实验一 TEC-2000硬件、软件初识

实验目的：

1. 认识TEC-2000G计算机组成原理实验系统 2. 了解硬件、软件组成和功能

3. 了解TEC-2000G控制面板、主要功能部件、开关、指示灯的位置和功能

实验内容：

1． TEC-2000G 教学计算机概述

1. 1 教学机硬件子系统组成

TEC-2000G 教学机硬件系统包括运算器、控制器、主存储器、启停控制部件、串行I/O 接口、中断线路以及各类控制按键、开关及指示灯等。

教学机硬件系统主要在两块印刷电路板上实现：

1、 大印刷电路板是TEC-2000G 教学机的主体，实现了除微程序控制器之外的全部硬件系统； 2、 小印刷电路板是TEC-2000G 教学机的可选件，实现了微程序控制器，直接插在大板左上方上的

72 芯插槽上与大板相连。

硬件子系统的实际组成示意表示如图1-1所示。

运算器中配置了两组独立的8位字长的运算器，各自由2片位片结构的运算器AM2901组成；还有四位的状态标志寄存器和教学实验所需的相关逻辑部件。全部的算术与逻辑运算均在这里完成； 还完成

几种寻址方式的实际地址计算； 它也是主要的数据、地址传送的通路。要特别说明的一点是,控制器中的程序计数器PC，都是用这里的几个通用寄存器来实现的, 以节省器件与简化实验机的实现。

控制器分别用微程序方式与硬布线方式（也称组合逻辑方式）两种方案实现, 实验者可以方便地选择使用其中任何一种。这能方便地比较两种控制器各自的优缺点和设计过程的相同的、不同的步骤与方法。组合逻辑控制器主要由1片MACH组成。

主存储器选用静态存储器芯片, 配置了两路各自由8K字节容量的ROM 28C64(放监控程序)和2K字节容量的RAM 6116(放用户程序和数据)存储区域组成的主存储器。还配置了另外2片存储器芯片的器件插座，可以方便地完成对16位字长的内存储器的容量扩展实验。对ROM存储区可以选用紫外线擦除（27系列）或电擦除（28系列）的存储器芯片实现。地址总线采用16位宽度，以便访问较大的主存空间。

输入/输出接口及可接入的输入/输出设备, 已配备了一路串行接口, 可直接连接计算机终端, 或者在仿真终端软件控制下接入PC计算机。这种方式下, 通过终端或PC机(作为仿真终端)操作教学实验计算机方便直观, 为教学实验提供了非常先进的实验手段。

作为最底层的输入/输出手段, 提供了开关拨数输入, 指示灯显示输出。 问题： 教学机的硬件系统有哪些部件？

教学机运算器的字长是多少？

教学机控制器的实现方案有哪几个? 教学机主存的实际容量是多少？

1. 2 教学机软件子系统的组成

教学计算机系统上配置适当的软件支持, 不仅为各项教学实验提供了最先进的实验手段, 也是为了更好地从硬、软件结合的角度，更透彻地学好计算机硬件系统的组成与运行原理。这是当前国外许多著名高校教授计算机组成原理课普遍采用的办法, 符合当前计算机教育与研究发展的潮流。

这些软件, 一方面提供了控制和运行教学计算机系统所必要的功能, 另一方面，其源码也是学习监控程序、汇编程序、双机通信及仿真终端软件等设计与实现的很好的技术资料。对许多用户来说, 适当熟悉这些软件之后, 接着对其改进, 甚至实现自己的全新设计, 是完全可行的。

