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LH-C12创新型计算机组成和体系结构综合实验开发平台

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参数

  一、实验平台架构与特点

  1、完全基于FPGA/CPLD的模块架构,结构支持USB的GPIF高速传送,组成如下:

  1)USB设备开发与接口模块:包含USB核心器件CY7C68013(含8051内核)、串行EEPROM 24LC01B 、SRAM HY62WT081E、EPM3064ATC100、数据总线开关 SN74CB3Q3245、锁存器 74VHC373、方口USB接口。

  2)平台接口控制用CPLD模块:包含EPM3512AQC208主芯片、备频器DS1080L、JTAG下载接口等。

  3)CPU或IP Core用FPGA模块:包含核心器件EP1C12Q240C8、配置芯片EPCS4、JTAG下载接口等。

  4)主存模块4MB SRAM,由8片512K SRAM 62V8400A 组成,1MB Flash放BIOS或TOS,由AM29LA800BT组成。

  5)外围接口开发用CPLD模块:含EPM1270T144C4和JTAG下载接口等。

  6)CPU-BUS扩张模块:含USB双向差分器MAX3346E、SRAM HY62WT081E

  7)以太网接口模块:含6PT8515、差分驱动器DS90LV011AH和差分接收器DS90LV012AH。

  8)串行通信接口:含MAX232电平转换器和RS232-9接口。

  9)GPIF接口:含SRAM HY62WT081E和IDC-40接口。

  10)自设计CPU外部接口:含TFT-LCD显示接口、IDE硬盘接口、LAN接口等。

  2、结构灵活,便于扩充,适宜各种不同结构CPU和目标设计

  1)完全基于FPGA/CPLD的本身使其结构灵活

  2)用作CPU/IP Core的FPGA(30万门)和外围接口的CPLD使用背板转插,方便更换和维护。

  3)作CPU的FPGA设计了相当的备份信号并留有较多引脚连接。提供顶层调用目标的详尽描述模板和引脚配置文件。

  4)接口控制用CPLD(万门)模块逻辑描述开放,增改方便、说明详尽。

  3、控制简单,操作方便,智能化的控制和检测功能

  1)带有上位主机的本系统调试debug(WIN2K/XP)软件,对CPU及其组成的实验计算机,具有启、停,程序加载与校验。

  2)在单步、单指、断点运行时,在CPU的跟踪回收逻辑配合下,debug将自动跟踪回收显示CPU内部寄存器、总线、状态等信息,可及时发现错误。用户可在CPU的跟踪回收逻辑里,自己选择所要看的信息。

  3)目标CPU可透明使用PC机的各种外部设备,在连续运行时可通过双机(主机与目标CPU)通讯(中断IO方式),输入实验计算机所需要的数据,显示运行数据、结果与状态。

  4) 对数字逻辑或其它系统实验(包括计算机组成原理与体系结构部件实验)时,用debug的读写存贮菜单,可对CPU/IP Core的FPGA的专用空间所设计的寄存器进行其输入数据和参数设置以及读出目标输出信息。

  4、远程设计

  1) 操作者可以通过网络的XP远程桌面进行设计实验,操作类同,效果一致。

 

  二、实验课程项目

  A、《计算机组成原理》与《CPU设计与测试》

  ① CPU各部件设计实验

  1、译码器

  2、简单指令部件(硬布线控制)

  3、16位运算器

  4、存贮器(用FPGA内SRAM)

  5、FIFO先进先出存储器

  6、8位累加器、双端口8×4累加器

  7、16位电位型移位逻辑

  8、8级嵌套堆栈

  9、程序计数器

  10、时序逻辑

  11、3态总线等

  ② CPU设计实验

  1、自定义8位指令系统CPU,指令形式:RISC、CISC、MISC;

  2、16位指令8086/86兼容CPU,16-40条或全指令集;

  3、MIPS的12-16条、32位简化兼容CPU。

  ③ 创新CPU设计(配套提供教师讲课内容、实验文件PPT、学生作业内容和要求、设计参考等整套文档)

