1、TEC-2000教學(xué)機指令系統(tǒng)擴展 計算機組成原理課程設(shè)計性實驗,一、必要性,目前，計算機組成原理課程實驗為各自獨立的驗證性實驗，經(jīng)過實驗教學(xué)，為了對各部件綜合調(diào)試、設(shè)計新的控制邏輯，并為后面課程設(shè)計創(chuàng)造必要條件，需要開發(fā)一個設(shè)計性實驗。,二、達到的目的,通過開發(fā)這項設(shè)計性實驗，將會達到以下目的： 1、進一步掌握微程序定序器AM2910、運算器AM2901、外圍GAL、EEPROM芯片之間的聯(lián)系，達到對整機概念的提升； 2、掌握將邏輯功能寫入現(xiàn)場可編程器件GAL的設(shè)計流程； 3、掌握從基本硬件、微指令、微程序、機器指令到匯編指令的硬軟件同時擴展的實現(xiàn)方法。,三、組織實施條件,、硬件條件：TEC

2、-2000教學(xué)機，微機，SUPERPRO編程器、GAL、EEPROM芯片； 、軟件條件：監(jiān)控程序MONITOR、交叉匯編程序、GAL邏輯的設(shè)計開發(fā)軟件FM軟件； 、參考資料：由席振元、梁生科編寫的計算機組成原理實驗指導(dǎo)書、TEC-2000教學(xué)機隨機資料、計算機組成原理教材等。,四、主要內(nèi)容,（一）計劃、方案、實施步驟 、計劃 （）邊開發(fā)邊將部分成果應(yīng)用于教學(xué)。 （）該實驗項目結(jié)題后，將以6學(xué)時加入課程的實驗總學(xué)時。 （）實驗成績將以15%計入課程總成績。 （）修改相應(yīng)教學(xué)計劃，將8學(xué)時改為14學(xué)時。 （）改編目前實驗指導(dǎo)書，以適應(yīng)新的實驗項目。 （）通過該實驗項目的開設(shè)，逐步加大實驗力度，改進

3、實驗成績的考核方法，加大實驗成績的比重，強化學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。,四、主要內(nèi)容,（一）計劃、方案、實施步驟 、方案 在現(xiàn)有的TEC-2000教學(xué)機系統(tǒng)上，擴展4條CPU的機器指令，并在系統(tǒng)監(jiān)控程序中擴充相應(yīng)的匯編指令，使軟硬件均支持擴展的指令。,四、主要內(nèi)容,（一）計劃、方案、實施步驟 、實施步驟 ）與微程序控制器、運算器的配套電路GAL芯片的邏輯實現(xiàn) （1）了解微程序定序器AM2910、運算器AM2901芯片在教學(xué)機中的用法； （2）根據(jù)要設(shè)計的功能，寫出SCC GAL、FLAG GAL、SHIFT GAL、SCCT GAL等外圍電路的邏輯表達式；,四、主要內(nèi)容,（一）計劃、方案、實施步驟

4、、實施步驟 ）與微程序控制器、運算器的配套電路GAL芯片的邏輯實現(xiàn) （3）利用GAL邏輯的設(shè)計開發(fā)軟件FM軟件編譯源文件，生成.JED文件； （4）利用SUPERPRO編程器將.JED文件寫入GAL芯片； （5）將燒好的芯片插入教學(xué)機上相應(yīng)的位置上。,四、主要內(nèi)容,（一）計劃、方案、實施步驟 、實施步驟 ）擴展CM中的機器指令(微程序) （）確定一條指令各步的控制信號 （）將控制信號裝入到7片MPROM中， （）確定指令的操作碼以及微程序入口地址，并裝入MAPROM中。,四、主要內(nèi)容,（一）計劃、方案、實施步驟 、實施步驟 ）修改監(jiān)控程序（系統(tǒng)軟件），擴充機器指令對應(yīng)的匯編指令 （）閱讀理解系

5、統(tǒng)監(jiān)控程序源代碼，了解其流程； （）加入相應(yīng)代碼，實現(xiàn)相應(yīng)匯編指令； （）通過交叉匯編程序ASEC對修改過的監(jiān)控程序進行匯編，生成新的監(jiān)控程序。 4）對新系統(tǒng)的機器指令和匯編指令進行驗證。,（二）主要特色和需要解決的關(guān)鍵問題,、主要特色 ）要求學(xué)生不但設(shè)計微程序控制器硬件內(nèi)容，而且進一步擴展軟件系統(tǒng)，達 到掌握系統(tǒng)整機實現(xiàn)的概念。 2）不僅僅是簡單實驗的組合，而是系統(tǒng)的再設(shè)計和綜合調(diào)試，滲透了數(shù)字邏輯、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、匯編語言程序設(shè)計等課程內(nèi)容。,四、主要內(nèi)容,四、主要內(nèi)容,（二）主要特色和需要解決的關(guān)鍵問題 、需要解決的關(guān)鍵問題 1）深入了解微程序定序器AM2910、運算器AM2901、外圍GAL

6、、EPROM芯片之間的聯(lián)系； 2）學(xué)習(xí)掌握將邏輯功能寫入可編程器件GAL的設(shè)計流程； 3）分析現(xiàn)有監(jiān)控制程序的功能，擴展新的匯編指令,并固化到EEPROM中。 4）設(shè)計擴展的機器指令對應(yīng)的微程序，并寫入控制存儲器CM中。,四、主要內(nèi)容,（三）具體成果與成果形式 、擴展指令系統(tǒng)后的能夠運行的TEC-2000教學(xué)機 、實驗指導(dǎo)書、實驗報告,五、具體開發(fā)實例,具體擴展了以下四條機器指令： NXOR DR，SR 功能： /（DRSR）DR ADTW DR 功能： DR增2 ADRM DR，SR 功能： DR+SRDR SWRM DR，SR 功能： DR與 SR 的值互換,TEC-2000教學(xué)計算機,二

7、選一,B 16個 A 通用寄存器,三選一,二選一,三選一,三選一,A L U S R,B鎖存器,A鎖存器,乘商寄存器Q,Cn,/OE,Q3,Q0,RAM0,RAM3,F,輸出Y,F3 F=0000 OVR Cn+4,輸入D,A口地址,B口地址,組成 算邏運算部件 16 個 累加器 乘商寄存器 Q 功能 8種運算功能 8種數(shù)據(jù)組合 8種結(jié)果處理,AM2901,入出信號及引腳,Y3Y0,D3D0,RAM3,Q3,RAM0,Q0,CP,OE,Cin,Cy F=0 Over F3,Am2901,A3A0,B3B0,I8I6,I5I3,I2I0,返回,16位運算器,微堆桟指針 SP,5字 * 12位 微堆桟 F,微程序計數(shù)器 PC,寄存器/計數(shù)器 R / C,D R F PC 多路選擇器,命令譯碼器,增 量 器,零檢 測,D11D0,Y11Y0,CP,/FULL,CI,/CC,/CCEN,I3I0,/PL /MAP /VECT,/RLD,/OE,出棧/入棧 保持/清零,裝數(shù) 減量 保持,清零 選擇,R為零,Am2910器件,微程序控制器,Am2910,MAPROM,SCC Gal,控制存儲器（ ROM）,