南信大 计算机组成原理实验TEC-8实验指导书.pdf

TEC-8 计算机硬件综合 实验系统 杨春武 刘敬晗 编写 清华大学科教仪器厂 2011.11 1 前 言 为了适应大学本科计算机专业《数字逻辑和数字系统》、《计算机组成原理课 程》和《计算机体系结构》三门课程的实验教学需要，清华大学科教仪器厂研制 并生产了TEC-8 计算机硬件综合实验系统。这是清华大学科教仪器厂生产的一个 专利产品，专利号ZL 2007 2 0149391.9。 计算机专业的 《数字逻辑与数字系统》、《计算机组成原理》和《计算机体系 结构》三门硬件基础课程中，实验教学的位臵越来越重要。要培养学生的创新精 神和动手能力，就必须搞好实验教学。这三门硬件基础课的实验教学应该统一考 虑，形成一个完整的体系。在 《数字逻辑和数字系统》的实验教学中，要使学生 通过实验掌握数字电路的基本特性，掌握典型中、小规模常用器件的功能，能够 构造小的数字系统，因此手动接、插线训练是必须的。TEC-8 实验系统为《数字 逻辑和数字系统》课程设计的实验分为两部分，第一部分是使用中、小规模的器 件进行基本实验，实验台上安排了4 个14 芯、2 个16 芯、2 个20 芯、1 个24 芯、1 个28 芯双列直插插座，16 个电平双位开关，12 个发光二极管构成的电平 指示灯，一支逻辑笔，1MHz~ 1Hz 的时钟信号和1 个电位器。基本实验要进行中、 小器件的插、拔和接、插线训练。第二部分是综合实验，使用 1 片在系统可编程 器件EPM7128 和一个喇叭、6 个数码管、12 个交通信号指示灯、1 个VGA 接口完 成频率计、交通灯、简易电子琴、VGA 接口等大型综合设计型实验。 《计算机组成原理》课程的实验教学使学生通过实验教学掌握计算机各组成 部分尤其是整机的工作原理。实验教学所用的模型计算机与商用计算机的区别是 商用计算机要求功能强大，而实验教学用的模型计算机则是突出计算机的基本结 构和原理，追求良好的实验效果。TEC-8模型计算机 8 位字长，能够执行加法、 减法、逻辑与、加1、存数、取数、条件转移、无条件转移、输出、开中断、关 中断、中断返回和停机等14 条指令。为了保证《计算机体系结构》实验教学的 需要，安排了流水微程序控制器实验和流水硬连线控制器实验。我们设计 《计算 机组成原理》课程实验时，需要的接、插线很少，将实验的重点放在使学生对实 验中每一步所出现的各种现象进行正确解释，加大学生实验过程中思考能力的培 养，真正掌握各个实验的原理。 TEC-8模型计算机中有微程序控制器和硬连线控制器两种控制器。独创的一 次全切换方式实现两种控制器产生的控制信号之间的转换。这种一次全切换方式 省去了接、插线操作，可靠性高，不需要关掉电源，优点突出。 由于各学校情况不同，安排实验的思路也有很大差异，各有自己的特色，敬 请各位老师在使用TEC-8 时提出宝贵意见，以便改进。 杨春武 刘敬晗 2011 年11 月 2 前 言……………………………………………………………………………………..1 第1 章 TEC-8 计算机硬件综合实验系统…………………………………………….…..5 1.1 TEC-8 实验系统的用途…………………………………………………………….…5 1.2 TEC-8 实验系统技术特点…………………………………………………….………5 1.3 TEC-8 实验系统组成………………………………………………………….………6 1.4 逻辑测试笔……………………………………………………………………………6 1.5 TEC-8 实验系统结构和操作……………………………………………….…………7 1.5.1 模型计算机时序信号………………………………………………………………7 1.5.2 模型计算机组成……………………………………………………………………7 1.6模型计算机指令系统…………………………………………………………………10 1.7 开关、按钮、指示灯……