  1、LC-3 结构CPU设计流程实验。

  2、LC-3 结构并行流水设计实验。

  B、《数字逻辑》

  计数器、数码管译码电路、全加器、分频与系列波、4位数据汉明校验、简化串行通讯等。

  C、《计算机体系结构》

  ① 多CPU、共享存贮器、双机(M、S)通讯、浮点运算器等设计验证,外加CPU总线扩张板可做桥路、总线转换、存贮管理和控制部件、外设总体结构等实验。

  ② 外围设备接口逻辑设计实验包括IDE、TFT-LCD、LAN、USB、RS232、LPT等。

  ③ 系统BIOS和TOS实验。

  D、《硬件描述语言》与《高密度可编程器件应用》

  VHDL、Verilog、AHD等语言编程设计、仿真与下载验证实验。

  E、作为科研开发硬件逻辑或IP Core设计或USB设备开发的予验证和培训系统

  所有实验目标的设计均使用硬件描述语言Verilog HDL和在系统可编程器件FPGA/CPLD实现。实验中学生不需要接任何线,专心于设计与验证调试。

  实验过程:目标的Verilog HDL逻辑描述 → 编译通过 → 逻辑模拟仿真(手工、模板)验证 → 在实验平台测试下载目标逻辑和测试程序数据测试验证。

  对FPGAD/CPLD编程下载提供顶层调用目标的详尽描述模板和引脚配置文件,为用户或设计者提供极大的方便。

  如果是CPU设计、体系结构实验,其提高型还包括C语言编写的指令仿真机、汇编器或高级编译器设计,监控程序、BIOS、Tos操作系统设计(可与其它相关课程的实验配合进行)。

  FPGA设计与编程使用Altera的MAX+PlusII10.2、QuartusII4.1-7.2系统。

 

