安徽工业大学计算机组成原理实验指导书 

http://mooc1.chaoxing.com/course/80807320.html 

- 3 - 

运算器采用了 EDA 技术设计，随机出厂时，已提供一套已装载的方案，能进行加、减、

与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式，若用户不满意该套方案，可自行
重新设计并通过 JTAG  口下载。逻辑控制器由 CPLD 实现，也可进行重新设计并通过 JTAG 
口下载。用户还可以设计自己的指令/微指令系统。系统中已带三套指令/微程序系统，用户
可参照来设计新的指令/微程序系统。 

系统的数据线、地址线、控制线均在总线接口区引出，并设计了 40  芯锁进插座，供用

户进行 RAM、8251、8255、8253、8259 等接口器件的扩展实验。 

6、支持中断实验 
采用最底层的器件设计，让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处

理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回（RETI）整个过程。 

7、支持两种控制器实验 

系统提供两种控制器方式，即微程序控制器和组合逻辑控制器。在微程序控制器中，系

统能提供在线编程，实时修改程序，显示程序并进行调试的操作环境。组合逻辑控制器，已
下载有一套完整的实验方案，用户也可使用 CPLD 工具在 PC 机上进行自动化设计。 

8、支持子程序调用、返回、指令流水线和 RISC 精简指令系统实验。 

9、配备以 Win98/2000/XP 为操作平台的集成调试软件包 
系统支持 RS-232C 串行通讯，借助 PC 资源形成了强大的在线文档与图形的动态管理系

统，自带编译器，支持汇编语言的编辑、编译、调试，一次点击即可完成程序和与其对应微
程序的链接装载并自动弹出调试窗口，在主界面中开辟了程序和与其对应微程序的调试、模
型机结构示意图（点击各模块即可修改双向模块参数）、微程序等跟踪显示窗口，供用户选
择，可动态显示数据流向、实时捕捉数据、地址、控制总线的各种信息，使调试过程极为生
动形象。 

 

1.3  实验系统组成 

CPTH 计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。 
实验平台上有寄存器组 R0-R3、运算单元、累加器 A、暂存器 W、直通/左移/右移单元、

地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、
指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展单元、总线接口区、微动开关/指示灯、
逻辑笔、脉冲源、管理单片机、24 个按键、字符式 LCD、RS232。 

 

1.4  模型机总体结构 

CPTH  模型机包括了一个标准 CPU  所具备所有部件，这些部件包括：运算器 ALU、累

加器 A、工作寄存器 W、左移门 L、直通门 D、右移门 R、寄存器组 R0-R3、程序计数器

PC、地址寄存器 MAR、堆栈寄存器 ST、中断向量寄存器 IA、输入端口 IN、输出端口寄存
器 OUT、程序存储器 EM、指令寄存器 IR、微程序计数器 uPC、微程序存储器 uM，以及中
断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用 CPLD  来实
现，其它电路都是用离散的数字电路组成。微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。 

模型机为 8  位机，数据总线、地址总线都为 8 位，但其工作原理与 16 位机相同。相比

而言 8  位机实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收。