TEC-8 运算器组成实验(北邮)
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北京邮电大学 计算机学院实验中心 系统结构实验室 2014年3月
TEC-8实验系统简介 运算器组成实验 双端口存储器实验 数据通路实验 微程序控制器实验 CPU组成与机器指令的执行 中断原理实验
TEC-8
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六、实验步骤 ㈠独立方式 1．将运算器模块的外部连线按参考接线， 将控制器转换开关拨到独立位置，“独立” 灯亮, 将编程开关设置为正常位置，将开关 DP拨到向上位置。打开电源。 2．系统复位，用开关SD7-SD0向通用寄存 器堆RF内的R3-R0寄存器置数据，进行寄存 器读写，加、减、与、或实验。
22
七、实验要求 1．做好实验预习，掌握运算器的数据传输 通路及其功能特性。 2．写出实验报告，内容是： ⑴实验目的。 ⑵根据实验结果填写表格。 ⑶分析各步骤中所需的控制信号及作用 八、可探索和研究的问题
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名称
加法
减法 逻辑与 加1 取数 存数 C条件转移 Z条件转移
助记符
ADD Rd, Rs
SUB Rd, Rs AND Rd, Rs INC Rd LD Rd, [Rs] ST Rs, [Rd] JC addr JZ addr
功能
Rd ← Rd + Rs
21
㈡微程序方式 1．实验准备将控制器转换开关拨到微程序 位置，“微程序”灯亮，将编程开关设置 为正常位置。打开电源。 2．用逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、 T3。 3．设置运算器实验模式，进行寄存器读写， 加、减、与、或实验。
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Rd
XX XX XX XX XX
XX
Rs XX XX XX XX
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1.硬连线: 硬连线控制器产生控制信号 2.独 立: 开关产生控制信号 3.微程序: 微程序控制器产生控制信号 控制转换开关实现控制信号的切换。
操作模式开关 操作模式 实验功能 SWC、SWB、SWA 启动程序运行 000 写存储器 001 读存储器 010 读寄存器 011 写寄存器 100 SWC、SWB、SWA 运算器组成实验 101 双端口存储器实验 110 数据通路实验 111
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3.参考接线:
信号 开关 RS0 K0 RS1 K1 RD0 K2 RD1 K3 DRW SBUS K4 K5
信号
开关
M
K6
S0
K7
S1
K8 L
CIN
K11
信号 ABUS LDC
开关
TEC-8
K12
K13
3
数码管
逻辑笔
电源 指示
LOG
硬布线/独立/微程序转换
VGA 接口
交通灯 喇叭
微程序控制器 单片机 运算器
VCC GND
LED 显示
EPM7128
存储器
电位 器
时钟源
单脉冲
时序
TEC-8
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操作 模式
数据开关
电平控制信号开关
4
控制转换开关、指示灯 微命令指示灯 微程序控制器E2PROM 双端口寄存器 组7064 单片机89S52
0001
0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000
Rd
Rd Rd Rd Rd Rd offset offset
Rs
Rs Rs XX Rs Rs
无条件转移
输出 中断返回 关中断 开中断 停机
JMP [Rd]
OUT Rs IRET DI EI STP
1001
1010 1011 1100 1101 1110
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一、实验类型 原理+分析 二、实验目的 ⑴熟悉逻辑测试笔的使用方法。 ⑵熟悉TEC-8模型计算机的节拍脉冲T1、T2、 T3； ⑶熟悉双端口通用寄存器组的读写操作； ⑷熟悉运算器的数据传送通路； ⑸验证74181的加、减、与、或功能； ⑹按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑 运算。
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它由2片GAL22V10组成，产生节拍脉冲T1、T2、 T3，节拍电位W1、W2、W3，以及中断请求信 号ITNQ。主时钟MF采用石英晶体振荡器产生的 1MHz时钟信号。T1、T2、T3的脉宽为1 µS。一 个机器周期包含一组T1、T2、T3。 当DP=1时，处于单微指令运行方式，每按一次 QD按钮，只产生一组T1、T2、T3；当DP=0时， 处于连续运行方式，每按一次QD按钮，开始连续 产生T1、T2、T3，直到按一次CLR按钮或者控制 器产生STOP信号为止。
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五、实验任务 1．用双踪示波器和逻辑测试笔测试节拍脉冲 信号T1、T2、T3。 2．对下述7组数据进行加、减、与、或运算。 ⑴A=0F0H, B=10H ⑸A=0FFH, B=0AAH ⑵A=10H, B=0F0H ⑹A=55H, B=0AAH ⑶A=03H, B=05H ⑺A=0C5H, B=61H ⑷A=0AH, B=0AH
