TEC-XP16計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是16位機(jī)，由清華大學(xué)科教儀器廠、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系聯(lián)合研制。可用于電大、本科、碩士研究生的計(jì)算機(jī)組成原理課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)有自己的指令系統(tǒng)和監(jiān)控程序，能夠與終端或PC機(jī)相連（可以通過鍵盤輸入程序執(zhí)行，結(jié)果可以通過指示燈或者顯示器顯示），可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作和執(zhí)行比較完整的程序。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)(運(yùn)算器、控制器、主存儲器、I/O接口和中斷)構(gòu)成一臺完整的模型計(jì)算機(jī)，支持組合邏輯控制器和微程序控制器兩種控制器方案，兩種控制器緊湊合理，完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)方便。系統(tǒng)的軟硬件配置完整，技術(shù)資料齊全，支持的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多，對提高學(xué)生的動手能力、加強(qiáng)學(xué)生對計(jì)算機(jī)整體和各組成部分的理解、增強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力都有很大幫助。
▲ 主要技術(shù)指標(biāo)
1. 機(jī)器字長16位, 即運(yùn)算器、主存、數(shù)據(jù)總線、地址總線均是16位。
2. 指令系統(tǒng)支持多種基本尋址方式。其中部分指令已實(shí)現(xiàn), 用于設(shè)計(jì)監(jiān)控程序和用戶的常規(guī)匯編程序, 尚保留多條指令供用戶自己實(shí)現(xiàn)。
3. 主存尋址空間是18K字, 基本容量為8K字節(jié)(或16位字)的E2PROM和2K字節(jié)(或16位字)的RAM存儲區(qū)域?？蛇M(jìn)行主存儲器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。
4. 運(yùn)算器由4片位片結(jié)構(gòu)器件AM2901級聯(lián)而成, 片間用串行進(jìn)位方式傳遞進(jìn)位信號。ALU實(shí)現(xiàn)8種算術(shù)與邏輯運(yùn)算功能, 內(nèi)部包括16個雙端口讀出、單端口寫入的通用寄存器, 和一個能自行移位的乘商寄存器。設(shè)置C、Z、 V、S四個狀態(tài)標(biāo)志位。
5. 控制器采用微程序和組合邏輯兩種控制方案實(shí)現(xiàn)?？刂破鞯闹饕骷捎玫氖荓ATTICE公司的CPLD芯片。在做控制器實(shí)驗(yàn)時，用戶可按基本指令的格式和流程擴(kuò)展指令，設(shè)計(jì)新的控制器文件并下載，然后編寫程序使新老指令同時運(yùn)行
6. 主機(jī)上安裝有一路INTEL8251串行接口，可直接接計(jì)算機(jī)終端, 或接入一臺PC機(jī)作為自己的仿真終端。選用了MAX202倍壓線路，以避免使用+12V和-12V電源。另保留一路為用戶擴(kuò)展用。用戶可完成串口初始化，雙機(jī)通訊等實(shí)驗(yàn)。
7. 主機(jī)可完成三級中斷實(shí)驗(yàn)和中斷嵌套實(shí)驗(yàn)。
8. 在主板上設(shè)置了一定擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)用的器件插座, 提供了部分地址、數(shù)據(jù)和控制等信號, 以便支持在主板上完成一些擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。
9. 實(shí)驗(yàn)箱有自己的監(jiān)控程序（操作系統(tǒng)），支持多種實(shí)驗(yàn)方式（如：單步/連續(xù)，手動置指令/從內(nèi)存讀指令等），監(jiān)控源碼開放，用戶可以修改。
10. 實(shí)驗(yàn)箱支持比較正規(guī)的匯編語言設(shè)計(jì)和BASIC語言設(shè)計(jì)。
11. 實(shí)驗(yàn)箱配套指令級和微指令級的仿真軟件。
▲ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
TEC-XP16支持的實(shí)驗(yàn)分為基本實(shí)驗(yàn)和可選實(shí)驗(yàn)，基本實(shí)驗(yàn)指學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)組成原理課通常要完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目， 通過這些實(shí)驗(yàn)可達(dá)到學(xué)習(xí)基本原理和訓(xùn)練基本技能的目的?？蛇x實(shí)驗(yàn)是指教學(xué)機(jī)支持的那些難度較大需要較長時間完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些實(shí)驗(yàn)可作為課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容或用作畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。
基本實(shí)驗(yàn)
1. 基礎(chǔ)匯編語言程序設(shè)計(jì)
2. 脫機(jī)、聯(lián)機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)
3. 組合邏輯控制器實(shí)驗(yàn)
4. 主存儲器實(shí)驗(yàn)
5. 串行口輸入輸出實(shí)驗(yàn)
6. 中斷實(shí)驗(yàn)
7. 微程序控制器實(shí)驗(yàn)
8. BASIC程序設(shè)計(jì)
9. 控制器的軟件仿真實(shí)驗(yàn)
可選實(shí)驗(yàn)
1. 故障診斷的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2. 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)(組合邏輯電路如：譯碼器、編碼器、多路選擇器、加法器、三態(tài)門；簡單的門電路以及時序邏輯電路如：R-S觸發(fā)器、D型觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器等)
3. 用一臺正確運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)機(jī)輔助調(diào)試另一臺實(shí)驗(yàn)機(jī)
4. 實(shí)驗(yàn)機(jī)的監(jiān)控程序、交叉匯編程序的修改與擴(kuò)充的實(shí)驗(yàn)
5. 擴(kuò)充的輸入/輸出接口、設(shè)備與驅(qū)動程序的實(shí)驗(yàn)
6. 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一套全新指令系統(tǒng)的CPU
▲ 配套資料
《TEC-XP16教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)說明和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》
《TEC-XP16教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)教師實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》
▲ 參考教材和資料
教材：《計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)》（第2版） 王 誠 “十五”規(guī)劃教材
北京市精品教材
《計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》 王 誠
《計(jì)算機(jī)組成原理》 （第3版） 王 誠 北京市精品教材
《計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)》 王 誠
《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》 王愛英
軟件：《計(jì)算機(jī)組成原理多媒體課件》 王 誠
