TEC-2实验计算机系统详解：运算器与控制器结构

在计算机组成原理的实验中，我们将重点探讨TEC-2实验计算机系统，这是一款由清华大学计算机系自主研发的实验平台。TEC-2系统的设计目标是让学生深入理解计算机的基本构成和工作原理。该系统具备以下特点： 1. 机器字长：TEC-2实验机的机器字长为16位，这对于理解和设计低级计算机系统至关重要，因为它决定了数据处理的精度和效率。 2. 指令系统：它支持类PC机的64条指令，包括多种指令格式和7种基本寻址方式，这样的设计允许学生研究不同类型的指令集和指令执行流程。 3. 存储器配置：系统内嵌4KB的只读存储器（ROM）用于存放监控程序，而2KB的随机存取存储器（RAM）则用于存放用户程序和数据，强调了内存对计算机性能的影响。 4. 运算器结构：运算器由4片4位的位片结构运算器件级联而成，这种设计有助于分析并理解复杂运算过程中的分解和组合。 5. 输入/输出接口：主机配备了两个串行接口，可以连接计算机终端或PC机，增强了系统的扩展性和兼容性。 6. 扩展能力：通过50芯扁平电缆与扩展实验盒相连，允许用户进行额外的硬件扩展和实验。 7. 硬件配置：TEC-2机上的26个扭子开关、3个按钮微动开关以及16个发光二极管，为实际操作和故障诊断提供了直观的指示。 8. 运算器与控制器：运算器负责完成算数和逻辑运算，而控制器则负责控制信号的输入输出，确保指令的正确执行。它们之间的协同工作是计算机系统的核心。 9. 运算器内部细节：Am2901芯片作为4位位片结构运算器件，具有算术逻辑部件(ALU)，能执行3种算术运算和5种逻辑运算，同时配备通用寄存器组和乘商寄存器，构成了数据通路。 在实验过程中，学生将有机会通过实际操作这些组件，观察它们如何协同工作，理解运算器如何根据输入的操作码和数据执行相应的运算，以及控制器如何通过指令控制整个系统。这是一次深入理解计算机硬件基础的好机会，对于提高计算机系统设计和编程能力有着重要的实践价值。