教学计算机的软件子系统的主要由教学机的监控程序、交叉汇编程序、PC机仿真终端程序3部分组成，简述如下：

1）监控程序CRT，其功能是：

1．控制终端（包括PC机仿真终端）与教学机连机运行； 2．接收与执行教学机监控命令；

3．接收并汇编教学机的单条汇编指令； 4．提供教学机汇编语言的可用子程序。

监控程序固化在主存ROM存储区域(EPROM器件)，用户可查看或修改其内容。

教学机的5个拨动开关置为“00101”（上1下0），开机，按一次“RESET” 按键，使教学机处于复位状态；再按一次“START” 按键后，教学机开始工作。

2）PC机仿真终端程序PCEC，其功能是： 1．实现PC机的仿真终端功能；

2．实现PC机文件与教学机内存之间的双向的信息传送。 PCEC的主体部分由PC机指令组成并在PC机上运行，在PC机上双击程序 PCEC16即可启动该程序。 3）交叉汇编程序ASEC，在PC机上用高级程序设计语言实现，能对教学机的汇编语言源程序进行汇编，并产生教学机机器语言的执行代码，在设计教学计算机的较大规模的程序时，这是很有使用价值的一项功能。它提供了一定的伪指令支持。用户还可以比较容易地把对自己设计与实现的新指令的汇编功能添加进去。

问题： 监控程序存放在哪里？其作用是什么？

仿真终端程序存放在哪里？其作用是什么？

交叉汇编程序存放在哪里？其作用是什么？

2. TEC-2000G 教学机使用简要说明

TEC-2000G 教学机，设置了2 个按键、5 个功能开关、16 个数据开关、2 个12 位的微型拨动开关、3 个无锁按键和若干个指示灯、插针、短路子，本节针对这些器件，对TEC-2000G 教学机的使用作简要说明。

1．教学机左下方的5 个拨动开关用来选择工作方式，从左到右依次为：

1） 单步/连续：拨动开关置向上，为单步；置向下，为连续。单步时，每按一次“START” 按键，启停GAL 产成一个单脉冲；连续时，在复位后，按一次“START”按键后，启停GAL 将产生连续脉冲。

2） 手动置指令/从内存读指令：拨动开关置向上，为手动置指令；置向下，为从内存读指令。通常情况下，在执行监控程序或用户程序时，应将其置为“从内存读指令”；只有在单独执行某一条指定的指令时，才置为“手动置指令”，这样，可以通过拨动开关SWH、SWL 将指令通过内部数据总线送到指令寄存器。

3） 组合逻辑/微程序：拨动开关置向上，为组合逻辑控制器；置向下，为微程序控制器。 4） 8 位/16 位：拨动开关置向上，为8 位机；置向下，为16 位机。

5） 联机/脱机：拨动开关置向上，为联机；置向下，为脱机。通常情况下，应将其置为“联机”； 只有在做运算器脱机实验时，才置为“脱机”。

2． 教学机左下方有两个按键“RESET”和“START”，每次在刚加电或需要重新复位时，应先选择工作方式，再按一次“RESET” 按键，使教学机处于复位状态；再按一次“START” 按键后，教学机开始工作； 3． 教学机下方中部的两个红色的12 位微型拨动开关，在脱机运算器实验中，用来给运算器提供24 位控制信号，从左到右依次为I8~I0、SST、SCI、SSH、A3~A0、B3~B0；

4． 教学机右下方的16 个拨动开关SWH、SWL，用来置指令或向内部数据总线上置数据； 5． 教学机上的小发光二极管，用来指示全部的控制信号、地址总线（高8 位标有“Address Bus 15-8”、低8 位标有“Address Bus 7-0”）、内部数据总线（高8 位标有“Inter Bus 15-8”、低8 位标有“Inter Bus 7-0”）、指令寄存器（高8 位标有“Isn.R IR15-IR8”、低8 位标有“Isn.R IR7-IR0”）， 运算器的输出（高8 位标有“Y15-Y8”、低8 位标有“Y7-Y0”），以及节拍（标有“T4 T3 T2 T1 T0”）； 6． 教学机右侧有3 个IC 插座，插座的每个引脚都有圆孔针引出，方便用户接线。除40 芯的插座外，其它插座的电源、地线已连好。在40 芯的插座的两侧，有6 排4 个一组的圆孔针，每组圆孔针仅内部相连，与其它线路无连接，提供给用户使用。

要求： 在教学机上尽量找出上面提到的所有具体部件。

将红色问题答案写在纸上，并请画出教学机的硬件组成逻辑图，给出具体芯片型

号，写明班级、学号、姓名，下课前交给老师。