TEC-8 运算器组成实验(北邮)

运算器组成实验(北邮)

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

运算器组成实验(北邮)

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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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

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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

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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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。北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室7

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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模型计算机框图北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室10

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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, RsSUB Rd, Rs AND Rd, Rs INC Rd LD Rd, [Rs] ST Rs, [Rd] JC addr JZ addr

功能Rd ← Rd + RsRd ← 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)

00010010 0011 0100 0101 0110 0111 1000

RdRd Rd Rd Rd Rd offset offset

RsRs 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

10011010 1011 1100 1101 1110

RdXX XX XX XX XX

XXRs XX XX XX XX12

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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 111TEC-8北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室13

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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。北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室14

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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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