【计组实验要求】实验1-TEC-2000G教学实验机初识

第一篇：【计组实验要求】实验1-TEC-2000G教学实验机初识

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。

第二篇：计组实验数据通路实验报告

存储器实验

预习实验报告

疑问：

1、数据通路是干嘛的？

2、数据通路如何实现其功能？

3、实验书上的存储器部分总线开关接在高电平上，是不是错了？

一、波形图：参数设置：

信号设置：

clk：

bus_sel:

alu_sel:

ld_reg:

pc_sel:

we_rd:

k：

d:

d~result:

ar:

pc:

仿真波形

实验报告

Endtime:2.0us

Gridsize:100.0ns

时钟信号，设置周期为100ns占空比为50%。

sw|r4|r5|alu|pc_bus的组合，分别代表的是总线（sw_bus）开关,将

存储器r4的数据显示到总线上，将存储器r5的数据显示到总线上，将alu的运算结果显示到总线上，将pc的数据打入AR中二进制输入，低电平有效。

m|cn|s[3..0]的组合，代表运算器的运算符号选择，二进制输入，高

电平有效。

lddr1|lddr2|ldr4|ldr5|ld_ar的组合，分别表示将总线数据载入寄存器

r1,r2,r4, r5或AR中，二进制输入，高电平有效。

pc_clr|ld|en的组合，分别代表地址计数器PC的清零（pc_clr）、装

载（pc_ld）和计数使能信号（pc_en），二进制输入，低电平有效。信号we和rd的组合，分别代表对ram的读(we)与写(rd)的操作，二进制输入，高电平有效

k [7]~ k [0]，数据输入端信号，十六进制输入。

d[7]~d[0]，数据输出中间信号，十六进制双向信号。

d [7] result ~d[0] result，最终的数据输出信号，十六进制输出。ar[7]~ ar[0]，地址寄存器AR的输出结果，十六进制输出。pc [7]~ pc [0]，地址计数器PC的输出结果，十六进制输出。

以在01H单元中写入05H、02H单元中写入0AH并进行【（A加B）减（非A与B）加B】为例：

1)初始状态:bus_sel=11111,alu_sel=00000,ld_reg=00000,pc_sel=100,we_rd=00,k=00H,总线上无数据，呈高阻态。2)读取01H单元的05A：

① 置数法PC=01H：bus_sel=01111,pc_sel=101 ② PC->AR：bus_sel=11110，ld_reg=00001 ③ 读01H单元的数据放入R1中：bus_sel=11111，ld_reg=10000，we_rd=01 3)读取02H单元的0AH：

① PC+1，PC->AR：bus_sel=11110,ld_reg=00001,pc_sel=111 ② 读01H单元的数据放入R2中：bus_sel=11111，ld_reg=01000，we_rd=01 4)将地址加到03H :bus_sel=11110，ld_reg=00001，pc_sel=111 5)验证数据并运算： bus_sel=11101 ① 读取R1中的数据：alu_sel=010000，得到R1=05H ② 读取R2中的数据：alu_sel=101010，得到R2=0AH ③ 计算（A加B）结果存于R4中：alu_sel=011001，ld_reg=00100，结果为0FH ④ 计算（非A与B）结果存于03H单元中：alu_sel=100010，we_rd=10，结果为0AH ⑤ 计算（（A加B）加B）结果存于04H单元中：

 R4->R1：bus_sel=10111，ld_reg=10000  PC+1，PC->AR：bus_sel=11110,ld_reg=00001,pc_sel=111  计算（（A加B）加B）结果存于04H单元中：bus_sel=11101，alu_sel=011001，we_rd=10 ⑥ 计算（（（A加B）加B）减（非A与B））结果存于05H中：

（（A加B）加B）->R1：bus_sel=11111，ld_reg=10000，we_rd=01 （非A与B）->R2：

 PC=03H：k=03H，bus_sel=01111，pc_sel=101  PC->AR：bus_sel=11110，ld_reg=00001 （非A与B）->R2：bus_sel=11111，ld_reg=01000，we_rd=01  PC=05H：

 PC=05H：k=03H，bus_sel=01111，pc_sel=101  PC->AR：bus_sel=11110，ld_reg=00001 

（（（A加B）加B）减（非A与B））结果存于05H中：bus_sel=11101，alu_sel=000110，we_rd=10 最后结果为0FH。结论：

本实验的设计能结合了运算器和存储器，能实现在mif文件中进行初始化，将固定地址单元中存储的数据读取到运算器中进行（（（A加B）加B）减（非A与B））的运算并将结果存于指定的内存单元中，与实验要求一致，故电路设计正确。

二、实验日志

预习疑问解答：

１．通路是干嘛的？

在数字系统中,各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径称为数据通路.２．通路如何实现其功能？

在这次的实验中,数据通路主要是由运算器部分和存储器部分组成的,通过运算器的运算结合存储器在mif文件的中的操作进行数据的传输与存储,从而构成一个数据通路.错

３．书上的存储器部分总线开关接在高电平上，是不是错了？ 事实证明没有接错．

思考题：

1． 画数据通路电路图时，如何连结单一总线？ 如图:

ALU模块的sw_bus依然连接bus_sel,存储器部分的sw_bus连接高电平.2． 如何统一两个模块的总线输入端k[7..0]及inputd[7..0]？

答:如图: 输入放在运算器部分,存储器部分无输入,存储器部分的数据要么来自总线传输,要么从mif文件中读取.实验中遇到的问题：

1.把之前的alu和ram的原理图拷到了当前工程下面。直接生成该工程的符号文件，连接起来，但是仿真有问题。

几乎是在每一次和总线交换数据的时候都得不到正确的值。下面是解决的过程：

我怀疑是两个模块之间通过总线传输的数据没有传输成功，于是把alu模块的d引了一个输出端口d_alu，从ram模块的d引出了一个输出端口d_ram，在仿真波形图上，然后就可以看到了数据到达总线上了，而且这个时候d的值也能看到了，只是后面的最后一个读操作出来的数据不对，本来应该是写进去的07，但现在是17，再仿真就会变成别的数据。

2.在连接电路图的时候，我以为存储器部分的sw_bus连在高电平上是错的,然后又连到了bus_sel[4],所以得到了上一个部分的仿真结果,后来不研究了一下那个高电平,发现是用来处理单一总线问题的,就改成了与书上一样的图,我以为上面出现的错误结果和这个有关,改了之后波形图有变化,但是,还是是错误的.但是在两种情况下功能仿真的结果都是正确的:

问题解决了~

原因是周期太短，计算结果还来不及存入到内存单元中，把写入内存的时间周期延长一个周期结果就出来了。电路本身没有问题。

实验心得：

第三篇：实验要求

1.实验名称、实验顺序

2.自己排版、打印，不允许雷同和复印

3.思考题不能完全一致，不能抄袭。

4.上机实验和硬件实验各自有一个封皮，将两次（实验

一、实验二）上机实验装订在一起，一次（实验五）硬件实验单独装订。统一上方装订，用两个钉即可。

5.严格按照实验指导书第五项：“实验报告要求”书写实验报告

6.完成时间：

实验一：2012年10月17日

实验二：2012年10月31日

实验五：2012年12月10日

7.在每一个实验题目所在的页中，题目的右边加上操作、报告两项，其他页不需要加入操作、报告两项。例子如实验报告的《内容》中所示。

8.实验报告纸每一页都要有抬头，也就是要有如下的内容：

山东建筑大学实验报告

学院:信息与电气工程班级:姓名学号课程:数字信号处理实验日期:2012年月日成绩:

第四篇：计组实验报告要求

计组实验报告要求

实验报告并不要求非常严格的格式，大家参考实验指导书的格式即可。

实验一的实验报告除了参考实验指导书上的内容以外，最重要的是大家要把上次实验时的针对每一个小实验写出你的实验结果，例如138译码器的实验，在三个使能端开关以及其他三个输入开关A、B、C输入不同电平时,Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7各是什么样的输出（高电平还是低电平）（高电平、低电平分别用1、0表示）；

我们下一次的实验室做RAM的那个实验，在实验前，请大家先把实验报告写好，以后的这三个实验，实验报告中要把实验的原理图画清楚，以便于在做实验时可以直接根据你画的图进行连接，较快的完成实验，这是很重要的。

这些要求仅是我根据老师说的话总结的，仅供大家参考，有什么建议可以及时的补充，与大家一起分享。

第五篇：计控实验三

实验三PID数字控制器设计

实验目的1、掌握利用Simulink建立离散控制系统结构模型和进行仿真的方法；

2、掌握利用扩充临界比例度法选择PID数字控制器参数的方法。实验内容

1、系统的对象模型用二阶惯性环节表示，即传递函数为

G(s)K

(T1s1)(T2s1), 其中各参数分别为：K5,T10.5,T20.1。

2、用Matlab中SIMULINK工具箱,组成一个离散控制系统,如下图所示。

3、采用扩充临界比例度法, 整定数字控制器的参数T、Kp、TI、KI。a)选择一个合适的采样周期T(参考值T=0.05),控制器作纯比例Kp控制;b)调整Kp的值，使系统出现临界振荡，记下相应的临界振荡周期Tu和临界振荡增益Ku；

c)选择合适的控制度(控制度分别选1．05和1.5)。

d)根据控制度，查“计算机控制技术”第71页表3.2，即可求出T、Kp、TI、KI的值。

4、分别用以上二组参数对控制系统进行仿真研究。通过比较二组参数的控制效果,更好地理解控制度的意义。

1、离散控制系统仿真图

5、仿真研究PI控制器参数Kp、KI对系统性能的影响。实验报告要求

1.记录在T=0.05时离散控制系统的临界振荡增益Ku及临界振荡周期Tu的曲线, 并计算Tu的值；

2.控制度分别选1．05和1.5, 计算T、Kp、TI、KI的值；

3.记录不同参数下的数据和响应曲线；

4.写出总结和体会。