P字段、微地址 指示灯
编程开关、 指示灯、复位、插座
运算器74LS181 DBUS
双端口RAM7132 ALU A,B C Z PC 、AR、IR、INS
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时钟源、时序脉冲产生和译码，启停逻辑等 ； 提供CPU周期所需的时序信号，取指并执行指令。 TEC-8 模型计算机主时钟MF 的频率为1MHz，执行 一条微指令需要3 个节拍脉冲T1、T2、T3。TEC-8 模型计算机时序采用不定长机器周期，绝大多数指 令采用2 个机器周期W1、W2， 少数指令采用一个 机器周期W1 或者3 个机器周期W1、W2、W3。
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三、实验设备 TEC-8实验系统 1台 TDS1001数字存储示波器 1台 UT60A数字万用表 1块 逻辑测试笔（在TEC-8实验台上） 1支 四、实验电路
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K14
GND
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K6 K7 K8 K9 K10 K11
0 1 0 0 1 1
0AAH
55H
1 1 1
K12 K13 K14
K0 K1
55H
K3 0 K2 0
K4 1
1
↑
0 0
55H
0 0
55H 55H 55H
0 1
K5
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Rd ← Rd - Rs Rd ← Rd and Rs Rd ← Rd + 1 Rd ← [Rs] Rs → [Rd] C=1，则 PC←@ + offset Z=1，则 PC←@ + offset PC ← Rd DBUS ← Rs 返回断点 禁止中断 允许中断 暂停运行
指令格式
IR(7-4) IR(3-2) IR(1-0)
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MF周期1μS，占空比50%，T1~T3的脉宽1μS。微指令周期3μS。 9 北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 TEC-8
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TEC-8模型计算机框图
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TEC-8实验系统简介 运算器组成实验 双端口存储器实验 数据通路实验 微程序控制器实验 CPU组成与机器指令的执行 中断原理实验
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六、实验步骤 ㈠独立方式 1．将运算器模块的外部连线按参考接线， 将控制器转换开关拨到独立位置，“独立” 灯亮, 将编程开关设置为正常位置，将开关 DP拨到向上位置。打开电源。 2．系统复位，用开关SD7-SD0向通用寄存 器堆RF内的R3-R0寄存器置数据，进行寄存 器读写，加、减、与、或实验。
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七、实验要求 1．做好实验预习，掌握运算器的数据传输 通路及其功能特性。 2．写出实验报告，内容是： ⑴实验目的。 ⑵根据实验结果填写表格。 ⑶分析各步骤中所需的控制信号及作用 八、可探索和研究的问题
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名称
加法
减法 逻辑与 加1 取数 存数 C条件转移 Z条件转移
助记符
ADD Rd, Rs
SUB Rd, Rs AND Rd, Rs INC Rd LD Rd, [Rs] ST Rs, [Rd] JC addr JZ addr
功能
Rd ← Rd + Rs
21
㈡微程序方式 1．实验准备将控制器转换开关拨到微程序 位置，“微程序”灯亮，将编程开关设置 为正常位置。打开电源。 2．用逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、 T3。 3．设置运算器实验模式，进行寄存器读写， 加、减、与、或实验。
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Rd
XX XX XX XX XX
XX
Rs XX XX XX XX
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1.硬连线: 硬连线控制器产生控制信号 2.独 立: 开关产生控制信号 3.微程序: 微程序控制器产生控制信号 控制转换开关实现控制信号的切换。
操作模式开关 操作模式 实验功能 SWC、SWB、SWA 启动程序运行 000 写存储器 001 读存储器 010 读寄存器 011 写寄存器 100 SWC、SWB、SWA 运算器组成实验 101 双端口存储器实验 110 数据通路实验 111
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3.参考接线:
信号 开关 RS0 K0 RS1 K1 RD0 K2 RD1 K3 DRW SBUS K4 K5
信号
开关
M
K6
