TEC2实验计算机实验项目.docx
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TEC2实验计算机实验项目
第二章 TEC－2实验计算机实验项目
2.1 TEC－2机电源连接与联机通讯
（1）准备
①准备一台PC机。
②把TEC－2在实验台上放好打开；将TEC－2的随机电源放在TEC－2的左侧，并确认电源开关处于关断的位置。
（2）连接电源线
①将TEC－2电源的直流输出插头P8插在TEC－2上板左侧的插座P8上,将TEC－2电源的直流输出插头P9插在TEC－2大板左上侧的插座P9上。
特别提醒注意：
不要接反P8和P9，否则会烧机器或电源。
②将TEC－2电源的电源线一端接电源的交流输入插孔，另一端接220V交流电源接线盒。
注意：
TEC－2电源的交流电源线必须和计算机的电源线接在同一个有地线的电源接线盒上，以保证两设备共地，否则可能烧毁电源或机器。
（3）连接TEC－2和PC
①准备好随机提供的TEC－2和PC的串口通讯电缆。
该电缆一端是9孔的插头，另一端是25孔的插头。
注意：
TEC－2随机提供多条通讯电缆，请务必正确选用，以免错误连接造成联机失败。
②把串口通讯电缆的9孔插头接在TEC－2机的上板左下角V70插座上，25孔插头插在计算机的串口上（COM1或COM2）。
如果PC上没有25针的串口或25针的串口已被其它设备占用，TEC－2随机提供一个9转25的转换器可以把25孔的插头转换成9孔的插头，接在9针的串口上。
（4）TEC－2的初始设置
将TEC－2大板下方钮子开关S2～S0拨成100（向上为“l”，向下为“0”）；
FS1～FS4拨成1010（向上为“l”，向下为“0”）；
将CONT/STEP钮子开关拨到CONT位置。
（5）开机
①打开计算机电源开关，使计算机正常启动。
②打开TEC一2电源开关，TEC—2大板左上角一排指示灯亮。
（6）加载通讯软件
①用户可以根据联机PC的软硬件配置情况选择以下三种方法之一运行联机通讯软件。
如果计算机没有硬盘，把用户程序盘插入软驱，并用它启动计算机，然后键人：
A：
＼＞CDTEC—2↙
A：
＼＞PCEC↙
如果计算机有硬盘并且装有DOS操作系统，则进行以下操作：
C：
＼＞MDTEC—2↙
C：
＼＞COPYA：
\TEC—2\*.*C：
\TEC—2↙
C：
＼＞CDTEC—2↙
C：
＼TEC—2＞PCEC↙
如果计算机有硬盘并且装有WIN9X/NT操作系统，把用户程序盘插入软驱，将软盘中的文件夹“TEC—2”拷贝到C：
＼，点击“开始—〉运行”，在弹出的窗口中键入：
C：
＼TEC—2＞PCEC↙
正确执行上述操作就会在计算机屏幕上出现以下界面：
***********************************************************************
-----------------------------------------------------------------------
Experunentcomputer<——>IBM－PCseries（MS－DOS）
Asynchronouscommunication
Send/ReceivefilesbetweenTEC-2andIBM-PC
ByComputerArchitectureLab．TsinghuaUniversityJan．1994
-----------------------------------------------------------------------
F10—〉DisplayMainMenul
ALTF10—〉CopyScreentoFileSCA.TMP
-----------------------------------------------------------------------
RS232SeriealPortNumber[1/2]:
1
***********************************************************************
② 用计算机的串口COM1和TEC—2通讯，选择“l”，直接回车；
用计算机的串口COM2和TEC—2通讯，选择“2”，然后按回车键。
此时计算机屏幕上出现以下设置信息：
***********************************************************************
BandRate＝9600bits／Second
Parity＝None
Stopbit＝lbit
CharacterLength=8bits
Changethesecharacters?
