令部件模块实验；

11.时序与启停实验；

12.ARMv8架构三极模型机的总体设计（ARMv8指令集和汇编，ARMv8架构CPU程序控制，ARMv8架构CPU程序控制逻辑和算术运算，ARMv8架构CPU访存与IO，二级流水ARMv8架构CPU，三级流水ARMv8架构CPU）;

13.RISCV架构CPU实验（硬布线单周期RISCV架构，微程序版RISCV架构，硬布线版RISCV控制器，寄存器和存储器实验，运算器实验，程序跳转与中断实验，汇编程序示例）

4.2、数字逻辑实验：

1.Verileg编程与FPGA驱动外设练习实验;

1.1 HDMI显示实验；

1.2 UART回环实验；

1.3 4X4矩阵键盘实验；

1.4 仿无源蜂鸣器发声实验。

2.基本逻辑器件实验；

3.74系例分立集成电路实验;

4.常用组合逻辑实验；

5.触发器与寄存器实验;

6.计数器实验;

7.存储器实验;

8.时序逻辑实验；

9.状态机实验；

10.数字时钟实验（课程设计）；

11.交通灯（课程设计）；

12.序列检测器（课程设计）。

4.3、微机接口综合实验

1.汇编语言编程练习实验；

2.8086处理器实验；

3.8237直接存储器存取实验；

4.8251串行通信接口实验；

5.8253定时器/计数器实验；

6.8255 IO端口扩展实验；

7.8259中断控制实验；

8.DAC0832数模转换实验；

9.ADC0809模数转换实验；

10.十字路口交通灯BCD数码管倒计时实验；

11.直流电机与步进电机控制实验。

4.4、计算机硬件贯通实验和软硬联调实验

计算机硬件贯通实验，从数字逻辑到计算机组成原理到微机接口的贯通实验：在实验设计中，将“数字逻辑”、“计算机组成原理”和“微机接口”三门课程的教学和实验有机地贯通起来，自底向上进行一体化的实验设计；实验过程中，不仅使学生有效地掌握“数字逻辑”电路基础知识，又能为进一步学习下一门课程“计算机组成原理”或“微机接口”打下良好基础。

1。数字逻辑：组合逻辑实验、时序逻辑实验、存储器实验

2。组成原理：ALU运算器实验、存储器实验、控制器实验

3.汇编与接口：8086+8255+8253+8259+8237

4.5、华为“智能基座”计划计算机体系结构实验

1­）ARM-8架构CPU设计实验

2）流水线ARM-8架构CPU设计实验

3）RISC-V架构CPU设计实验

4）流水线RISC-V架构CPU设计实验

5）MIPS架构CPU设计实验

6）流水线MIPS架构CPU实验

7）输入输出IO系统实验

8）串口通信实验

9）键盘和数码管显示实验

（实验项目可根据相应教材定制）