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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法。,三、组织实施条件,、硬件条件：TEC
2、-2000教学机，微机，SUPERPRO编程器、GAL、EEPROM芯片； 、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； 、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 、计划 （）边开发边将部分成果应用于教学。 （）该实验项目结题后，将以6学时加入课程的实验总学时。 （）实验成绩将以15%计入课程总成绩。 （）修改相应教学计划，将8学时改为14学时。 （）改编目前实验指导书，以适应新的实验项目。 （）通过该实验项目的开设，逐步加大实验力度，改进
3、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 、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 、实施步骤 ）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SCC GAL、FLAG GAL、SHIFT GAL、SCCT GAL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
4、、实施步骤 ）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 、实施步骤 ）扩展CM中的机器指令(微程序) （）确定一条指令各步的控制信号 （）将控制信号装入到7片MPROM中， （）确定指令的操作码以及微程序入口地址，并装入MAPROM中。,四、主要内容,（一）计划、方案、实施步骤 、实施步骤 ）修改监控程序（系统软件），扩充机器指令对应的汇编指令 （）阅读理解系
5、统监控程序源代码，了解其流程； （）加入相应代码，实现相应汇编指令； （）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,、主要特色 ）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 、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
6、、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 、扩展指令系统后的能够运行的TEC-2000教学机 、实验指导书、实验报告,五、具体开发实例,具体扩展了以下四条机器指令： 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与 SR 的值互换,TEC-2000教学计算机,二
7、选一,B 16个 A 通用寄存器,三选一,二选一,三选一,三选一,A L U S R,B锁存器,A锁存器,乘商寄存器Q,Cn,/OE,Q3,Q0,RAM0,RAM3,F,输出Y,F3 F=0000 OVR Cn+4,输入D,A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,Y3Y0,D3D0,RAM3,Q3,RAM0,Q0,CP,OE,Cin,Cy F=0 Over F3,Am2901,A3A0,B3B0,I8I6,I5I3,I2I0,返回,16位运算器,微堆桟指针 SP,5字 * 12位 微
8、堆桟 F,微程序计数器 PC,寄存器/计数器 R / C,D R F PC 多路选择器,命令译码器,增 量 器,零检 测,D11D0,Y11Y0,CP,/FULL,CI,/CC,/CCEN,I3I0,/PL /MAP /VECT,/RLD,/OE,出栈/入栈 保持/清零,装数 减量 保持,清零 选择,R为零,Am2910器件,微程序控制器,Am2910,MAPROM,SCC Gal,控制存储器（ ROM）,指令操作码,微指令转移的控制条件,/CC,微指令寄存器,0MRW SAI86 B口 0SST DC2 0I20 SBI53 A口 SSHSCI DC1,CP,/G,读命令,B 口二选一,A 口二选一,IR.SR,IR.DR,/MAP,/PL,