  三、配套实验教材《CPU设计与测试》与《计算机原理与CPU设计实验指导》

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可编程控制器实验箱
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LH-PLC-3APLC可编程序控制器实验箱用于开展PLC控制技术实验的设备,主要实现可编程逻辑控制、常用电机控制、传感器信号采集等功能,便于进行电路设计和控制程序设计,能够使用网络通信和其他控制系统互联。 一、技术性能1、PLC主机采用西门子S7-1214DC/DC/DC功能上完全满足目前高等院校的PC教学要求。2、采用模块化设计,包括PLC主机模块、传感器模块、继电器模块、指示灯模块、开关模块、步进电机和电机驱动模块、直流电机和正反转控制模块、编码器模块,各模块间相互独立。在主机模块中,所有输入输出端口都通过导线连接到实验板上的镀金孔上。用户可方便扩展自己的模块,为以后实验系统的升级提供了保障。3、本实验箱采用实物产品,提高了实验的真实程度,确保了实验的实用性。 4、配备MCGS工控组态软件,让学生直观地进行PLC的基本指令练习、对PLC实际应用的实验通过组态棒图进行动态跟踪,实验对象形象逼真,接近工业现场的实际应用,通过本装置的训练,使学生很快就能适应现场的实际操作。    5、实验项目扩展配置,使用可靠,在教学活动或项目开发中易于使用和维护,是目前国内市场上一款性价比极高的PLC教学实验设备。 二、主要配置1、开关电源:1)直流稳压电源24V/3A1组;2)直流稳压电源5V/2A1组。2、PLC主机:西门子S7-1214DC/DC/DC PLC主机1件,采用24V直流供电、24V直流输入、24V直流输出,具有14路数字量输入,10路数字量输出,2路模拟量输入,每个布尔指令执行时间不慢于0.08微秒,高速计数器不少于6个,脉冲输出可以组态不少于4个脉冲发生器。3、7寸触摸屏:昆仑通态TPC7062Ti 1组,具有网络通信功能,带USB接口。4、步进电机及驱动器:步进电机48BYGH602-11B1件,步进电机专用驱动器TB6600 1件。5、直流电机:24V直流电机RS-385SD1个,24V光电编码器ZKP3806-001G-1000BZ1-5C21件,继电器HK3FF-DC24V2个。可完成闭环控制实验。6、传感器模块:1)双轴加速度传感器1个,带模拟量输出;2)超声波传感器 1个。7、继电器模块:设计有4个24V继电器JZX-22F,继电器线圈引出到实验板上,继电器触点学生可以任意连接。8、按钮开关: 有6个不带锁按钮开关,2个带锁按钮开关,2个急停开关,2个信号指示灯。9、在实验箱的设计中留出了所有的输入、输出、公共端子,用户可方便扩展自己的模块,以及以后实验系统的升级。三、实验内容1、基本指令练习2、直流电机正反转控制实验3、步进电机控制实验4、编码器信号检测实验5、加速度传感器数据采集实验6、超声波传感器应用实验7、PLC控制系统设计实验
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DCFW-1800-SDC信息安全攻防竞技平台
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当前全球信息安全的形势越来越严峻,国际上围绕信息获取、利用和控制的竞争日趋激烈,信息的竞争归根到底是人才的竞争。举办信息安全竞赛十分必要,对于培养信息安全人才、提高全社会信息安全意识具有重要推动作用。要利用信息安全竞赛这个平台,加快推进信息安全产学研相结合,将竞赛的成果转化为现实生产力。  通过信息安全竞赛可以充分发挥大学生的积极性和创造力,选题紧跟信息安全前沿技术和动态,反映目前的研究热点和难点;务实实用,有创新,有亮点;学生赛后讲解、回答自信,展示了参赛选手较好的综合素质和较强的信息安全教学基础实力。通过信息安全竞赛还可以重点考察计算机安全与网络攻防的知识与技能,提升信息安全意识,普及信息安全知识,实践信息安全技术,共创信息安全环境,发现信息安全人才。  为了宣传信息安全知识,培养大学生的创新意识、团队合作精神,提高大学生的信息安全技术水平和综合设计能力,促进高等学校信息安全专业课程体系、教学内容和方法的改革,在教育部高等教育司、工业和信息化部信息安全协调司的指导下,教育部高等学校信息安全类专业教学指导委员会决定开展全国大学生信息安全竞赛。自2008年起,每年举行一届,每届历时四个月,分初赛和决赛。  同时经教育部批准,在全国大学生电子设计竞赛中增设一项信息安全技术专题邀请赛,即增设《全国大学生电子设计竞赛信息安全技术专题邀请赛》,且于2008年起每两年举办一次,为全国大学生提供了更多的机会,对向全国范围普及和推动信息安全技术具有十分重要的作用。  已经连续具备六届的全国大学生信息安全竞赛,是由教育部高教司、工业和信息化部信息安全协调司指导,由教育部高等学校信息安全专业教学指导委员会主办,是一项公益性大学生科技活动,目的是宣传信息安全知识,扩大大学生科学视野,培养大学生创新精神和信息安全综合设计能力,促进高等学校信息安全专业课程体系和教学内容方法的改革,为选拔推荐优秀信息安全专业人才创造条件。  信息安全攻防竞技平台是围绕信息安全理论和知识,通过理论、个人对抗、分组对抗和夺旗四种竞赛紧密结合方式,组建的信息安全对抗技能实战赛。  信息安全攻防竞技平台他通过承载信息安全对抗竞赛项目,考察竞赛者网络安全理论知识与实际问题处理能力的竞技平台。  