综合性实验指导

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1、TEC-2000教学机指令系统扩展《计算机组成原理》课程设计性实验一、必要性目前，《计算机组成原理》课程实验为各自独立的验证性实验，经过实验教学，为了对各部件综合调试、设计新的控制逻辑，并为后面课程设计创造必要条件，需要开发一个设计性实验。二、达到的目的通过开发这项设计性实验，将会达到以下目的：1、进一步掌握微程序定序器AM2910、运算器AM2901、外围GAL、EEPROM芯片之间的联系，达到对整机概念的提升；2、掌握将逻辑功能写入现场可编程器件GAL的设计流程；3、掌握从基本硬件、微指令、微程序、机器指令到汇编指令的硬软件同时扩展的实现方

2、法。三、组织实施条件１、硬件条件：TEC-2000教学机，微机，SUPERPRO编程器、GAL、EEPROM芯片；２、软件条件：监控程序MONITOR、交叉汇编程序、GAL逻辑的设计开发软件FM软件；３、参考资料：由席振元、梁生科编写的《计算机组成原理实验指导书》、TEC-2000教学机随机资料、计算机组成原理教材等。四、主要内容（一）计划、方案、实施步骤１、计划（１）边开发边将部分成果应用于教学。（２）该实验项目结题后，将以6学时加入课程的实验总学时。（３）实验成绩将以15%计入课程总成绩。（４）修改相应教学计划，将8学时改为14学时。（５）

3、改编目前实验指导书，以适应新的实验项目。（６）通过该实验项目的开设，逐步加大实验力度，改进实验成绩的考核方法，加大实验成绩的比重，强化学生创新能力的培养。四、主要内容（一）计划、方案、实施步骤•２、方案在现有的TEC-2000教学机系统上，扩展4条CPU的机器指令，并在系统监控程序中扩充相应的汇编指令，使软硬件均支持扩展的指令。四、主要内容（一）计划、方案、实施步骤•３、实施步骤１）与微程序控制器、运算器的配套电路GAL芯片的逻辑实现（1）了解微程序定序器AM2910、运算器AM2901芯片在教学机中的用法；（2）根据要设计的功能，写出SCCG

4、AL、FLAGGAL、SHIFTGAL、SCCTGAL等外围电路的逻辑表达式；四、主要内容（一）计划、方案、实施步骤３、实施步骤１）与微程序控制器、运算器的配套电路GAL芯片的逻辑实现•（3）利用GAL逻辑的设计开发软件FM软件编译源文件，生成.JED文件；（4）利用SUPERPRO编程器将.JED文件写入GAL芯片；（5）将烧好的芯片插入教学机上相应的位置上。四、主要内容（一）计划、方案、实施步骤３、实施步骤•２）扩展CM中的机器指令(微程序)（１）确定一条指令各步的控制信号（２）将控制信号装入到7片MPROM中，（３）确定指令的操作码以及微

5、程序入口地址，并装入MAPROM中。四、主要内容（一）计划、方案、实施步骤３、实施步骤•３）修改监控程序（系统软件），扩充机器指令对应的汇编指令（１）阅读理解系统监控程序源代码，了解其流程；（２）加入相应代码，实现相应汇编指令；（３）通过交叉汇编程序ASEC对修改过的监控程序进行汇编，生成新的监控程序。4）对新系统的机器指令和汇编指令进行验证。（二）主要特色和需要解决的关键问题１、主要特色１）要求学生不但设计微程序控制器硬件内容，而且进一步扩展软件系统，达到掌握系统整机实现的概念。2）不仅仅是简单实验的组合，而是系统的再设计和综合调试，渗透了数

6、字逻辑、系统结构、汇编语言程序设计等课程内容。四、主要内容四、主要内容（二）主要特色和需要解决的关键问题•２、需要解决的关键问题1）深入了解微程序定序器AM2910、运算器AM2901、外围GAL、EPROM芯片之间的联系；2）学习掌握将逻辑功能写入可编程器件GAL的设计流程；3）分析现有监控制程序的功能，扩展新的汇编指令,并固化到EEPROM中。4）设计扩展的机器指令对应的微程序，并写入控制存储器CM中。四、主要内容（三）具体成果与成果形式１、扩展指令系统后的能够运行的TEC-2000教学机２、实验指导书、实验报告五、具体开发实例具体扩展了以

7、下四条机器指令：NXORDR，SR功能：/（DR⊕SR）DRADTWDR　功能：DR增2ADRMDR，[SR]功能：DR+[SR]DRSWRMDR，[SR]功能：DR与[SR]的值互换TEC-2000教学计算机二选一B16个A通用寄存器三选一二选一三选一三选一ALUSRB锁存器A锁存器乘商寄存器QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出YF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址组成算逻运算部件16个累加器乘商寄存器Q功能8种运算功能8种数据组合8种结果处理AM2901入出信号及引脚Y3~Y0D3~D0RAM3Q3RAM0Q0CP

8、OECinCyF=0OverF3Am2901A3~A0B3~B0I8~I6I5~I3I2~I0返回16位运算器微堆桟指针SP5字*12位微堆桟F微程