TEC-8计算机组成原理实验北邮

TEC-8
北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
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TEC-8实验系统简介
逻辑笔 数码管
硬布线/独立/微程序转换
电源指 示
LOG
VGA 接口
交通灯 喇叭
微程序控制器 单片机
LED 显示
运算器
存储器
EPM7128
VCC GND
时钟源
电位器
单脉冲
时序
操作模 式
数据开关
电平控制信号开关
TEC-8
北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
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运算器组成实验电路分析
双端口寄存器组由1片EPM7064组成，内部包含4个8位寄存器R0-3， 4选1选择器A、B和1个2-4译码器。根据信号RD1-0的值选择寄存器送往 ALU的A端口，根据信号RS1-0的值选择寄存器送往ALU的B端口，当 DRW信号为1时，则在T3的上升沿，将数据总线DBUS上的数写入相 应寄存器。
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ZC
数据总线 DBUS
INS7—INS0
M S0 S1 S2 S3
CIN
A端口
ALU
B端口
ABUS LDC LDZ T3
MBUS MEMW
T2
D7L—D0L
D7R—D0R
双端口RAM
A7L—A0L
A7R—A0R
RD1 RD0
2—4译码器
LR0 LR1 LR2 LR3
R0
DBUS
SWD
SBUS
A7—A0
PCINC
T3
IR3—IR0 IRBUS
LIR
Biblioteka Baidu
IR
T3
控制信号切换电路
控制转换
RD0 RD1 RS0 RS1
数据开关 SD7—SD0
T1
T2
T3
W1
时序发生器
W2
W3 INTQ
A组控制信号
微程序控制器
独立
B组控制信号
硬连线控制器
2选1选择器
SELCTL
Z C CLR# T3
SWC—SWA
K15-K0 IR7—IR4
基本时序波形
MF T1 T2 T3 W1 W2 W3
MF周期1μS，占空比50%，T1~T4的脉宽1μS。微指令周期4μS。
TEC-8 控制操作模式
• 控制信号切换器实现控制信号的切换。转换开关拨到朝上位置时，TEC-8使用硬连线控制 器产生的控制信号；拨到中间位置TEC-8各部件独立，控制信号通过开关来控制；拨到朝 下位置时，TEC-8使用微程序控制器产生的控制信号。
4选1 选择器A
RD0 RD1
LR0 DRW
T3
LR1
R1
DRW
T3
B7—B0
4选1 选择器B
RS0 RS1
LR2
LR3
R2
DRW
R3
DRW
T3
T3
控制信号
AR7—AR0
CLR# LAR ARINC
T3
AR
DBUS
LIAR IABUS
T3
IAR
PC7—PC0
PC7—PC0
CLR#
PCADD
PC
LPC
实验设备
• TEC-8计算机组成原理实验系统1台； • TDS1001数字存储示波器1台；
一 运算器组成实验
• 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74LS181的加、减、与、或功能； • ⑹按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑运算运算。
ALU由2片74LS181、1片74LS74、1片74 LS 244、1片74 LS 245和1 片74LS30构成。74LS181完成算术逻辑运算，加法和减法同时影响C 标志和Z标志，与操作和或操作只影响Z标志。
数据 通路
电平 开关
数据 通 路
电平 开 关
RD0
K0
LDC
K5
参考连线：
RD1
计算机组成原理实验
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
目录
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
北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
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TEC-8 实验系统简介
及中断请求信号ITNQ. • W1、W2、W3位节拍电位信号供硬连线控制器使用。 • 单微指令开关DP控制节拍脉冲信号T1、T2、T3的数目。当DP朝上时，
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朝下时，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。
74LS181 ALU算数/逻辑运算功能表
实验要求
Z C CLR# T3
IR3—IR0 W3—W1
IR7—IR4
SEL3—SEL0 IRBUS
INTP SHORT LONG
INTDI
INTEN
DP
STOP
QD
MF CLR#
TEC-8 模型计算机框图
时序发生器
• 时钟源，时序脉冲产生和译码电路，时序启停逻辑等 ； • 提供CPU周期所需的时序信号，取指并执行指令。 • 提供数据通路和控制器各寄存器所需的节拍脉冲信号T1、T2、T3，以
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TEC-8实验系统简介
双端口寄存器组 7064
运算器74LS181
控制转换开关、指示灯
微命令指示灯
微程序控制器E2PROM
单片机89S52
DBUS
P字段、微地址指示灯
编程开关、 指示灯、复位、插座
双端口RAM7132
ALU A、B C Z
PC 、AR、IR、INS
TEC-8
北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室
RS0
RS1
DRW
K1
K2
K3
K4
LDZ
S0
S1
S2
S3
M
K6
K7 K8 K9 K10 K11
数据 通路 ABUS
指示灯 K12
SBUS
K13
CIN
K14
MBUS
GND
实验任务
• 将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接。 • 接好线后,将编程开关拨到“正常”位置,控制转换开关拨到“独立”
位置，合上电源,按CLR#按钮,使TEC-8实验系统处于初始状态。 • 用开关SW7~SW0向通用寄存器堆的R0~R3寄存器置数。 • 验证ALU的正逻辑算术运算 • 验证逻辑运算功能。
• SWC、SWB、SWA确定的TEC-8的操作模式如图：
操作模式 000 001 010 011 100 101 110 111
实验功能 启动程序运行
写存储器 读存储器 读寄存器 写寄存器 运算器组成实验 双端口存储器实验 数据通路实验
微程序控制数据通路实验流程图
逻辑测试笔
• TTL/CMOS逻辑测试笔 • 测试TTL/CMOS逻辑高(H)低(L)电平； • 测试连续脉冲( )； • 单次脉冲计数器(D)；