專利名稱:一種計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,屬于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,它們主要分為兩種結(jié)構(gòu)方式。第一種是由單片機(jī)作為控制單元分別與組成原理各個(gè)單元(如運(yùn)算器單元,邏輯譯碼單元,寄存器單元,地址單元等)相連。通過單片機(jī)組成的控制單元控制和切換各個(gè)單元的選通及讀信號,達(dá)到控制和監(jiān)測各個(gè)單元的目的。這種方式的組成原理實(shí)驗(yàn)儀中主控單元(微控器單元)發(fā)出的選通信號并沒有直接到各個(gè)單元電路,而是先送到單片機(jī)控制單元,再由單片機(jī)控制單元輸出到各個(gè)單元電路,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)測不到各個(gè)選通信號,實(shí)驗(yàn)的透明性不夠,另外這種結(jié)構(gòu)方式監(jiān)測不到各個(gè)單元所有控制控制信號和數(shù)據(jù),監(jiān)測功能不夠、維護(hù)不方便。第二種是組成原理各個(gè)部分組成模型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),與上位機(jī)直接進(jìn)行通訊并提供組成原理各個(gè)單元的狀態(tài)。這種方式由于組成原理實(shí)驗(yàn)儀組成7的模型計(jì)算機(jī)功能弱,監(jiān)控的能力更弱。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服上述監(jiān)控裝置使實(shí)驗(yàn)儀透明性差和監(jiān)控能力弱的缺點(diǎn),提供一種具有不干涉實(shí)驗(yàn)儀控制信號的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,通過監(jiān)測裝置讀取所有實(shí)驗(yàn)儀上的輸出輸入信號實(shí)現(xiàn)錯誤接線檢測功能。
本實(shí)用新型是一種計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,包括1)該監(jiān)測裝置和實(shí)驗(yàn)儀的功能單元通過導(dǎo)線連接,數(shù)據(jù)單向傳輸,功能單元包括時(shí)鐘單元、輸入輸出單元、寄存器單元、運(yùn)算器單元、指令譯碼單元、中斷單元、地址單元、總線單元,時(shí)鐘單元的信號線,輸入輸出單元的、信號線,寄存器單元的信號線,運(yùn)算器單元的信號線,指令譯碼單元的信號線,中斷單元的信號線,地址單元的信號線,總線單元的數(shù)據(jù)信號線,分別與監(jiān)測裝置對應(yīng)的端口相連;2)而系統(tǒng)帶存儲器件的單元主控單元、存儲器單元與監(jiān)測裝置連接,數(shù)據(jù)雙向傳輸,主控單元的信號線分別與監(jiān)測裝置對應(yīng)的端口相連,存儲器單元的信號線分別與監(jiān)測裝置對應(yīng)的端口相連。
上述的數(shù)據(jù)單向傳輸是指監(jiān)測裝置只接收輸入輸出單元、寄存器單元、運(yùn)算器單元、指令譯碼單元、中斷單元、地址單元、總線單元送來的信號;時(shí)鐘單元只接收監(jiān)測裝置送來的單步時(shí)鐘信號。
上述的數(shù)據(jù)雙向傳輸是指對于系統(tǒng)帶存儲器件的主控單元和存儲器單元,監(jiān)測裝置通過數(shù)字雙路開關(guān)切換主控單元和存儲器單元的信號的流向。
主控單元的輸出數(shù)據(jù)通過譯碼電路送到輸出端頭,監(jiān)測裝置接收主控單元輸出數(shù)據(jù)和各個(gè)功能單元的接收數(shù)據(jù),通過比較兩組數(shù)據(jù),可以糾正錯誤接線,監(jiān)測能力強(qiáng)。
