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文档简介
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),
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