一、系統主要功能特點
(一)計算機體系結構教學實驗平臺
1.以標量機為目標,以流水技術為中心的教學平臺
支持從部件到整機循序漸進地來開展計算機體系結構的實驗教學。在計算機的指令系統設計方面,通過基于CISC、RISC指令系統的模型機設計實驗,詳細講述CISC和RISC的特點和設計方法;在計算機的存儲系統方面,講述了目前主流計算機存儲系統及設計實現方法;在并行計算機結構設計方面,詳細講述了主流的、以時間并行性為特征的計算機系統的設計方法,著重體現重疊、流水等技術及設計方案;后給出了一個具有兩條流水線的標量模型機設計示例,從指令并行性的角度討論了計算機系統的設計方法。
2.開放式的多端口、多總線部件單元電路,支持結構計算機的設計和教學實驗
通過各單元電路并結合FPGA單元的VHDL語言邏輯設計,來組態構建各種結構的計算機系統。平臺所提供的部件電路單元包括:運算器與寄存器堆單元、程序計數器、地址寄存器單元、存儲器單元、控制器單元、總線接口單元、外設單元、FPGA單元等。
3.基于數據通路圖的實時動態圖形調試方法,使計算機體系結構課程變得好教好學
教學平臺為CISC、RISC、指令預取、流水、標量等各種結構的計算機提供了示教效果其優異的計算機實時動態圖形調試界面,可多方位、動態實時顯示計算機各部件之間的數送過程以及各部件和總線上的信息。具有單節拍、單機器周期、單步、連續運行等調試功能,由此觀察系統運行的各種信號變化情況。對以上圖形調試運行過程還具有歷史記錄、保存及回放功能,自動記錄實驗過程,并以文件形式保存,能進行回放。
4.完善的系統保護和電路檢測功能,對教學的順利開展提供了保障
本平臺具有其優異、完善的系統監測和實驗電路檢測功能,并對平臺的系統電路和部件電路單元都作了保護性的設計。
(二)基于SOPC的計算機系統設計平臺
1.采用MIPS32架構,與MIPS指令系統相兼容
嵌入式系統主要是ARM和MIPS兩個體系,因ARM體系在技術上是保密不開放的,而MIPS走的是開源路線,所以采用MIPS指令系統和MIPS架構是合適及現實的一種方案。
2.完整實現了一個5級流水線架構的與MIPS指令兼容的微處理器軟核
3.基于SOPC的嵌入式計算機系統設計
基于SOPC的計算機系統是一種的嵌入式計算機系統,它是片上可編程系統,具有靈活的設計方式,可裁剪、擴充、升級,并具備軟硬件在系統可編程的功能。
4.性能優異的SOPC開發平臺,支持嵌入式計算機系統設計和開發
基于SOPC的計算機系統設計平臺由SOPC開發板和調試板構成。SOPC開發板采用了ATLERA公司的Cycolne II系列的EP2C8 FPGA作為主要器件,還提供兩片異步SRAM存儲器,通過并聯實現32Bit數據寬度,同時提供一片大容量的快速Flash存儲器。調試板用以將編譯、鏈接好的應用程序通過U到SOPC開發板上的SRAM中。
5.大的軟件環境
計算機系統設計平臺采用了MIPS的編譯器(sde-gcc)和鏈接器(sde-ld),同時還配套提供了編譯、鏈接、的集成開發環境,該開發環境除支持“計算機體系結構”課程中的各種結構模型機的圖形化調試功能之外,還可以編輯、編譯、鏈接基于MIPS32機器的C語言程序,并提供基于MIPS的計算機系統程序的以及程序的運行和停止等系統控制功能。







