第一部分
实验与课程设计
l 第 1 章 实验平台介绍 l 第 2 章 全加器实验 l 第 3 章 运算器实验 l 第 4 章 存储器实验 l 第 5 章 总线与微命令实验 l 第 6 章 累加器实验 l 第 7 章 程序计数器实验 l 第 8 章 微程序控制器实验 l 第 9 章 简单模型机实验 l 第 10 章 微程序设计实验 l 第 11 章 模型机课程设计
1
第 1 章 实验平台介绍
本书使用的实验平台为“多思计算机组成原理网络虚拟实验系统” 。此系统由湘南学院张 雯雰老师设计开发，属于开源软件，采用 GPL 开源许可协议。
本系统基于 JavaScript、VML 等浏览器客户端技术，系统结构简单，无需安装任何插件，
既能以 B/S 模式运行，也可不加修改直接以单机方式运行，并且非常易于整合到其他综合性 网络实验平台中。
本系统设计、实现了多个经典实验，实验透明度较高。例如对于关键的微程序控制器实 验，并没有屏蔽微程序控制器的内部电路将其抽象、封装为一个组件，而是给出了一个由微地 址生成逻辑、微地址寄存器、微程序存储器和时序发生器组成的具体电路，便于实验者了解控 制器的工作原理，理解微指令中顺序控制部分的作用，为模型机与微程序设计打下基础。本系 统具有高度的可扩展性，支持电路设计，便于设计性实验的开展。
1.1 系统安装
1．运行环境
“多思计算机组成原理网络虚拟实验系统”有两种运行模式，即单机模式和 B/S 模式，
其运行环境分别为：
（1）单机模式：Windows 7 操作系统，IE 10.0 以上版本浏览器。
（2）B/S 模式：服务器安装 Windows 7 操作系统和 IIS 服务，客户机安装 Windows 7 操 作系统和 IE 10.0 以上版本浏览器。
2．安装步骤
“多思计算机组成原理网络虚拟实验系统”属于绿色软件，安装非常简单。
在单机模式下，将程序压缩包解压，将解压后的文件夹复制到安装目的位置即可完成安 装，双击文件夹里的 index.html 文件就可打开虚拟实验室主界面。
B/S 模式时，可按以下步骤安装和使用：
（1）设置服务器的 IP 地址。
（2）将程序压缩包解压，在 IIS 中将解压后的程序文件夹配置为可访问的网站。
（3）在客户端浏览器的地址栏中输入服务器 IP 地址即可打开虚拟实验系统主界面。
3．主界面
虚拟实验系统主界面包括菜单栏、工具栏、工具箱和工作区四个部分，如图 1.1 所示。其中，
工具箱可以用鼠标拖动以改变其位置和大小，单击工具栏上的 按钮可以隐藏或显示工具箱。
注意：在单机运行模式下打开主界面时，屏幕下方会出现一个如图 1.2 所示的提示框，这是 IE 浏览器的安全措施，此时应该单击右边的“允许阻止的内容”按钮，否则程序不能正常运行。
B/S 模式下没有这个问题。 设置 IE 浏览器的高级选项可以避免出现此对话框， 方法为： 打开 “Internet 选项”对话框，在“高级”选项卡里勾选“允许活动内容在‘我的电脑’的文件中运行” 。
图 1.1 多思虚拟实验系统主界面
图 1.2 限制脚本运行提示框
1.2 电路绘制
1．实验组件
组件生成：要在工作区生成需要的实验组件，只需将组件从工具箱拖到工作区即可。芯 片引脚有 4 种颜色，表示 4 类不同的引脚：黑色为默认已经接好、不需要再连接的引脚，如 接地、接电源的引脚；绿色为输出引脚；蓝色为输入引脚；紫色为输入/输出引脚，如图 1.3 所示。
组件移动：在组件中部非引脚区域按下鼠标并拖拽，可以移动组件，此组件的连接线会 自动重新绘制以适应新位置。
