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32位微机实验系统设计和开发 　　摘要：为了利用现有的微机原理实验箱进行32位微机原理实验教学，该文介绍了一种32位微机原理实验系统的设计方法，该方法通过微机系统内部PCI总线扩展出低速ISA总线接口信号，从而将微机系统内的部分资源引出并利用，对实验箱上的模块进行操作并进行实验。利用该实验系统可全面支持“微机原理与应用”及“微机接口技术”的各项实验内容。 关键词： 32位微机；实验系统；ISA；PCI；总线扩展 中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）10-2464-03 Abstract： In order to using the existing microcomputer experiment board to do experiments for 32 microcomputer， this paper proposes a method to design the experiment system for 32 microcomputer. In this method， the internal PCI bus in microcomputer system is expanded to the low-speed ISA bus， thus some of the resources within the microcomputer system can be used to do some experiments on the external experiment board. With the use of the experimental system， the experiments of the case “Microcomputer Principles and Applications” and the case “microcomputer interface technology” can be carried. Key words： 32 microcomputer； experimental system； ISA； PCI； bus expansion 1 概述 微机的产生和发展主要表现在其核心部件――微处理器的产生与发展上。微处理器从早期的8位处理器，历经16位的8086/8088，到引入保护模式的802826，再到32位的80386和80486，一直不断发展。随着微处理器的更新换代，微机中其他部件也随之相应发展，如微型计算机体系结构的进一步优化、存储器存取容量的不断增大，存取速度的不断提高、外围设备性能的不断改进以及新设备的出现等等，所有这些也对作为高校微机硬件基础课的微机原理与接口技术教学提出了新的要求。然而目前国内的微机教学仍主要围绕16位微机系统在开展，为了改变这种现状，各高校教师一直在寻找一种32位微机教学的途径如何在已经普及的16位80x86微机原理及接口教学的基础上，学习掌握32位微机原理及高级接口技术[1-2]。 2 32位微机实验系统 由于微机的发展保持了向上兼容性，芯片组已经高度集成，低速外围芯片需要通过桥芯片或专用控制器才能连接到更高以及速度的总线上，而诸如8253定时/计数器、8259控制器和DMA控制器等控制芯片也都已经集成到桥芯片中，而且这种硬件连接都已经固定，大部分硬件资源被系统分配给特定应用，操作系统本身还要对硬件进行直接的管理。因此，基于微机本身的接口技术教学，最多只能实现验证式操作，而不能够了解接口全部特性及应用方法。对于一些常用的，微机内没有的接口如A/D、D/A转换，存储器扩展等，更没有办法进行实验。这对于提倡开放式的高校教学，无疑有很大的局限性。 为了解决基于微机进行实验教学带来的各种局限和不便，利用总线扩展的方法的将微机内部分硬件资源引出，并通过一定的控制逻辑提供可以在微机系统外部连接使用常用接口芯片的信号，让学生实践接口连接和芯片编程，是一种切实可行的方法。在AT/ISA总线为主或南、北桥结构的微机中，可以通过ISA总线扩展直接实现微机系统内部资源的外扩。但在现代微机系统中，由于ISA总线已经被淘汰，微机提供的总线接口主要是PCI扩展插槽，所以需要从PCI总线扩展出仿真ISA接口，提供部分仿真ISA总线信号，将各种常用接口芯片以及典型应用挂接在该接口上[3]。同时由于PCI总线支持了总线主控方式、其中断功能也区别于ISA总线。因此，在PCI总线上不推荐使用8237DMA控制器和8259中断控制器。有关8237DMA控制器和8259中断控制器的学习，只能基于微机本身实现一些特定的操作。基于总线扩展形式的32位微机教学实验系统结构如图1所示。