TEC-XP+计算机组成原理实验：设计与扩展指令系统

"本文档是关于计算机组成原理的实验指导，详细介绍了如何基于TEC-XP+教学计算机系统设计和实现新的指令系统。学生需要在掌握该系统的基础上，选择扩展指令、重新设计指令系统或转变为8位计算机系统作为实验任务。实验系统由清华大学研发，具有16位和8位兼容性，支持多种寻址方式，并提供了丰富的实验项目和扩展功能，如FPGA用于自定义CPU设计、串行接口和中断系统。" 在计算机组成原理中，实验通常涉及实际操作硬件和软件组件，以加深对计算机工作原理的理解。这篇实验指导书主要围绕TEC-XP+教学计算机展开，这是一款由清华大学开发的实验平台，能够帮助学生在理论学习的同时进行实践操作。 首先，TEC-XP+系统具有灵活性，其字长可切换为8位或16位，以适应不同的教学需求。它的基本指令系统支持多种寻址方式，部分指令预实现，其余留空供学生自行实现，以培养他们的设计能力。主存储器最大可扩展至18K字，运算器由4片AM2901位片构建，能进行8种运算，并包含多个通用寄存器和一个乘商寄存器，具备完整的状态标志位。 在控制器方面，TEC-XP+支持微程序和组合逻辑两种控制方案。学生可以使用CPLD芯片扩展指令，设计新的控制器，并编写监控程序以运行新老指令。此外，系统提供串行接口，便于与终端或PC机通信，支持中断实验和中断嵌套，这在实际计算机系统中是至关重要的功能。 监控程序是系统的核心部分，它允许学生以多种方式交互，如单步执行、连续执行、手动置指令等。源码开放，使得学生能够深入理解操作系统的运作机制。 实验内容从简单到复杂，包括扩展现有指令、完全重设计指令系统以及转换为8位计算机系统。这些任务旨在逐步提升学生的技能，从基础操作到更复杂的系统设计，覆盖了计算机组成原理的多个关键领域。通过这样的实践，学生不仅能掌握理论知识，还能提升实际动手能力和问题解决技巧，为未来在IT行业的职业生涯打下坚实基础。