组件删除：在组件中部非引脚区域右击鼠标，会弹出一个对话框询问是否要删除组件及 其连接线，单击“确定”后即删除。
工具箱中的实验设备分为四类：数字功能器件、逻辑门电路、基本元件和虚拟组件。其 中，虚拟组件是屏蔽了内部电路，通过抽象、封装而成的组件，现实中没有真正的芯片与之对 应，如 EPROM2716C3 是将三片 EPROM2716 进行位扩展组成的 24 位存储器组件。
查看芯片各引脚的值：双击芯片，在弹出的对话框中可以看到当前各引脚的值。0 表示低 电平，1 表示高电平，2 表示不确定或其他值。
2．连接线
绘制连接线：当鼠标移动到引脚上方，使得引脚背景色变为绿色时，表示已进入引脚拉 线区域，此时可以拖拽鼠标引出一根连接线，到达目标引脚的拉线区域时再放开鼠标，虚拟实 验系统会自动在 2 个引脚之间生成一根连接线，如图 1.4 所示。
菜单栏 工具栏
工具箱 工作区
图 1.3 组件生成
图 1.4 连接线生成
删除连接线：当鼠标移动到一根连接线上方时，此线会以粗红色线条表示，这时右击鼠 标可以删除此连线。
1.3 文件操作
1．新建
单击工具栏上的 按钮，或者单击“文件”菜单上的“新建”选项，都可以执行新建操作。
刚打开的主界面默认处于新建文件状态，可以直接在工作区新建电路图。在工作区已经 有电路图的情况下执行新建，会自动删除原有电路，清空工作区。
面中单击“浏览” ，选择电路文件打开即可。
3．保存
单击“文件”菜单上的“保存”选项，可以保存当前工作区电路图。在弹出的页面中单 击“保存”或者“另存为” ，选择存放路径即可，如图 1.5 所示。
图 1.5 电路图文件的保存
1.4 电路运行
1．开电源
单击工具栏上的电源按钮，或者单击菜单上的“开电源”选项，都可以打开电源，电路 开始运行。
注意：当电源打开时，不能在电路上增删组件，即不能带电拔插器件，否则会出现电路 运行错误。如需增删组件，要先关闭电源然后进行相关操作。
2．关电源
当工具栏上的电源按钮为打开时，单击此按钮，或者单击菜单上的“关电源”选项，都 可以关闭电源。
3．重启
单击工具栏上的 按钮，或者单击“运行”菜单上的“重启”选项，都可以重启实验电路。
1.5 使用工具
1．存储器芯片设置
单击“工具”菜单上的“存储器芯片设置”选项，系统会打开存储器读写网页，如图 1.6
所示。在“请选择欲读写的存储器芯片”栏中选择需要修改的芯片（只能读写在工作区中的存 储芯片）。
如果选择“RAM6116 CP0” ，此芯片中存储的数据会在下方矩形框中显示，并且可以修改 后重新写入。
图 1.6 存储器芯片设置 2．连接线颜色选择
单击“工具”菜单上的“连接线颜色选择”选项，系统会在打开的网页上显示如图 1.7 所 示的界面。
图 1.7 连接线颜色选择
在颜色选择区域选择好颜色后，单击“Enter”按钮即可保存修改。
3．时钟周期设置
单击“工具”菜单上的“时钟周期设置”选项，会弹出如图 1.8 所示的对话框。此时拖动 滑块就可以设置时钟周期的大小。
图 1.8 时钟周期设置
1.6 实验指导
1．实验指导书
单击“实验指导”菜单上的“实验指导书”选项，可以查看实验指导书以及各实验的简介。
2．实验器件资料
单击“实验指导”菜单上的“实验器件资料”选项，可查看各芯片的数据手册。
1.7 帮助
1．查看帮助
单击“帮助”菜单上的“查看帮助”选项，可以查看本操作手册。
2．关于虚拟实验系统
单击“帮助”菜单上的“关于虚拟实验系统”选项，可以查看本软件版权、开源许可协 议等内容。
