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LG-CH16型 计算机组成原理实验箱
品牌：理工伟业 咨询电话：010-82827827 82827835
一、产品概述
LG-CH16型计算机组成原理实验箱及配套教学设备，由北京智控理工伟业科教设备有限公司自主研发生产，专为高校智能科学、计算机科学与技术、电子信息等专业《计算机组成原理》课程教学、课程设计、综合实训、毕业设计研发设计，可完整覆盖算术逻辑运算实验、存储器实验、总线控制实验等招标文件要求的全部实验教学项目，同时兼容8位基础模型机与16位FPGA扩展模型机分层教学，提供适配不同层次教学需求的实验支持，满足本科多层次教学需求。
二、整体硬件结构与箱体
（一）箱体结构：整机采用高强度铝合金框架+ABS塑料防撞包角，防磕碰、耐腐蚀、承重稳定，适配实验室长期频繁搬运的使用场景；整机集成内置开关电源，无外置笨重适配器，实验室布线整洁安全。
（二）通信接口：系统支持USB通信为主、RS232串口备用双通信模式，通过机身切换开关一键切换，直接与教学电脑联机交互，完全满足招标文件“系统和电脑采用USB通信”硬性要求。
（三）整机模块化设计：运算器、寄存器、存储器、控制器、总线、I/O模块独立分区布局，模块间全部采用标准排线快速插接连接，无需零散杜邦线，操作简便，有效降低学生接线故障的发生率。
三、硬件数据指标
（一）实验系统字长、总线、存储硬件指标
1.基础实验系统标准字长≥8位，搭载全功能8位ALU算术逻辑单元、8位通用寄存器堆、8位双向数据总线、8位地址总线；
2.内置8K×8位大容量静态RAM存储模块，独立配置专用指令寄存器IR、地址寄存器MAR，硬件电路全固化，无需额外拓展配件；
3.可配套16位扩展实验板（选配），搭载64K×16位高速存储器IDT71V016，支持16位CPU模型机拓展教学，兼容进阶课程设计。
（二）开放指令与微指令系统
系统采用全开放指令、微指令架构，硬件层面支持用户自定义机器指令及微指令编码；内置微程序控制、组合逻辑控制双模式切换开关，拨动开关即可切换控制逻辑，可完整开展CPU架构自主设计、模型机重构等综合性、设计性实验。
（三）硬件模块配置清单
整机集成全套模型机核心硬件单元：累加器A、暂存器W、8位ALU运算器、移位单元（直通/左移/右移）、R0-R3四组通用寄存器、中断向量寄存器、堆栈模块、程序计数器PC、地址寄存器MAR、指令寄存器IR、微程序存储器uEM、微地址寄存器UPC、三总线接口、40芯锁紧I/O扩展座；
外设配套：40路二进制输入开关、8路状态发光二极管、LCD液晶显示器、4×6矩阵键盘、逻辑笔、管理单片机AT89S52、数码管状态监视模块、30路逻辑分析波形观测接口；
拓展芯片：ISPLSI1032E逻辑切换芯片、EP1C6（12万门）FPGA主控芯片、GAL16V8译码芯片，支持硬件电路二次开发与重构。
（四）调试与观测硬件配套
1.每个硬件模块独立搭载数码管实时显示内部总线、寄存器数值，直观观测CPU运行数据流；
2.内置30路逻辑分析波形输出接口，可外接示波器实时观测指令时序、总线电平、控制信号时序；
3.LCD液晶显示屏支持通过实验仪本地/PC端键盘在线修改寄存器、程序计数器、微程序存储器及内存数据，调试操作便捷高效；
4.提供单步、微单步、连续运行、暂停四种调试运行模式，可适配分步教学、故障排查等多种场景需求。
四、配套教学软件系统
（一）数字器件仿真功能
软件内置74LS181算术芯片、74LS245总线收发器、74LS273寄存器等全系列通用数字器件仿真库，支持纯软件仿真搭建基础数字电路，无需启动硬件设备即可完成课前预习。
（二）基础实验仿真功能
全面支持所有基础仿真实验：全加器设计、8位运算器搭建、静态存储器读写、微程序控制器设计、简易模型计算机整机搭建等基础实验。
（三）综合性、设计性实验支撑
软件配套完整编译器、汇编程序调试工具，支持用户自主编写汇编指令、自定义微程序、设计专属CPU架构，可完成多维度综合性、创新设计类课程实验、课程设计及毕业设计，满足高校创新实训教学需求。
（四）软件特色功能
1.图形化动态数据流窗口，实时可视化展示取指、译码、运算、访存、写回全流程数据流向；
2.自动记录全部操作历史、指令运行状态，支持回溯调试；
3.支持程序本地保存、PC端一键下载至实验箱内存；
4.兼容Windows全系列操作系统，适配实验室主流教学电脑；
5.配套完整电子版实验指导书、实验例程、参考源码、教学PPT。
五、可完成全部实验教学项目
（一）基础8位机必做实验
1.运算器及设计实验
2.存储系统及设计实验
3.控制器及设计实验
4.系统总线与总线接口实验
5.模型计算机整机设计实验
6.输入、输出系统实验
7.多通路运算器和寄存器堆设计实验
8.自定义指令系统设计实验
（二）拓展进阶实验项目
1.UPC微程序计数器读写、自增、打入实验
2.PC程序计数器调试实验
3.微程序读写与修改实验
4.硬件中断、子程序调用实验
5.指令流水线、RISC精简指令集模型机实验
6.8255并行IO、8253定时器总线拓展实验
（三）16位FPGA拓展实验（选配扩展板）
1.16位ALU、16位寄存器组设计
2.16位程序计数器与大容量存储器调试
3.16位整机模型机综合设计
4.基于VHDL语言的CPU硬件开发实验
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