TEC-XP+教学计算机系统：实验指南与核心技术

"本文档是关于‘组成原理实验指导’，详细介绍了TEC-XP+教学计算机系统，它是一款由清华大学研制的实验平台，适用于计算机组成原理和系统结构的教学实验。系统具有模块化设计，支持两种控制器方案，并配备FPGA芯片以供用户自行设计CPU。此外，系统还提供丰富的实验项目和技术资料，支持多种实验操作和高级功能。" 在深入探讨TEC-XP+教学计算机系统之前，我们先了解其关键的技术指标： 1. **灵活性**：系统支持8位和16位的字长切换，满足不同教学需求。 2. **指令系统**：基础指令集涵盖多种寻址方式，部分预实现，其余留待用户自行设计和扩展。 3. **内存**：最大寻址空间可达18K字，支持主存储器扩展实验。 4. **运算器**：基于AM2901构建，支持8种运算，包含16个通用寄存器和乘商寄存器，设有C、Z、V、S四位状态标志，支持脱机和联机实验模式。 5. **控制器**：通过微程序和组合逻辑两种方式实现，使用CPLD芯片，用户可设计新的控制器文件并下载运行。 6. **串行接口**：两路INTEL8251接口，一路用于连接终端或PC，另一路供用户扩展，如进行串口初始化和双机通信实验。 7. **中断系统**：支持三级中断和中断嵌套实验，增强系统交互性和实时性。 8. **监控程序**：内建的操作系统允许多种实验操作，源码开放，便于教学和研究。 在【部分内容】中，我们可以看到TEC-XP+教学计算机系统的结构分为两大部分。一是模型计算机，采用模块化设计，包括运算器、控制器、主存储器、I/O接口和中断系统，支持组合逻辑控制器和微程序控制器。二是FPGA部分，用户可以设计自定义的CPU，包括流水线和缓存，这提供了极大的灵活性和实践性。 此外，系统提供的监控程序相当于一个简易操作系统，具备单步/连续执行、手动置指令/从内存读指令等多种操作模式，便于学习计算机系统的运行机制。通过监控程序源码的开放，学生不仅能够理解操作系统的原理，还可以参与实际的编程和调试，加深对计算机组成原理的理解。 TEC-XP+教学计算机系统是一个功能强大的实验平台，旨在帮助学生理解和掌握计算机组成原理及其工作原理。通过这个平台，学生可以亲手设计和实现指令系统、控制器，进行中断实验，以及利用FPGA进行CPU设计，从而获得全面而深入的实践经验。这样的实验指导对于培养学生的实践能力、创新思维和问题解决能力至关重要。