高职计算机原理实验课程的开发设计

1、高职计算机原理实验课程的开发设计高职计算机原理实验课程的开发设计1.概述本课程是计算机学科的一门专业根底实验课,它的目的是使学生理解计算机系统的硬件和软件构成方法,掌握其硬件系统中运算器、论文联盟.Ll.控制器、存储器、输入设备和输出设备的实现方法。培养学生分析和设计计算机各部件的才能,特别是动手才能,使学生做到理论与理论相结合、硬件与软件相结合,逐步到达能运用理论知识设计一些性能良好的指令系统,进步自行设计、调试、分析问题和解决问题的才能。本课程要做6个以上的实验,范围涉及计算机的5大部件,既有验证实验,又有综合实验。记录实验结果,编写实验报告。每学期实验课程完毕后进展实验课程的考试或考核。

2、实验课程是?计算机组成原理?课程教学内容的一个非常重要的环节。通过教学理论,首先,学生可以在实际操作中深化到计算机的内部,查看、测试各主要信号与部件的工作状态,亲手修改已实现的设计,增加自己的新设计,到达亲口尝梨的效果;其次,学生可以把理论知识与社会消费理论相结合,在实际工作中得到锻炼和进步,使学有所用。这样,一方面,可以进一步深化学生对理论知识的理解和掌握;另一方面,可以培养学生的实际动手才能,进步学生的学习兴趣,增强学生的创新意识。在这几年的教学理论中,我们发现了几点缺乏。但是局部学生理解才能有差异,在课堂上往往掌握的不太好,到了实验室面对实验箱经常不知所措,影响实验效果。假如有一个好的仿

3、真软件,老师在课堂上可以通过多媒体教学设备先模拟一下,让学生看到实验效果,那么实验的效果会好一些。本计算机组成原理示教板就很好的解决了这个问题。结合实际情况,在教学内容、教学方法和实验室的管理等方面提出了假设干改良方法。经过教学理论的检验,说明这些改良措施可以激发学生的学习兴趣,促进学生对理论知识的掌握与理解,进步学生的动手才能。2.设计思路本系统以AT89S52为控制核心;外扩11个8255芯片,接了256个LED发光二极管来模拟PU中的主要存放器;一个能显示8个16*16点阵汉字的显示屏,一片256K的FLASH芯片,用来储存一个标准的汉字库(HZK16);一片32k的随机储存器RA;1*

4、8键盘,用来选择哪种指令周期的执行以及执行该指令的方式是单步还是自动。系统面板有256个LED灯组成了一个完好PU的主要组成部件,各个存放器由16个LED灯组成,也就是16位存放器,LED灯亮表示该位为二进制数1,LED灯灭表示该位为二进制数0;粗大的红色箭头标明了数据、地址、控制信号的流向;上面是一个能同时显示8个汉字空间的16*16点阵显示屏,用来显示指令执行过程中的重要信息。PU要执行完一条指令,必需要经过取指、译码、执行这三大步,合起来成为一个指令周期;每完成其中一步,都有PU内部的很多存放器参与执行,所以我们只要理解了每一步的详细执行情况,就能理解到PU的各局部组成情况及其功能,详细

5、指令周期的执行情况。我们利用教材里涉及的一个简单程序,四种指令周期,设计这套计算机组成原理示教板。指令地址(八进制)指令内容(八进制)助记符020250000LA021030030ADD30022021031STAI31023140021JP21024000000HLT030000006031000040040 xxxxxx第一条指令LA的功能是将累加器清零,属非访内周期;第二条指令ADD的功能是实现加法,是一条直接访内指令;第三条指令STA实现存数操作,属间接访内指令;第四条指令JP的功能是程序转移,是程序控制指令。在这套示教板中,我们利用搭建的硬件电路和编写的程序,实现了上述四个指令周期的

6、详细执行情况,并配有文字说明。下面以第一条指令为例,介绍示教板的工作情况:我们把非访内指令周期LA的执行情况分成假设干小步,在条屏汉字显示的提示下一步一步运行,进而改写涉及的存放器的数据,详细步骤:1、汉字提示:非访内指令的执行;把储存器个单元赋初值2、汉字提示:取指,译码开场3、汉字提示:P赋初值20;把P存放器对应的LED赋20(八进制地址)4、汉字提示:P值送AR;把AR存放器对应的LED赋20(八进制地址)5、汉字提示:P值+1#;把P存放器对应的LED赋21(八进制地址)6、汉字提示:AR送DR;把DR存放器对应的LED赋20(八进制地址)7、汉字提示:DR送IR;把IR存放器对应的

7、LED赋20(八进制地址)8、汉字提示:ID对IR译码;9、汉字提示:这是LA指令;10、汉字提示:取指,译码完毕;11、汉字提示:执行指令阶段;12、汉字提示:控制信号送ALU;把ALU存放器对应的LED点亮13、汉字提示:ALU将A清零;把A存放器对应的LED赋0014、汉字提示:LA指令完毕;15、汉字提示:非访内指令完毕;通过这15步汉字提示和详细存放器的操作,我们可以很轻松的理解这条非访内指令的执行详情,详细理解PU的各局部组成及其功能。其他的指令执行情况跟第一条相似。3.硬件设计通过上面系统框图,整个系统是以AT89S52为核心,扩展了大量外围器件,还有一个条形显示屏。硬件方面主要有以下单元电路:系统译码和存储器电路:主要有74ls373和74ls138、AT29020、62256构成:详细分配:AT29020的地址:0000H-7FFFH,共分了8页62256的地址:8000H-FBFFH8255的地址:F00H-F5FH另外还有8255扩展板电路,LED接口板电路,键盘电路,单片机最小系统板等。4.软件设计完成了四个指令周期的分步演示,每个指令周期都有单步和全速两种运行方式;还有一个完好程序的运行!5.完毕语随着计算机技术和电子技术的飞速开展,计算机内部构造日趋复杂和庞大而且高度集成化,这使学生普遍感到?