（N）
***********************************************************************
此界面的设置为推荐设置，键入“N”键后回车。
然后按压TEC－2大板左下角的LDMC／RESET键加载微程序。
这时计算机屏幕出现以下界面表示联机成功：
**********************************************************************
TEC—2CRTMONITOR
Version5．0,Jan．1994
ComputerArchitectureLab．,TsinghuaUniversity
＞
**********************************************************************
此时可以运行TEC—2计算机系统的指令，如U、D、T、P、A等或做TEC－2计算机组成原理的实验。
如果按压LDMC／RESET键后屏幕上没有任何反应，这时可按F10屏幕出现以下界面：
*******************************************************************
0------ReturntoTEC—2CRTMonitor
l-------SendafiletoTEC—2
2-------ReceiveafilefromTEC—2
3-------ReturntoPC（MS）－DOS
Enteryourchoice:
[0]
******************************************************************
选3或者按Ctrl＋Pause键退出联机通讯程序，重新运行程序PCEC，并选择另一个串口再试。
注意：
开机时先开计算机的电源，当计算机正常启动后，再打开TEC－2机的电源；关机时应先关掉TEC－2机的电源，再关掉计算机的电源．任何时间一定不要带电操作。
2.2 TEC－2机用法与汇编语言程序设计实验
2.2.1 实验目的
这是在深入学习与开始计算机功能部件实验之前，建立对TEC－2机感性认识的一次实验，以便为后面的学习打下初步基础，同时发现一些自己尚不能清楚回答的问题。
先初步了解一下：
①TEC－2机的实际组成，包括两块插件板的插接方式（本书1.3.1节并见实物）；
②指示灯的可显示的内容与显示选择开关（S1、S2、S3）的用法（参见表1－3及其说明）；
③水平板上4个功能开关（FS1、FS2、FS3、FS4）的用法及各项功能的操作步骤，特别是连续／单指令执行程序、单微指令执行（单步操作）的概念及各自的特定意义（参见表1－12及其说明）；
④TEC－2机的指令格式、指令功能、TEC－2机汇编程序设计（本书第1.2节）；
⑤TEC－2机监控命令的格式、功能与用法（本书1.4节）。
⑥TEC－2机交叉汇编程序ASEC、联机通讯程序PCEC使用和联机方法。
2.2.2 实验内容
本次实验的重点内容包括：
①学习与了解TEC－2机监控命令的用法，包括使用A命令编制一些小程序。
②学习与初步了解TEC－2机的指令系统，学习简单的汇编程序设计，包括交叉汇编程序的用法。
③TEC－2机开关、指示灯、按键的简单用法。
2.2.3 实验要求
这次实验,学生可以不必提交实验预习报告和实验报告。
但教师课堂上讲解的内容、实验指导书中指定的有关章节必须基本上学懂。
可以考虑做以下一些汇编程序：
1内存读写正确性的诊断程序
2PC机作仿真终端（或计算机终端）接入TEC－2机，完成各种入／出操作的程序
3双倍字长的2个数的加、减计算程序
4实现二一>十，十一>二数制，BCD码<—一>十进制数转换功能的程序
5两个16位补码数的乘法计算的程序
2.3 运算器实验
2.3.l 实验目的
深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，4片AM2901的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。
2.3.2 实验说明
TEC－2机的运算器实验可以分成脱机与联机2种方式进行，又可以分成静态功能实验与动态进位时间测试2个方面的内容。
（1）脱机方式
