计算机组成任务书V2.0

任  务  书

一、 目的与要求

1．目的

1.1学习和了解TEC-XP16教学实验系统监控命令的用法；

1.2学习和了解TEC-XP16教学实验系统的指令系统；

1.3学习简单的TEC-XP16教学实验系统汇编程序设计；

1.4熟悉与深入理解4位的运算器芯片Am2901的功能和内部组成，运行中要求使用的控制信号及其各自的控制作用；

1.5熟悉与深入理解用4片4位的运算器芯片构成16位的运算器部件的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系；

1.6了解串行接口在投入运行之前必须执行的初始化操作的作用，完成初始化操作的具体方案；学习串行口的正确设置与使用，理解接口中是否有数据输入进来，主机传送到接口中的数据是否发送出去，是由接口内部电路不同状态位来指明的，主机通过IN指令查询接口运行状态来了解这些信息。 

1.7熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处。理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案；

1.8了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作； 加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。

1.9 熟悉教学计算机的总体组成和各个部件的运行原理，理解控制器部件在计算机系统中的作用。

（1）对微程序控制器：熟悉教学计算机的微指令格式和各个字段的控制功能，理解微指令下地址字段的作用，并学会使用这个字段解决微指令之间的接续关系。熟悉教学计算机的微程序控制器的组成和运行原理，学习设计微程序控制器的过程和方法。

（2）对组合逻辑控制器：熟悉教学组合逻辑控制器的各个控制字段的组成及其控制功能，理解节拍发生器线路设计和控制作用，并学会依照指令内容和节拍状态信号写出每一位控制信号的逻辑表达式。

（3）熟悉教学计算机的微程序控制器的组成和运行原理，学习设计组合逻辑控制器的过程和方法。

1.10熟悉掌握中断在计算机系统中的作用；了解可以响应中断请求的条件和时刻，响应中断的过程和实现方案；理解中断隐指令的必要性。

1.11掌握确定中断向量、设计中断处理程序的操作步骤和实现方法；熟悉掌握中断在计算机系统中的作用；了解可以响应中断请求的条件和时刻，响应中断的过程和实现方案；理解使用中断隐指令的必要性；

2．要求

2．1 实验之前，认真写出预习报告，包括实验用的全部数据，实验操作步骤，实验电路图等。

2．2 实验之后，认真写出实验报告，包括实验过程中遇到的问题，解决的办法，也包括实验后的心得体会及对该次实验的建议与意见。

二、 主要内容

1．认识性实验

1.1学习联机使用TEC-XP16教学实验系统和仿真终端软件PCEC.

1.2学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件。

1.3使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命令修改存储器内容；

1.4使用A命令写一段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运行该程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行情况；

1.5完成三个思考题

(a）若把思考题2,IN 81, SHR R0, JRNC 2028三个语句换成4个MVRR R0，R0语句, 该程序执行过程会出现什么现象? 试分析并实际执行一次。

(b）若要求在终端屏幕上输出'A'到'Z'共26个英文字母，应如何修改例1中给出的程序? 请验证之。

(c）设计一个有读写内存和子程序调用指令的程序,功能是读出内存中的字符，将其显示到显示器的屏幕上，转换为小写字母后再写回存储器原存储区域。

2．运算器实验 

2.1脱机的运算器实验，在教学实验中实现如表所示7项操作功能在有了预期功能和实现方案之后，要解决的具体问题，就是依据教学计算机的简明操作卡中的有关表格中规定的内容，找出实现每一操作功能要用到的控制码。

2.2联机的运算器实验，改用教学计算机的指令实现上述脱机运算器实验完成的功能。需要指出的是不能在教学机的已有指令中实现 Q←R9 的处理功能，因为运算器内部的乘商寄存器Q属于汇编程序员是不能访问的专用寄存器，只需完成剩余的其他6项功能即可。教学机指令中也没有直接求非的指令，需要自己设计改用其他方法实现。

3．存储器及I/O扩展实验

3.1存储器扩展实验

（1）完成存储器容量扩展的教学实验，需为扩展存储器选择一个地址，并注意读写和OE等控制信号的正确状态；

（2）用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（28系列芯片）EPROM（27系列芯片）在读写上的异同；

（3）用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM（6116）进行读写，用D命令查看结果是否正确；

（4）用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPROM（58C65芯片）进行读写，用D命令查看结果是否正确；如不正确，分析原因，改写程序，重新运行；

