新一代計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)！
口袋型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是新一代計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它采用了全新的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，使得它硬件成本低、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)，而且功能強(qiáng)大、靈活性和適應(yīng)性都非常強(qiáng)。
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括口袋實(shí)驗(yàn)板和虛擬實(shí)驗(yàn)軟件兩部分?？诖鼘?shí)驗(yàn)板僅有信用卡大小，采用Altera Cyclone IV E系列EP4CE6E22C8芯片，實(shí)驗(yàn)板沒(méi)有開(kāi)關(guān)、按鍵等操作元件，需要通過(guò)配套軟件的虛擬實(shí)驗(yàn)界面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。
口袋實(shí)驗(yàn)板適合于提供給學(xué)生個(gè)人，不受實(shí)驗(yàn)室時(shí)間限制地完成實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行課外拓展。
基本功能
可完成“數(shù)字邏輯”和“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的邏輯電路實(shí)驗(yàn)；
可完成“計(jì)算機(jī)組成原理”和“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”課程的CPU實(shí)驗(yàn)；
實(shí)驗(yàn)過(guò)程可視化：在虛擬實(shí)驗(yàn)板上操作，以信息流方式顯示CPU的指令執(zhí)行過(guò)程；
支持用戶自定義實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自定義虛擬實(shí)驗(yàn)板、自定義CPU數(shù)據(jù)通路。
配套《計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐教程》由清華大學(xué)出版社出版發(fā)行（肖鐵軍主編，ISBN：9787302382805），包括10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如運(yùn)算器、高速緩存、微控制器、中斷系統(tǒng)等）和2個(gè)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目（CPU設(shè)計(jì)、微程序設(shè)計(jì)）。
主要特點(diǎn)
基于FPGA的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，便于和課堂教學(xué)相配套，改變課堂講一套、實(shí)驗(yàn)做另外一套的狀況。既可以支持設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，也可用設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行原理驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，便于實(shí)施多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
不僅具有真實(shí)感的虛擬實(shí)驗(yàn)板，并且獨(dú)創(chuàng)基于原理圖的虛擬實(shí)驗(yàn)板，使學(xué)生將注意力集中在實(shí)驗(yàn)原理上，無(wú)需將精力消耗在開(kāi)關(guān)等元件與原理的對(duì)應(yīng)上，提高實(shí)驗(yàn)效率。系統(tǒng)提供虛擬實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)工具，用戶可為自己的實(shí)驗(yàn)定制虛擬實(shí)驗(yàn)界面。
學(xué)生所有的操作都是在計(jì)算機(jī)的虛擬界面上完成，甚至不需要實(shí)驗(yàn)板具有實(shí)際的開(kāi)關(guān)按鍵、指示燈數(shù)碼管等元件，從而極大地降低了實(shí)驗(yàn)板的故障率和日常維護(hù)成本。
模型機(jī)實(shí)驗(yàn)可動(dòng)態(tài)顯示實(shí)驗(yàn)CPU的運(yùn)行狀態(tài)。CPU內(nèi)部狀態(tài)通過(guò)調(diào)試電路傳遞到用戶界面，以數(shù)據(jù)記錄和圖形化兩種形式顯示。高亮顯示當(dāng)前有效的控制信號(hào)、變化的數(shù)值以及信息流動(dòng)，方便學(xué)生調(diào)試設(shè)計(jì)，加深對(duì)指令執(zhí)行過(guò)程的理解。也可用于教學(xué)演示。模型機(jī)的調(diào)試支持微指令單步、微指令斷點(diǎn)、指令單步、斷點(diǎn)、全速等運(yùn)行方式?？赏ㄟ^(guò)軟件界面輸入、查看和保存控存、主存內(nèi)容。
目前已設(shè)計(jì)微程序控制的JUC-II（上圖）和基本的多周期MIPS（下圖）等三種CISC或RSIC實(shí)驗(yàn)CPU；并且用戶可以擴(kuò)充自己的實(shí)驗(yàn)CPU，只需要通過(guò)特定的腳本描述CPU的特性即可由實(shí)驗(yàn)調(diào)試系統(tǒng)可視化顯示。