S0
K7
S1
K8 L
CIN
K11
信号 ABUS LDC
开关
TEC-8
K12
K13
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数码管
逻辑笔
电源 指示
LOG
硬布线/独立/微程序转换
VGA 接口
交通灯 喇叭
微程序控制器 单片机 运算器
VCC GND
LED 显示
EPM7128
存储器
电位 器
时钟源
单脉冲
时序
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操作 模式
数据开关
电平控制信号开关
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控制转换开关、指示灯 微命令指示灯 微程序控制器E2PROM 双端口寄存器 组7064 单片机89S52
0001
0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000
Rd
Rd Rd Rd Rd Rd offset offset
Rs
Rs Rs XX Rs Rs
无条件转移
输出 中断返回 关中断 开中断 停机
JMP [Rd]
OUT Rs IRET DI EI STP
1001
1010 1011 1100 1101 1110
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一、实验类型 原理+分析 二、实验目的 ⑴熟悉逻辑测试笔的使用方法。 ⑵熟悉TEC-8模型计算机的节拍脉冲T1、T2、 T3； ⑶熟悉双端口通用寄存器组的读写操作； ⑷熟悉运算器的数据传送通路； ⑸验证74181的加、减、与、或功能； ⑹按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑 运算。
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它由2片GAL22V10组成，产生节拍脉冲T1、T2、 T3，节拍电位W1、W2、W3，以及中断请求信 号ITNQ。主时钟MF采用石英晶体振荡器产生的 1MHz时钟信号。T1、T2、T3的脉宽为1 µS。一 个机器周期包含一组T1、T2、T3。 当DP=1时，处于单微指令运行方式，每按一次 QD按钮，只产生一组T1、T2、T3；当DP=0时， 处于连续运行方式，每按一次QD按钮，开始连续 产生T1、T2、T3，直到按一次CLR按钮或者控制 器产生STOP信号为止。
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五、实验任务 1．用双踪示波器和逻辑测试笔测试节拍脉冲 信号T1、T2、T3。 2．对下述7组数据进行加、减、与、或运算。 ⑴A=0F0H, B=10H ⑸A=0FFH, B=0AAH ⑵A=10H, B=0F0H ⑹A=55H, B=0AAH ⑶A=03H, B=05H ⑺A=0C5H, B=61H ⑷A=0AH, B=0AH
P字段、微地址 指示灯
编程开关、 指示灯、复位、插座
运算器74LS181 DBUS
双端口RAM7132 ALU A,B C Z PC 、AR、IR、INS
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时钟源、时序脉冲产生和译码，启停逻辑等 ； 提供CPU周期所需的时序信号，取指并执行指令。 TEC-8 模型计算机主时钟MF 的频率为1MHz，执行 一条微指令需要3 个节拍脉冲T1、T2、T3。TEC-8 模型计算机时序采用不定长机器周期，绝大多数指 令采用2 个机器周期W1、W2， 少数指令采用一个 机器周期W1 或者3 个机器周期W1、W2、W3。
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三、实验设备 TEC-8实验系统 1台 TDS1001数字存储示波器 1台 UT60A数字万用表 1块 逻辑测试笔（在TEC-8实验台上） 1支 四、实验电路
TEC-8
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K6 K7 K8 K9 K10 K11
0 1 0 0 1 1
0AAH
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K0 K1
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K3 0 K2 0
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Rd ← Rd - Rs Rd ← Rd and Rs Rd ← Rd + 1 Rd ← [Rs] Rs → [Rd] C=1，则 PC←@ + offset Z=1，则 PC←@ + offset PC ← Rd DBUS ← Rs 返回断点 禁止中断 允许中断 暂停运行
指令格式
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MF周期1μS，占空比50%，T1~T3的脉宽1μS。微指令周期3μS。 9 北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室 TEC-8
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TEC-8模型计算机框图
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