3.2I/O扩展实验

（1）为扩展I/O口选择一个地址，即将COM2口相连的8251的/CS与标有I/O /CS的一排插孔中的一个相连；

（2）将COM2口与终端或另一台运行有PCEC16的PC机的串口相连；

（3）用监控程序的A命令，编写一段小程序，先初始化COM2口，再向COM2口发送一些字符，也可从COM2口接收一些字符，或实现两个串口的通信。

（4）实现另外一种通信方式，一台教学机COM1口与一台PC机相连，启动PCEC-XP16，另外一台教学机COM1口与一台PC机相连，用一根串口线将第一台教学机的COM2口与另一台教学机的COM2口相连，通过程序完成两个COM2口的初始化，两个教学机上的输入同时显示在两个屏幕上，实现双机的双向通讯。

4．控制器实验

4.1看懂TEC-XP16教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD、SHR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET等指令）的功能、格式和执行流程。

4.2设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。在原来提供的MACH程序的基础上按照ABEL语言的要求添加新指令的控制信号，编译产生.JED文件并下载到MACH芯片里。

4.3单条运行指令，查看指令的功能、格式和执行流程。

4.4用监控程序的A、E（扩展指令必须用E命令置入）命令编写一段小程序，观察运行结果。观察终端显示的结果，检验设计的指令是否正确。若与预定结果不符，可查看指令的功能、格式、执行、流程设计的是否正确。

5．综合实验

5.1实现中断隐指令、与处理中断有关的EI、DI、IRET三条指令；

5.2确定中断向量表地址；

5.3设计对应每一个中断的处理程序；

5.4设计一个死循环程序并执行，程序运行过程中，通过按用作为中断请求源的3个不同按钮，则屏幕上会显示不同的字符序列，可以清楚地看到中断嵌套的运行情况。

三、 进度计划

1．认识性实验

1.1 初步了解TEC-XP16机开关、指示灯、按键的简单用法。

1.2 熟悉TEC-XP16机的指令格式、指令功能、TEC-XP16机汇编程序设计。

1.3 熟悉TEC-XP16机监控命令的格式、功能与用法。

2．运算器实验

2.1 完成运算器手动实验，且结果正确。

2.2 观察状态位的变化，并正确分析原因。

2.3 完成运算器联机实验，编程调试成功。

3．存储器及I/O扩展实验

3.1完成单机扩展串口的通信程序，并调试成功；

3.2完成双机扩展串口的通信程序，并调试成功；

3.3熟悉串行口的正确设置和使用。

3.4熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；

3.5理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案；

3.6了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作； 加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。

3.7完成存储器扩展实验且结果正确，编程进行扩展存储空间的读写进行验证。

4．控制器实验

4.1设计扩展指令，包括指令功能、指令格式、指令流程、微码；

4.2在原来提供的MACH程序的基础上按照ABEL语言的要求添加新指令的控制信号，编译产生.JED文件并下载到MACH芯片里；并验证其正确性。

5．综合实验

5.1实现中断隐指令、与处理中断有关的EI、DI、IRET三条扩展指令；

5.2编程实现5级中断嵌套。

五、 考核方式

1．总成绩＝考勤成绩（占20％）＋ 验收成绩（占40％）＋ 报告成绩（占40％）

1．1 考勤成绩

(1)一周实验共记10次考勤，共20分。

(2) 缺勤，该次考勤成绩记0分。

(3) 迟到或早退，该次考勤成绩记1分。

(4) 考勤成绩大于等于18分，为优秀。

(5) 考勤成绩少于12分，总成绩为不及格。

1．2 验收成绩

(1) 认识性实验、运算器实验、存储器实验、控制器实验及综合性实验都需验收

(2) 验收成绩少于26分，总成绩为不及格。

(3) 同组人员合作，完成实验内容，严禁抄袭、找人代做，拿他人实验板验收等，一经发现成绩记零分，按考试作弊处理。

1．3 报告成绩

(1) 实验报告成绩占40％，分为优、良、中、及格、不及格。

(2) 实验报告必须符合格式要求，格式不合格的记为零分。

(3) 实验报告严禁抄袭，一经发现，记为零分。

(4) 报告成绩不及格，总成绩为不及格。

2．总成绩分为优、良、中、及格和不及格。

学生姓名：

指导教师：王晓霞 李梅

2012年1月14日