当TEC－2机的4个功能开关FS1~FS4处于×××1位置时，即左3个开关位置为0或1，最右一个开关FS4处于“l”位置（向上拨）时，TEC－2机的运算器处于脱机状态，即运算器从TEC－2机整机中脱离出来，它的全部控制与操作均通过两个12位的微型开关SW2、SW1完成。
此时谈不上执行指令。
只能通过开关、按键与指示灯控制TEC－2机的运算器执行指定的功能。
微型开关的具体分配是：
这些信号与讲解AM2901器件时用到的相同。
A口、B口地址是送给AM2901器件用于选择源与目的操作数的寄存器编号；I8—I0是选择操作数、选择操作功能、选择操作数处理结果和运算器输出内容的3组3位的控制码,详细请参见表1―4、表1―5、表1―6及相关叙述；SCi、SSH和SST用于确定运算器最低位的进位输入、移位信号的入／出和怎样处理AM2901产生的状态标志的结果，详细请参见表1―8和表1―9及相关叙述。
（2）联机方式
当TEC－2机的4个功能开关的FS4处于“0”位置时，运算器处于联机状态，即运算器已正常接入TEC－2机的整机系统之内，其全部的控制信号，即在脱机方式下由2个12位的微型开关提供的信号，完全由TEC－2机的控制器的微指令寄存器PLR的相应微码位给出。
这些位的具体分配请参见对微指令格式的规定。
与脱机方式相比，是把通过二个微型开关拨的内容，变成写进控制器的控存相应单元中对应位上的“0”和“1”。
每一步操作，还可以通过单步按键单步执行。
这种实验方法需对怎样向控存装入微码和怎么顺序取出微指令字有一定了解。
在两种方式下进行运算器实验时，若通过指示灯检查运算器的每次运算结果，得到的运算结果是在按STEP键之前，而得到状态寄存器中存入的状态标志结果则在按STEP键之后。
2.3.3 实验内容
①在脱机与联机两种方式下，可以用一些数据实现多种计算，以控制其操作过程与功能，检查所得结果的正确性。
在脱机方式下，通过2个12位微型开关完全自主的控制与操作运算器，实现表2－1中给出的AM2901芯片用法的几个例子的具体内容，这可以通过对A口、B口地址、9位控制码，最低位进位输入，移位等的用法全面检查到，可以观察运算器的计算结果和各标志位的值。
在联机方式下，可以看一些简单指令，如ADD、SUB、INC、AND、SHL等指令的执行控制。
由于此时控制器的内容尚未讲到，正确全面理解这些指令的执行过程是困难的，但可以在单步方式下，使TEC－2机进到要看的指令所对应的微指令的位置，例如前述5条指令所对应的微指令地址分别为1ch，20h，66h，4ah，5ch，可以查看送到运算器的全部控制信号和运算器的计算结果，这不仅对学习运算器有直接帮助，也为学习控制器做了一点准备。
为此，必须了解怎样进到上述几条微指令地址的操作方法，以及如何观察到要看的全部信号。
这些内容可以去看控制器实验中执行微程序的操作步骤。
②测试动态进位时间的实验（选作）
TEC－2机通过3组跨接线可选择四片AM2901器件之间实现并行或串行进位；通过SCi的两位给11值，可选ALU的最低位进位信号为方波信号。
当选用二相加数为16位全“1”加0、最低位进位输入信号为方波时，则加法器每位输出均为方波。
此时可测量4片的每一片在并、串2种方式时的进位延迟时间，体会并、串进位对加法运算执行时间的影响。
2.3.4 实验要求
实验之前，认真写出预习报告，包括实验用的全部数据，实验操作步骤等，实验之后写出实验报告，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。
2.3.5 实验指导
注：
除特殊说明，实验中所述将某开关置为“l”，即表示将开关拨向上，将某开关置为“0”，即表示将开关拨向下。
（1） 脱机方式
①将TEC－2机功能开关FS4置为“l”。
②将TEC－2机主脉冲置为单步方式，即STEP／CONT开关拨向STEP一边。
③D0+0→R0将立即数D0置入寄存器R0。
波特率开关
数据开关
SW2（共12位，最末三位未用）
SW1（共12位）
MI876
MI543
MI210
未用
A口
B口
SCI
SSH
D15－D0
011
000
111
000
0000
0000
00
00
AAAAH
步骤如下：
a）按上表设置各控制信号（MI8－MI0为垂直板元件V60SW2，A口、B口、SCI、SSH为垂直板元件V61SW1）。
b）按上表设置十六位数据开关（为：
“AAAAH”，即“1010101010101010”）。
c）按压一次STEP键后，立即数D0即置入寄存器R0中。