監(jiān)測裝置僅對帶存儲器件的主控單元、存儲器單元讀寫時(shí)對其進(jìn)行控制。監(jiān)測裝置不干涉各個(gè)單元接收的選通信號,各個(gè)功能單元接收到的信號不存在中間過程,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)可以真實(shí)的測到各個(gè)選通信號,透明性強(qiáng)。
圖1是總體結(jié)構(gòu)原理圖;圖2是監(jiān)測裝置與各個(gè)功能部件的連線圖;圖3是監(jiān)測裝置電路原理圖;圖4是監(jiān)測裝置與存儲器單元的連接;圖5是監(jiān)測裝置與主控單元的連接;圖6是圖3的原理詳圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖6所示,本結(jié)構(gòu)詳細(xì)內(nèi)容如下1)該監(jiān)測裝置1和實(shí)驗(yàn)儀的功能單元通過導(dǎo)線連接,數(shù)據(jù)單向傳輸,功能單元包括時(shí)鐘單元2、輸入輸出單元3、寄存器單元4、運(yùn)算器單元5、指令譯碼單元7、中斷單元8、地址單元9、總線單元10,時(shí)鐘單元2的CPU-STEP信號線,輸入輸出單元3的I/O-R、I/O-W信號線,寄存器單元4的B-R3、B-R2、B-R1、B-R0、R3-B、R2-B、R1-B、R0-B信號線,運(yùn)算器單元5的S3、S2、S1、S0、M、Ci、B-DA1、B-DA2、ALU-B、299-B、FC、FZ信號線,指令譯碼單元7的B-IR、J1、J2、J3、J4、J5信號線,中斷單元8的INT-R信號線,地址單元9的B-PC、PC+1、PC-B、B-AR信號線,總線單元10的D0-D7數(shù)據(jù)信號線,分別與監(jiān)測裝置1對應(yīng)的端口相連;2)系統(tǒng)帶存儲器件的單元主控單元6、存儲器單元11與監(jiān)測裝置1連接,數(shù)據(jù)雙向傳輸,主控單元6的MA0-MA6、MD0-MD2信號線分別與監(jiān)測裝置1對應(yīng)的端口相連,存儲器單元11的RA0-RA7、RD0-RD7信號線分別與監(jiān)測裝置1對應(yīng)的端口相連。
從圖1所示的圖可以看出監(jiān)測裝置只監(jiān)測各個(gè)功能單元的選通信號,不干涉各個(gè)功能單元的選通信號。各個(gè)功能單元組成一個(gè)模型計(jì)算機(jī)。它的工作流程是時(shí)鐘單元2給主控單元6發(fā)出工作時(shí)鐘,驅(qū)動主控制器單元工作,主控制器根據(jù)微代碼地址取出相應(yīng)的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)通過一個(gè)固定的譯碼發(fā)出控制信號,其它功能單元接收控制信號進(jìn)行相應(yīng)的工作。該工作流程與通常計(jì)算機(jī)CPU的工作流程相似。
從圖2(結(jié)合圖1)中,可以看出監(jiān)測裝置監(jiān)測模型計(jì)算機(jī)中各個(gè)功能單元的具體信號。
主控單元1,它送到監(jiān)測裝置1的信號是MA,MD。其中MA(7BIT)是要執(zhí)行的微代碼地址,MD(24 BIT)是微碼數(shù)據(jù)。MD經(jīng)過譯碼產(chǎn)生一組發(fā)給其它各個(gè)功能單元的選通信號。而CPU-W,CPU-R是監(jiān)測裝置1讀寫微代碼時(shí)送到主控單元6的讀寫信號。
運(yùn)算單元5,它送到監(jiān)測裝置1的信號是S3、S2、S1、S0、M、Ci、B-DAl、B-DA2、ALU-B、299-B、FC、FZ。它包括運(yùn)算器和移位器,運(yùn)算器是對DA1和DA2進(jìn)行加,減,乘,除等算術(shù)或邏輯運(yùn)算,具體進(jìn)行的運(yùn)算由主控單元6發(fā)出的S3、S2、S1、S0、M、Ci來決定,B-DAl和B-DA2是送總線數(shù)據(jù)到DA1和DA2、ALU-B是將運(yùn)算器的結(jié)果送出到總線單元10;移位器對移位器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位操作,具體動作由S1、S0和299-B決定299-B是將移位器的數(shù)據(jù)送出到總線單元(10)。FC,F(xiàn)Z是運(yùn)算的狀態(tài)。
