计算机组成原理实验报告

计算机组成原理实习报告

本学期我们开设了计算机组成原理这门课，主要学习计算机的主要部件以及这些部件组成的原理和如何运行。除了平时的课堂学习，我们还有实验课帮助我们更好的了解这门课程。

用于我们实验的机器是TEC-XP，它是由清华大学计算机系和清华大学科教仪器厂联合研制的适用于计算机组成原理课程的实验系统，主要用于计算机组成原理和数字电路等的硬件教学实验，同时还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。它的功能设计和实现技术，都紧紧地围绕着对课程教学内容的覆盖程度和所能完成的教学实验项目的质量与水平来进行安排。其突出特点是硬、软件基本配置比较完整，能覆盖相关课程主要教学内容，支持的教学实验项目多且水平高。其组成和实现的功能如图所示。

件：解释BASIC语言

汇编语言支持

监控程序

硬件：运算器，控制器(多种实现)

(微程序或硬布线控制器)

主存储器，总线，接口

输入设备，输出设备硬件与电路：逻辑器件和设备图1. 硬件实现的实际计算机系统图1、接通教学机电源2、将教学机左下方的5个拨动开关置为11010(单步、手动置指令、微程序、联机、16

位)

3、按一下“RESET”按键

4、通过16 位的数据开关SWH、SWL置入指令操作码

5、在单步方式下，通过指示灯观察各类基本指令的微码。

选择基本指令的A组指令中的ADD指令，观察其节拍流程

置拨动开关S00000001；(表示指令ADD R0，R1 )

按RESET按键； 指示灯Microp亮(只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮)，

其它灯全灭；

按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址和下址的指示灯全灭；

(本拍完成公共操作0→PC、DI#0)

按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0000 0001，下址的指示灯全灭；(本拍完成公共操作PC→AR、PC+1→PC)

按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址指示灯显示0000 0010，下址的指示灯全灭；(本拍完成公共操作MEM→IR)

以上三步为公共操作，其它指令同；

按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示0010 0000，微址指示灯显示0000 0011，下址的指示灯显示0000 0100；(本拍完成/MAP操作功能)

按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000，微址指示灯显示0000 0100，下址的指示灯显示0011 0000 本拍执行ADD指令，DR←DR+SR 操作。

按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0010，微址指示灯显示0011 0000，下址的指示灯显示0011 1010；(本拍完成STR→Q、CC#INT#公共操作功能)

按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0 显示0011 0000，微址指示灯显示0011 0001，

下址的指示灯显示0000 0010；(本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#0的公共操作选择基本指令的B组指令中的MVRD指令，观察其节拍流程

选择基本指令的D组指令中的CALA指令，观察其节拍流程教学计算机运算器部件是选用4片位片结构的4位长度的运算器Am2901芯片实现的。该芯片包含完成算术和逻辑运算功能的ALU，双端口控制读出、单端口控制写入的16个累加器和完成乘除法运算的乘商寄存器等功能部件，从功能和组成两个方面都比较好地体现了运算器部件的教学内容。从图可以看到运算器和其它部件的连接关系，它只能接收教学机内部总线IB送来的16位数据，其运算结果直接送到地址寄存器AR的输入端，或者经过2个8位的开关门电路送到内部中线IB。运算结果的标志位信息送到标志位寄存器FLAG，FLAG的输出可以经过一个8位的开关门送到内部总线IB。

内存储器是计算机中存放正在运行中的程序和相关数据的部件。在教学计算机存储器部

件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括

唯读存储区(ROM，存放监控程序等)和随读写存储区(RAM)两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量(存储器的字、位扩展)的教学实验。内存储器和串行接口