综合性实验指导.ppt

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-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SCCGAL、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、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、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：NXORDR，SR功能：/（DRSR）DRADTWDR功能：DR增2ADRMDR，SR功能：DR+SRDRSWRMDR，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,ALUSR,B锁存器,A锁存器,乘商寄存器Q,Cn,/OE,Q3,Q0,RAM0,RAM3,F,输出Y,F3F=0000OVRCn+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,CyF=0OverF3,Am2901,A3A0,B3B0,I8I6,I5I3,I2I0,返回,16位运算器,微堆桟指针SP,5字*12位微堆桟F,微程序计数器PC,寄存器/计数器R/C,DRFPC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,SCCGal,控制存储器（