④用D1+0→R1将立即数D1置入寄存器R1。
波特率开关
数据开关
SW2（共12位，最末三位未用）
SW1（共12位）
MI876
MI543
MI210
未用
A口
B口
SCI
SSH
D15－D0
011
000
111
000
0000
0001
00
00
5555H
步骤如下：
a）按上表设置各控制信号（MI8－MI0为垂直板元件V60SW2，A口、B口、SCI、SSH为垂直板元件V61SW1）。
b）按上表设置十六位数据开关（为：
“5555H”，即“01010l0l0l0l0101”）。
c）按压一次STEP键后，立即数D1即置入寄存器R1中。
⑤对R0和R1进行各种算术、逻辑运算可参看表2－1。
将开关S2S1S0置于“110”状态时，指示灯将显示ALU的运算结果
将开关S2S1S0置于“000”状态时，指示灯将显示SVZC的状态
（H25=S，H26＝V，H27＝Z，H28＝C）。
表2－1 R0R1运算表
口
口
按压STEP键前
按压STEP键后
ALU输出
SVZC
ALU输出
SVZC
R0+R1→R0
011
000
001
0001
0000
FFFFH
0000
5554H
1000
R0+0→R0
011
000
011
0000
0000
FFFFH
1000
FFFFH
1000
R0-R1→R0
011
001
001
0001
0000
AAAAH
1000
5555H
1000
R0+0→R0
011
000
011
0000
0000
AAAAH
1000
AAAAH
1000
R0∨R1→R0
011
011
001
0001
0000
FFFFH
1000
FFFFH
1000
R0+0→R0
011
000
011
0000
0000
FFFFH
1000
FFFFH
1000
R0∧R1→R0
011
100
001
0001
0000
5555H
1000
5555H
0000
R0+0→R0
011
000
011
0000
0000
5555H
0000
5555H
0000
（2） 联机方式
①启动TEC－2机，进入监控程序状态。
②用“A”命令输入程序。
在命令行提示符状态下输入：
A800↙
屏幕将显示：
0800：
之后继续输入：
MOVR0，AAAA↙
MOVR1，5555↙
ADDR0，R1↙
SUBR0，R1↙
ORR0，R1↙
ANDR0，R1↙
RET↙
↙
③用“G”命令运行程序。
在命令行提示符状态下输入：
G800↙
执行上面输入的程序
④用“R”命令观察运行结果及状态。
在命令行提示符状态下输人：
R↙
观察运行结果及状态
屏幕将显示：
R0＝5555R1＝5555……PC＝0800……
……F＝00000111
0800：
2C00MOVR0，AAAA
⑤用“T”或“P”命令单步执行，用“R”命令观看结果及状态。
在命令行提示符状态下输入：
T↙
或
P↙
重复执行第④步，观察运行结果及状态
（3） 动态测试
用双踪示波器测试串行及并行进位时间。
①将TEC－2机功能开关FS4置为“1”。
②将TEC－2机主脉冲置为单步方式，即STEP／CONT开关拨向STEP一边。
③用D+0→R0将立即数D置入寄存器R0。
波特率开关
数据开关
SW2（共12位，最末三位未用）
SW1（共12位）
MI876
MI543
MI210
未用
A口
B口
SCI
SSH
D15－D0
011
000
111
000
0000
0000
00
00
FFFFH
步骤如下:
a）按上表设置各控制信号（MI8－MI0为垂直板元件V60SW2，A口、B口、SCI、SSH为垂直板元件V61SW1）。
b）按上表设置十六位数据开关（为：
“FFFFH”，即“1111111111111111”）。
c）按压一次STEP键后，立即数D即置入寄存器R0中。
④ALU执行R0＋0操作，结果不回送。
波特率开关
数据开关
SW2（共12位，最末三位未用）
SW1（共12位）
MI876
MI543
MI210
未用
A口
B口
SCI
SSH
D15－D0
001
000
011
000
0000
0000
11
00
FFFFH
按上表设置各控制信号（MI8－MI0为垂直板元件，V60SW2，A口、B口、SCI、SSH为垂直板元件V61SW1）
⑤将双踪示波器CH1端接Cn，CH2端接Cn+4