寄存器單元4,它送到監(jiān)測裝置1的信號是B-R3、B-R2、B-R1、B-R0、R3-B、R2-B、R1-B、R0-B;其中B-R3、B-R2、B-R1、B-R0信號是將寄存器中的數(shù)據(jù)從總線送入,R3-B、R2-B、R1-B、R0-B信號是將寄存器中的數(shù)據(jù)送出到總線單元10。
指令譯碼單元7,它送到監(jiān)測裝置1的信號是B-IR、J1、J2、J3、J4、J5。其中B-IR將總線數(shù)據(jù)送到該單元的指令寄存器中,J1-J5是散轉(zhuǎn)信號。
輸入輸出單元3,它送到監(jiān)測裝置1的信號是I/O-R、I/O-W。其中I/O-R將INPUT的數(shù)據(jù)送到總線單元10,I/O-W信號將總線單元10的數(shù)據(jù)送到OUTPUT。
中斷單元(8),它送到監(jiān)測裝置1的信號是INT-R。其中INT-R信號是將中斷向量送入總線單元10。
地址單元9,它送到監(jiān)測裝置1的信號是B-PC、PC+1、PC-B、B-AR。其中B-PC和PC+1是將總線單元10的數(shù)據(jù)送入程序記數(shù)器,單個(gè)PC+1是程序記數(shù)器自加1,PC-B是將程序記數(shù)器的數(shù)據(jù)送到總線單元10。B-AR是將總線單元10的數(shù)據(jù)送到地址寄存器中。
存儲器單元11,它送到監(jiān)測裝置1的邏輯數(shù)據(jù)信號是CPU-R1、CPU-W1。其中M-R是存儲器讀信號,M-W是存儲器寫信號。RA0-RA7和RD0-RD7是監(jiān)測裝置1讀寫內(nèi)存時(shí)送到存儲器單元的的地址和數(shù)據(jù)。
總線單元10,它送到監(jiān)測裝置1的數(shù)據(jù)是總線上的數(shù)據(jù)D0-D7(8位)。
圖3是監(jiān)測單元的電路圖,它由一片89c51與4片8255組成,上述所有信號通過8255與89c51連接(詳細(xì)圖見圖6)。
圖4中監(jiān)測裝置1對存儲器單元11進(jìn)行操作是為了實(shí)現(xiàn)對存儲器單元的讀寫。當(dāng)CPU-M有效時(shí),存儲器的地址和數(shù)據(jù)由監(jiān)測裝置1給出,存儲器單元11的讀寫信號M-R、M-W由監(jiān)測裝置的CPU-R1和CPU-W1給出,而地址單元9連過來的地址線和總線單元連過來的數(shù)據(jù)線以及主控單元的M-R、M-W信號線與存儲器單元11隔離;當(dāng)CUP-M無效時(shí),開關(guān)左端的數(shù)據(jù)信號線與存儲器單元導(dǎo)通,監(jiān)測裝置1連過來的信號線被隔離。
圖5中2816是主控單元中存放微代碼的存儲器件,監(jiān)測裝置1對主控單元的控制是為了實(shí)現(xiàn)對2816的讀寫。CPU-CS有效時(shí)2816的讀寫信號由監(jiān)測裝置1給出,數(shù)據(jù)和地址也由監(jiān)測裝置1給出,開關(guān)左端的數(shù)據(jù)信號線與2816隔離;當(dāng)CPU-CS無效時(shí),左端的數(shù)據(jù)信號線與2816導(dǎo)通,監(jiān)測裝置1的CPU-R,CPU-W被隔離,監(jiān)測裝置1的MA0-MA6,MD0-MD23端單向傳輸2816的地址端和數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)信號到監(jiān)測裝置1。
