西北农林科技大学TEC-XP实验指导书

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1、TEC-XP计算机组成原实验系统简介计算机组成原理是计算机科学与技术专业、信管、软件工程的一门核心专业基础课程，从"年起，是计算机专业研究生入学考试重要的必考课程之一，它在基础课和专业课之间起着重要的衔接作用，通过本课程的学习，使学生能深入了解计算机中“程序、数据的表示方法、运算方法”，掌握计算机中核心部件“运算器、控制器、存储器、外设”的硬件组成、功能、控制方法及工作原理。本课程主要特点：知识面广、内容多、更新快，又加之教材不针对具体机型结构，学生学起来感觉空洞抽象、难以理解。因此，迫切需要某一具体机型来学习，增强对该课

2、程的理解。■C価实验教学机是一台软、硬件相对完整、配置小巧合理的完整计算机系统。用“麻雀虽小，肝胆俱全”这句话描述很切合实际。■€■滞机里面配置了小巧的“运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备”完整要素，通过这台实验机的学习，对掌握计算机的基本构造、实现方法、实现原理具有很大的帮助。第1章TEC-XP实验系统简介11」TEC-XP计算机组成原理实验箱简介11.2TEC-XP实验系统的硬件、软件组成2第2章TEC-XP教学机指令系统52.1指令系统综述52.2教学机指令汇总8第3章TEC-XP教学计算机硬件系统103.1

3、教学计算机硬件系统的组成概述103.2教学计算机运算器部件技术说明143.3TEC-XP硬布线控制器23383.4微程序控制器部件的技术说明3.5TEC-XP内存储器部件523.6tec-xp实验机串行接口533.7中断线路54第4章实验59实验一、基础汇编语言程序设计59实验二、脱机运算器实验68实验三、组合逻辑控制器实验70实验四、存储器实验73实验五、微程序控制器实验77第1章TEC-XP实验系统简介■CT聘由清华大学科教仪器厂和清华大学计算机系联合研制。该实验系统重点用于计算机组成原理和计算机系统结构等课程的硬件教

4、学实验，还支持监控程序、汇编语言程序设计、BuSX高级语言程序设计等软件方面的教学实验。1・1TEC-XP计算机组成原理实验箱简介1.教学机系统配置了两个不同实现方案的CPU系统，一个CPU沿袭传统的设计思路，和当前主流的教材配套，由屮小规模的器件组成；另一个CPU参考国外著名大学的设计思路用大规模的FPGA器件设计实现。1.教学机的机器字长16位，即运算器、主存、数据总线、地址总线都是16位。2.指令系统支持多种基本寻址方式。其屮一部分指令已实现，用于设计监控程序和用户的常规汇编程序，尚保留多条指令供实验者自己实现。3.

5、主存最大寻址空间是18K字，由基本容量为8K（字节或16位的字）的ROM和2K（字节或16位的字）的RAM存储区域组成。还可以进一步完成存储器扩展的教学实验。4.原理上讲，主吋钟脉冲的频率可在几百KHz〜近2MHz之I'可选择。5.运算器由4片位片结构器件级联而成，片间用串行进位方式传递进位信号。ALU实现8种算术与逻辑运算功能，内部包括16个双端口读出、单端口写入的通用寄存器，和一个能口行移位的乘商寄存器。设置C（进位）、Z（结果为（））、V（溢出）和S（符号位）四个状态标志位。6.控制器釆用微程序和硬布线两种控制方案实

6、现，可由实验者自由选择。实验人员可方便地修改已有设计，或加进若干条自己设计与实现的新指令，新老指令同吋运行。7.主机上安装有两路INTEL825I串行接口，一路出厂时已经实现，可直接接计算机终端，或接入一台PC机作为自己的仿真终端；另一路保留学生扩展实现。选用了MAX202倍压线路，以避免使用+12V和・12V电源。8.在主板的右下方，配置了完成屮断教学实验的全套线路，可以实现三级屮断和屮断嵌套。9.系统实现多种运行方式，可以单步/连续运行主存储器的指令或程序，也可以执行条或若干条通过数据开关手动置入的指令。11•主板上设

7、置数据开关和微型开关、按键和指示灯，支持最低层的手工操作方式的输入/输出，通过指示灯来显示重要的数据或控制信号的状态，可以完成机器调试和故障诊断。板上还有支持教学实验用的一定数量的跳线夹。12.实验机硬件系统，全部功能部件分区域划分在大一些的水平放置的一块印制电路板的不同区域，所有器件都用插座插接在印制板上，便于更换器件。13.实验计算机使用单一的5V、最大电流3A的直流模块电源，所耗电流在1.5〜2.5A之间。电源模块安装在水平电路板右上角位置，交流220V通过电源接线插到机箱后侧板，经保险丝、开关连接到电路板上，开关安

8、放在机箱右侧靠后位置，方便操作且比较安全。13.两路的串行接口的接插座安放在机箱后侧板以方便接线插拔和机箱盖的打开关闭L3・C■腭实验系统的硬件、软件组成硬件、软件系统的组成和实现功能如图LI和图！•£所示。软件：解释BXSX语言汇编语言支持监控程序软件：解释KkSX语言汇编语言支持监控程序（指令）级模