第一章 TEC—XP实验系统简介
TEC—XP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学实验，还支持监控程序、汇编源程序设计、BASIC高级语言程序设计等阮籍方面的教学实验。
1．1TEC—XP计算机组成原理实验箱简介
1.教学及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，有中小规模的器件组成；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。
2教学机的机器字长16位，及运算器、主存、数据总线、地址总线都是16位。
3.指令系统支持多种基本寻址方式。其中一部分指令以实现，用于设计监控程序和用户的常规编码程序，上保留多条指令供实验者自己实现。
4.主存最大寻址空间是18K字，有基本容量为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。
５.原理上讲，主时钟脉冲的频率可在几百ＫＨｚ——近２ＭＨｚ之间选择。
６.运算器由四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，和一个能自行移位的乘商寄存器。设置Ｃ（进位）、ｚ（结果为０）、ｖ（溢出）和Ｓ（符号位）四个状态标志位。
７.控制器采用微程序和硬布线两种控制方案实现，可由实验者自由选择。实验人员可方便的修改已有设计，或加进若干条自己设计与实现的新指令，新老指令同时运行。
８.主机上安装有两路ＩＮＴＥＬ８２５１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ＭＡＸ２０２倍压线路，以避免使用＋１２Ｖ和－１２Ｖ电源。
９.在主板的右下方，配置了完成中断教学实验的全套线路，可以实现三级中断和中断嵌套。
１０.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者程序，也可以执行
一条或若干条通过数据开关手动置入的指令。
１１.主板上设置数据开关和微型开关、按键和指示灯，只是最底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通过电源线插到机箱后侧版，经保险丝、开关连接到电路板上，开关安放在机箱右侧靠后位置，方便操作且比较安全。
１４.两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。
1． ２实验机硬件组成：
总线
本系统的总线由内部总线、数据总线、地址总线、控制总线共四部分组成。
内部总线是数据总线在CPU内部的体现，在真正的商用机中用户是看不到的。在本机中是连接运算器和控制器之间的线路。
总线驱动器。由两片八同相三态缓冲器/线驱动器74LS244组成。用来把运算器的运算结果经放大后送内部总线。
总线驱动器。由一片74LS244组成。用来把标志寄存器FLAG的值经放大后送内部总线。
25、26：三态双向总线收发器。由8路同相三态双向总线收发器74LS245组成。设置在内部总线和数据总线之间，实现内部总线和数据总线的隔离，并可双向传输数据。
55、56：地址寄存器。由二片8xp提交更改位D锁存器芯片74LS374组成。由运算器输出的内存地址暂存入地址寄存器。
运算器
运算器芯片。由4片4位的运算器芯片AM2901组成。4片级连构成一个16位的运算器，片间
采用串行进位的方式。
标志寄存器FLAG。4位，用来保存运算器运算结果的4个标志位C、Z、V、S。
SHIFT芯片。产生运算器最低位的进位输入信号和移位信号。
控制器
本系统提供了硬布线控制器和微程序控制器两种控制器。
（一）硬布线控制器
程序计数器PC。用运算器芯片内的一个16位寄存器来表示（用户看不到）。
指令寄存器IR。由两片8位D锁存器芯片74LS374和74LS377构成。 74LS374和74LS377为带公共使能端的具有三态输出的八 D 边沿触发器。
节拍发生器Timing。使用几个触发器的不同编码状态来区分和标示指令的执行步骤。
时序控制信号产生器MACH5。用一片100引脚的CPLD器件实现。用于产生并提供每一条
指令的每一个执行步骤使用的全部时序控制信号，这些信号可以直接送到每个被控制的对象，或者经过译码器送到被控制的对象。
译码器。由两片三——八译码器芯片（74LS138）实现。
微程序控制器
程序计数器PC。（同硬布线控制器）。
指令寄存器IR。（同硬布线控制器）。
微指令地址映射部件MAPROM。由一片28C64型ROM芯片实现。MAPROM的地址输入是指令寄存器IR给出的8位指令操作码，其输出内容为这条指令对应的微程序段的入口地址。
微程序控制器AM2910。用于产生下一条微指令的地址。
微指令转移的条件判断电路。由一片GAL20V8实现。
控制存储器。由两片28C64型ROM芯片构成。用于存放本系统的微程序。（15、16只是控
制存储器的一部分，用于存放微指令的16位下地址。另一部分在芯片10中，存放32位的微命令信号）
微指令寄存器。由一片8位D锁存器芯片74LS374和一片8位带清0控制的D锁存器芯片74LS273构成。用于存放当前运行中的微指令。（47、51只是微指令寄存器的一部分。另一部分由芯片10中的32位D型触发器组成）
当前微指令地址寄存器。由一片74LS377型8位D锁存器构成。用于存放当前运行中和微指令的地址，并驱动8个指示灯（以此来显示当前微指令的地址）。
存储器
ROM。由2片8KB的ROM芯片28C64。用于存放本机的监控程序。
RAM。由2片2KB的RAM芯片6116。
内存扩展插座。用于扩展存储器。
三八译码器74LS138。实现对内存地址AB15——AB13的译码。产生8个用于内存片选的译
码信号，分别对应8个内存地址空间。
74ls139芯片。其内部是2个独立的2-4译码器。由其译码产生对内存读写等操作的控制信号。
I/O设备
拨数输入开关。用于输入16位的二进制数。
输入数据缓冲驱动器。由两片八同相三态缓冲器/线驱动器74LS244组成。用于把70输入的数据缓冲放大后送内部总线。
微型输入开关。
工作方式设置开关。
1、 实验机指令系统
2、 实验机软件系统
3、 实验机与PC机的关系
4、 实验机工作原理（运行一小段程序，用微程序控制器控制整个程序执行过程，论述：指令—微程序—微命令（控制信号）—数据流加工处理过程（对硬件控制））
5、 实验内容及实验过程
要求：
1、5000字以上；
2、文字、图、表配合说明
3、word打印
4、提交时间：7月5日以前（以班级为单位）

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