權(quán)利要求1.一種計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,其特征在于包括1)該監(jiān)測裝置(1)和實(shí)驗(yàn)儀的功能單元通過導(dǎo)線連接,數(shù)據(jù)單向傳輸,功能單元包括時(shí)鐘單元(2)、輸入輸出單元(3)、寄存器單元(4)、運(yùn)算器單元(5)、指令譯碼單元(7)、中斷單元(8)、地址單元(9)、總線單元(10),時(shí)鐘單元(2)的CPU-STEP信號線,輸入輸出單元(3)的(I/O-R、I/O-W)信號線,寄存器單元(4)的(B-R3、B-R2、B-R1、B-R0、R3-B、R2-B、R1-B、R0-B)信號線,運(yùn)算器單元(5)的(S3、S2、S1、S0、M、Ci、B-DA1、B-DA2、ALU-B、299-B、FC、FZ)信號線,指令譯碼單元(7)的(B-IR、J1、J2、J3、J4、J5)信號線,中斷單元(8)的(INT-R)信號線,地址單元(9)的(B-PC、PC+1、PC-B、B-AR)信號線,總線單元(10)的(D0-D7)數(shù)據(jù)信號線,與監(jiān)測裝置(1)對應(yīng)的端口相連;2)系統(tǒng)帶存儲器件的單元主控單元(6)、存儲器單元(11)與監(jiān)測裝置(1)連接,數(shù)據(jù)雙向傳輸,主控單元(6)的(MA0-MA6、MD0-MD23)信號線分別與監(jiān)測裝置(1)對應(yīng)的端口相連,存儲器單元(11)的(RA0-RA7、RD0-RD7)信號線分別與監(jiān)測裝置(1)對應(yīng)的端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,其特征在于所述的數(shù)據(jù)單向傳輸是指監(jiān)測裝置(1)只接收輸入輸出單元(3)、寄存器單元(4)、運(yùn)算器單元(5)、指令譯碼單元(7)、中斷單元(8)、地址單元(9)、總線單元(10)送來的信號;時(shí)鐘單元(2)只接收監(jiān)測裝置送來的單步時(shí)鐘信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,其特征在于所述的數(shù)據(jù)雙向傳輸是指對于系統(tǒng)帶存儲器件的主控單元(6)和存儲器單元(11),監(jiān)測裝置(1)通過數(shù)字雙路開關(guān)切換主控單元(6)和存儲器單元(11)的信號的流向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置,其特征在于主控單元(6)的輸出數(shù)據(jù)通過譯碼電路送到輸出端頭,監(jiān)測裝置(1)接收主控單元輸出數(shù)據(jù)和各個(gè)功能單元的接收數(shù)據(jù),通過比較可以糾錯。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀的監(jiān)測裝置。該監(jiān)測裝置與實(shí)驗(yàn)儀的各個(gè)功能單元連接,數(shù)據(jù)單向傳輸,功能單元包括時(shí)鐘單元、輸入輸出單元、寄存器單元、運(yùn)算器單元、指令譯碼單元、中斷單元、地址單元、總線單元,監(jiān)測裝置只監(jiān)測上述單元的所有信號,不進(jìn)行控制。系統(tǒng)帶存儲器件的單元主控單元、存儲器單元、與監(jiān)測裝置連接,數(shù)據(jù)雙向傳輸。監(jiān)測裝置可以對存儲器件進(jìn)行讀寫,并可進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測。通過對主控單元和其它功能模塊的監(jiān)測可以實(shí)現(xiàn)控制信號的輸出與輸入的比較,具有很強(qiáng)的糾錯能力;各個(gè)功能單元接收到的信號不存在中間過程,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)透明性強(qiáng)。
文檔編號G06F11/26GK2578894SQ0226713
公開日2003年10月8日 申請日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
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