信息安全攻防竞技平台旨在借助竞赛培养一批具备信息安全素养的优秀实战专业的安全人员。  主要功能  1、提供多系统平台的在线考试功能  DCFW-1800-SDC为计算机及网络安全教育提供多系统平台的教学赛题,在教学、培训过程中,根据需要可以启动基于不同操作系统平台的教学赛题,满足所有教学环境的需求。  个人挑战赛以典型的计算机信息网络为竞赛内容和考察重点:  分为基础、脚本、破解、溢出、内核、综合六种题型。  关卡考察内容涉及WEB知识、ASP/PHP脚本、缓冲区溢出、软件脱壳破解、系统漏洞利用、社会工程学等信息安全知识  分组对抗  在封闭的真实对抗环境(包括DMZ区、数据区、开发测试区、内网服务区、终端区)中展开攻防角逐  充分展示了各位选手的个人水平和小组的协同合作能力。  2、多种模式的攻防赛题  DCFW-1800-SDC为计算机及网络安全教育提供多模式的安全攻防实验赛题,能够进行各种安全威胁的攻防操作,针对不同的攻击防御模式,提供多种实验赛题选择。  3、全程自主操作的攻防演练  DCFW-1800-SDC的全部赛题均是将安全理论与实际环境和动手操作相结合的实验课程,所有的学习过程中,都需要通过实际动手进行实验操作,完成赛题要求的安全威胁攻击以及针对该攻击的安全防御措施。通过不同的实验课程让学员亲身体验计算机及网络安全的攻防全过程,让学生从枯燥的理论学习中解脱出来,可以极大的提升学生学习网络安全知识的积极性,并帮助学生在未来的就业和职业发展奠定扎实、实用的技术基础和经验。  4、真实的攻防环境  目标主机、操作系统、漏洞均是真实存在的,入侵、防护过程完全真实。并非像一些实验系统只能模拟输出既定的结果,贴近实际。  特色技术  1、虚拟化技术  在主操作系统上虚拟出不同的虚拟服务器,每个应用层的实验程序运行在独立的软件环境中,同时启动多项安全实验,最大限度发挥系统资源的使用率,提高设备的性价比。  2、考试环境实验包技术  把一个攻防考试环境所需要的所有组件,包括运行环境、主服务程序、非公有工具、技术帮助文档等通过加密技术组成一个完整的实验包,可以方便地进行管理和加载。利用实验包快照技术教师可以方便对学生的考试情况进行评分。  3、虚拟系统动态迁移技术  攻防平台和赛题平台分离,教师通过控制台可以为学生开启各种计算机及网络安全教学课程的实验环境,学生可以在实验环境中进行各种计算机及网络安全的攻防实验。独立隔离的实验环境不会对其他网络造成危害,并且可以最大限度地利用系统资源,提供尽可能多的服务。  4、实验无需恢复实验,动态加载新实验  便捷恢复到初始状态,等待开展下一批实验,把教师的管理工作量降低到最小,把主要精力放在攻防实验教学本身。  5、领先的云实验室技术  通过虚拟机技术等多种手段,可在DCST上为远程实验者提供一套完整的攻防演练环境,远程实验者仅通过web浏览器即可方便的远程完成所有安全攻防实验,而不会对实际网络运行环境或设备造成任何危害。  竞赛平台部署模式  信息安全竞赛平台提供了靶机虚拟化模板自定义功能,并提供主机系统、WEB应用、用户业务应用系统级漏洞虚拟化模板。系统提供监控平台调度靶机模板,根据不同的实战任务下发进行自动调度靶机虚拟化模板功能。系统平台能够提供40多种不同级别的金、银、铜牌靶机。  特色技术  1、虚拟化技术  在主操作系统上虚拟出不同的虚拟服务器,每个应用层的实验程序运行在独立的软件环境中,同时启动多项安全实验,最大限度发挥系统资源的使用率,提高设备的性价比。  2、考试环境实验包技术  把一个攻防考试环境所需要的所有组件,包括运行环境、主服务程序、非公有工具、技术帮助文档等通过加密技术组成一个完整的实验包,可以方便地进行管理和加载。利用实验包快照技术教师可以方便对学生的考试情况进行评分。  3、虚拟系统动态迁移技术  攻防平台和赛题平台分离,教师通过控制台可以为学生开启各种计算机及网络安全教学课程的实验环境,学生可以在实验环境中进行各种计算机及网络安全的攻防实验。独立隔离的实验环境不会对其他网络造成危害,并且可以最大限度地利用系统资源,提供尽可能多的服务。  4、实验无需恢复实验,动态加载新实验  便捷恢复到初始状态,等待开展下一批实验,把教师的管理工作量降低到最小,把主要精力放在攻防实验教学本身。  5、领先的云实验室技术  通过虚拟机技术等多种手段,可在DCST上为远程实验者提供一套完整的攻防演练环境,远程实验者仅通过web浏览器即可方便的远程完成所有安全攻防实验,而不会对实际网络运行环境或设备造成任何危害。云竞技平台机型机型2U 配置CPU:Intel系列处理器;内存32G;SSD硬盘:128G;硬盘:1000G;  网口:Intel82574L*2功能模块网络协议分析模块、安全事件通告模块规格参数MTBF10万小时 物理规格高:4.5cm  宽度:435mm  重量:7kg(全配) 电源300W 温度(工作)0-40摄氏度 相对湿度10%-90%非冷凝 辐射标准符合FCCPart15,ClassA,EN55022(CISPR22,ClassA)CEMark
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新能源汽车电源变换系统实训装置
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轨道电路或计轴设备实训演练平台
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