“计算机组成/ISP 实验装置”在实践教学中的应用，对提高学生的动手能力、提高学生 对计算机组成原理的理解、提高学生的计算机系统综合设计能力都有很大帮助。实验装置所 提供的极其丰富的功能单元电路以及高度灵活的可搭接性, 使其完全能够完成具有复杂性和 创造性的综合性实验。
1.2 实验装置特点
该实验装置具有安全、稳定、可读、可调整、直观和灵活的特点，操作简单方便，装置 运行可靠。
5
第一章 计算机组成/ISP 实验平台简介
1.1 概述
电子信息系列实验装置包含有“电子技术实验装置”、“计算机组成/ISP 实验装置”、“微 机系统与接口实验装置”及“单片机/综合电子设计实验装置”。该系列实验装置提供了集演 示、验证和综合设计于一体的新一代教学实验平台，可以完成常用的实验项目。此外，还可 根据自己的需要灵活安排实验内容。
尺寸：
120×130mm
实验装置的核心部件，用户可 1 片 以根据需要选择附录中所示的 不同型号的可编程器件 通过标准并口连接线与计算机 1 个 打印接口相连，实现可编程器 件的下载配置 两端皆为并口插头的扁平电缆 1 根 有源晶振，使用时由下载板跳 1 个 线器选择，提供时钟信号到可 编程芯片的 CLK1 端
1.4 实验装置的安装配置
1. 计算机组成/ISP 实验箱一台（含电源） 2. 电源线一根 3. FPGA/CPLD 下载板一块（或多块，可选） 4. 并行口下载电缆一根 5. 电压表棒一付 6. 实验指导书一份 7. 配套集成电路芯片若干
3
第二章 计算机组成/ISP 实验平台各功能模块介绍
计算机组成/ISP 实验装置由多个相对独立又有机结合的模块构成。这些模块既可以配合 可编程器件使用，也可以脱离可编程器件，通过灵活的连线合在一起工作，本章将逐一介绍 各模块的工作原理和使用方法。
图中所有功能模块都留有可供连接的插孔，可被用于搭接或者跳线。用箭头连接的模块 表示其已经和可编程器件直接相连。
1.3 实验装置的结构组成与功能
实验装置配置：（基本配置）
电源
输入电压：220V
输出电压：5V
键盘 开关量输入
显示
4×4 矩阵键盘 拨动开关 十六进制拨码盘 发光二极管
通讯口 存储器
7 段数码管 串行接口 并行接口 静态随机存储器
计算机组成原理是大学本科计算机及电子信息类专业的一门重要技术基础课。从课程的 内容来看，它的工程性、技术性和实践性都很强。“计算机组成/ISP 实验装置”应用在系统编 程技术开展实践教学，能够完成“计算机组成原理”、“计算机结构与逻辑设计”、“在系统编 程技术”、“VHDL 程序设计”和“电子系统综合设计”等课程的实验，并可进行“集成电路设 计”的验证。
计算机组成/ISP 实验平台主板实物图
4
2.1 电源保护电路
电源保护电路主要由可控电源稳压器、电流采样与差动放大、比较器、电压监测等几部 分电路组成。装置上的电流由采样电阻得到信号，经差动放大电路放大后送至比较器，实现 过流保护。调节相关的电位器可以调整比较器的门限电压，即可改变实验装置保护电流的设 定值。图 2-1-1 中，过、欠电压保护电路分别采用专用电压监测芯片实现，只要根据实际工 作需要调节电位器 Rw6 和 Rw1，即可确定实验装置的正常工作电压范围，一旦电压超出范围， 保护电路即动作，切断电源。
1个
628128（128Kbyte）
1片
2
系统时钟 有源晶振
脉冲序列发生器
其它
单脉冲发生器 逻辑状态测试
尺寸
电压表头 集成电路扩展插座 410×310mm
2MHz 标准时钟。通过下载板跳线器选 1 个
择，可向可编程器件 CLK1 提供时钟。
由 555 振荡器构成频率可调、脉冲数 1 路
可设置的脉冲序列发生电路。
220V（±15％）50HZ
5V±0.5V
提供过压、欠压和过流保护
Байду номын сангаас
行列式结构，组合按键
1组
提供逻辑‘1’和‘0’输入
12 只
提供 0～15 十六进制编码
4位
红、黄、绿色三组各八只高亮度发光 24 只
二极管，含电流驱动
静态显示方式，含电流驱动
6只
RS-232 标准串行总线接口
1个
EPP 标准并行通讯接口
安全性 人员安全的保护：不论实验装置在正常工作或故障状态下，不会危及操作或维护人员的 人身安全。 误操作的保护：不会因为误操作而导致实验装置损坏。 电源的过流保护：装置因短路等故障过流时，可自动切断电源。 电源的过压、欠压保护：电源电压过高或欠压时，将自动切断实验装置电源。 可调整性 实验装置的电气逻辑连接应具有重新组合的可能，通过可编程器件实现内部总线的重新 设计，实现功能的重组。 直观性 实验装置功能模块的主要电气原理或特征将在面板或电路卡上指示，实验装置各功能引 脚的符号标注在面板上。 灵活性 实验装置采用与可编程器件分离设计，可编程器件焊接在独立的下载板上。通过选择下 载板可以选择不同厂家、不同型号、不同规模的可编程器件，既可适应不同教学需要，也使 系统的功能和规模扩展变得更为方便。
加消抖处理提供±单个脉冲输出
2路
可测量逻辑电平（TTL 和 CMOS）高低、 1 支
高阻和脉冲状态。
3 位半测量范围 ±20V
1组
已按照实验要求连接内部数据总线 6 只
FPGA/CPLD 下载板：（标准配置）
可编程 器件
可编程芯片 FPGA/CPLD
编程接口 25 针标准并口插座
下载电缆 标准并口线 系统时钟 50MHz 时钟
1
实验装置提供接线、驱动、扩展集成插座和部分必须的分立元件，留有足够的接线机会， 也给实验装置留有足够的机动灵活性。
为了方便实验操作，减少对实验仪器仪表的依赖，在实验装置中配备了一些基本功能模 块和实验小工具。
计算机组成/ISP 实验装置系统框图如图 1-4-1 所示：
图 1-4-1 计算机组成/ISP 实验装置系统框图
当实验装置接通 220V 交流电源时，需首先按下“复位”键，电源电路开始供电，“电源” 指示灯亮。如果工作中出现过流、过压或欠压等异常情况，电源保护电路动作，切断电源， “电源”指示灯灭，“故障”指示灯亮。待到故障排除后，再次按下“复位”键后，电源电路 再开始供电，否则电源电路将始终保持在切断电源的状态。