（Cn，Cn＋4为垂直板右上角元件V48Cn，V49Cn+4）
⑥用并行及串行方式分别测试进位时间
a）并行方式
将V62，V63上的短路子按下图设置（V62，V63为垂直板元件）
b）串行方式
将V62，V63上的短路子按下图设置（V62，V63为垂直板元件）
2.4 TEC－2机微程序设计实验
2.4.1 实验目的
比较深入透彻地学懂计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成、设计的具体知识。
理解动态微程序设计的概念。
2.4.2 实验说明
TEC－2机的微程序设计实验，是控制器部件实验的关键，也可以说是学习计算机整机设计，特别是每条指令执行步骤的重要内容。
要进行这项实验，必须比较清楚地懂得：
2TEC－2机的功能部件及其连接关系；
3TEC－2机每个功能部件的功能与具体组成；
4TEC－2机支持的指令格式；
5TEC－2机的微指令格式，AM2910芯片的用法；
6已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接。
7要实现的新指令的格式与功能。
（1）TEC－2机微程序设计的具体步骤
①依据TEC－2机的具体硬件结构，要实现的新指令的格式与功能，设计该指令的执行步骤与它们的衔接次序；
②按每一执行步骤的执行功能，确定对应的微指令字各字段的编码，既包括微指令的各控制码字段的码值，也包括微指令的下地址字段的值，AM2910器件的命令码，和形成其判断条件值的字段码；
③按指令操作码查出该指令对应的微程序段的首地址，将设计好的微指令字装入控存；
④运行含有新指令的一小段程序，检查新指令是否正确执行，若有错，则返回1或2修改设计，直到得到正确的运行结果。
这里需要特别说明的是装入微指令到控存的2种操作方法。
从程序中用LDMC指令装人微指令的具体操作方法，已在1.3.4节讲解过，这里只需介绍通过水平板上的开关手工拨入的操作步骤。
（2）手工装载微码
①首先拨功能开关FS1—FS4为0000（均朝下方）位置，并使运行方式开关处于连续运行状态；
②用16位数据开关拨好控存地址（实用低10位）并按RESET按键，将其打入地址寄存器AR；
③拨第一条微指令字的最高16位微码（其中高位字节无用），按STEPCLK按键；
④拨次高16位微码，按STEPCLK按键；
⑤拨次低16位微码，按STEPCLK按键；
⑥拔最低16位微码，按STEPCLK按键。
此时将完成第一条微指令字的装入，控存地址将自动增1。
⑦重复③，④，⑤，⑥四步，依次装入接下来的微指令字的4段内容。
在整个装入的操作过程中，可以通过16位的指示灯，观察主机内部总线的内容或地址总线的内容，监视拨入的微码内容或控存地址的正确性。
若要把几段微指令装入不同的控存区，每换一控存区，都要从前边的操作步骤②开始。
（3）微程序的执行
微程序的执行，有直接执行和间接执行两种方式。
①直接执行即通过直接拨入相应微程序段的首地址进入相应微程序段的执行过程。
FS1—FS4拨成0001状态。
STEP开关为单步脉冲方式，使TEC－2机处于单步（单微指令）运行方式，即每按一次STEPCLK键执行一条微指令。
a）拨好相应微程序段的首地址，按RESET键；
b）连续按4下STEPCLK键，转入并执行第一条微指令。
c）接下来，每按一次STEP键执行一条微指令，此时，可用16个指示灯查看微指令地址，56位微码，内部总线，地址总线，运算器的执行结果和各标志位的值。
当STEP处于连续运行方式时，这几条微指令也可以连续运行下来。
②间按运行即通过给出相应新指令所在的内存地址，让TEC－2机通过执行这条指令而使这段微程序投入运行。
FS1—FS4拨成1110状态，STEP开关为单脉冲运行方式。
a）拨好指令所在的内存地址，按RESET键；
b）连续按6下STEPCLK按键，以执行该指令的第一条微指令。
c）接下来的操作同直接执行。
当TEC－2教学计算机系统中接有计算机终端或PC机时，采用已讲过的在一段TEC-2机程序中，自动装入微码并运行相应新指令的方式，来调试自己设计的微程序是最方便的。
2.4.3实验内容
（根据情况任选之一）
①选定指令操作码，指令格式，设计一条指令，其功能是把用绝对地址表示的内存单元A中的内容与内存单元B中的
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