了得網研究生_計算機組成與設計（第3版）實驗指導（清華大學計算機繫列教材）

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本書詳細說明了TH—union+教學計算機繫統支持的教學實驗項目，包括每項實驗的操作環境和必要的技術說明，實驗目的和內容、實驗要求等，使每項實驗具有更好的針對性和可操作性。
本書詳盡繫統地給出了TH—union+教學計算機繫統的硬件組成和實現技術以及軟件構成，並從指令和繫統的層次以及微體繫結構的層次介紹了TH—union+教學計算機繫統的軟件模擬繫統的功能和使用方法，以及完成教學實驗的內容和操作步驟。
本書附有一張光盤，主要包括授課的電子版教案、教學內容中重點難點的動畫演示軟件，一些供自學和參考的教學資料，VHDL語言概述、模擬試題和參考答案等。

內容簡介

本書共分5章，針對TH—union+教學計算機繫統進行講解。第1章簡單概述教學計算機繫統的功能和組成；第2章、第3章介紹兩個計算機繫統的硬件組成與設計，講解可以支持的教學實驗項目；第4章介紹軟件繫統的功能、組成和實現技術；第5章講解指令一級的軟件模擬繫統和微體繫結構一級的軟件模擬繫統的功能和教學實驗。
本書是《計算機組成與設計》、《計算機組成原理》和《計算機組成與體繫結構》的配套實驗教材，也可以作為高等院校計算機或相關專業的“計算機組成原理”課程的實驗指導用書，還可供從事與計算機業務相關的生產、科研人員及其他人員參考。

1 TH—union+教學計算機繫統概述
1.1 TH—union+教學計算機繫統
1.1.1 TH—union繫列教學計算機產品概述
1.1.2 TH—union+教學計算機繫統
1.1.3 TH—union+教學計算機的指令繫統
1.1.4 教學計算機的硬件實現技術
1.1.5 教學計算機的軟件模擬繫統
1.1.6 教學計算機在教學過程中的作用
1.2 實驗項目設置
1.2.1 基本實驗項目
1.2.2 可選實驗項目
2 TH—union計原16硬件繫統及其實驗項目
2.1 TH—union計原16計算機的硬件繫統
2.2 使用GAL20V8芯片完成的教學實驗1 TH—union+教學計算機繫統概述
1.1 TH—union+教學計算機繫統
1.1.1 TH—union繫列教學計算機產品概述
1.1.2 TH—union+教學計算機繫統
1.1.3 TH—union+教學計算機的指令繫統
1.1.4 教學計算機的硬件實現技術
1.1.5 教學計算機的軟件模擬繫統
1.1.6 教學計算機在教學過程中的作用
1.2 實驗項目設置
1.2.1 基本實驗項目
1.2.2 可選實驗項目
2 TH—union計原16硬件繫統及其實驗項目
2.1 TH—union計原16計算機的硬件繫統
2.2 使用GAL20V8芯片完成的教學實驗
2.2.1 實驗環境說明
2.2.2 實驗目的與具體內容
2.3 用CPLD器件MACH芯片實現的線路實驗
2.3.1 實驗環境說明
2.3.2 實驗目的和實驗內容
2.3.3 ABEL語言概述及其實驗項目功能描述源程序
2.3.4 VHDL語言概述及其實驗項目功能描述源程序
2.3.5 實驗要求與實驗報告內容
2.4 監控程序與彙編語言程序設計實驗
2.4.1 實驗環境、設備與必要技術說明
2.4.2 實驗目的與具體內容
2.4.3 實驗操作過程
2.4.4 實驗要求與實驗報告內容
2.5 運算器部件實驗
2.5.1 相關知識、實驗環境與必要技術說明
2.5.2 實驗目的與具體內容
2.5.3 實驗操作過程
2.5.4 實驗要求與實驗報告內容
2.6 內存儲器部件實驗
2.6.1 實驗環境、設備與必要知識、技術說明
2.6.2 實驗目的與具體內容
2.6.3 實驗操作過程
2.6.4 實驗要求與實驗報告內容
2.7 兩種類型的控制器部件實驗
2.7.1 實驗環境、設備功能描述和技術說明
2.7.2 ABEL語言描述控制器源程序
2.7.3 VHDL語言描述控制器源程序
2.7.4 實驗目的與實驗內容
2.7.5 組合邏輯控制器部件實驗過程
2.7.6 微程序控制器部件實驗過程
2.8 串行接口輸入輸出實驗
2.8.1 實驗環境、設備與必要知識、技術說明
2.8.2 實驗目的與具體內容
2.8.3 實驗操作過程
2.8.4 實驗要求與實驗報告內容
2.9 多級嵌套的中斷實驗
2.9.1 實驗環境、設備與必要技術說明
2.9.2 實驗目的與具體內容
2.9.3 實驗要求與實驗報告內容
2.10 其他接口電路輸入輸出實驗
2.10.1 實驗環境、設備與必要技術說明
2.10.2 實驗目的與具體內容
2.10.3 實驗操作過程
2.10.4 實驗要求與實驗報告內容
2.11 監控程序功能擴展實驗
2.11.1 實驗環境和必要技術說明
2.11.2 實驗目的與具體內容
2.11.3 實驗操作過程
2.11.4 實驗要求與實驗報告內容
2.12 繫統彙編程序（彙編器）的設計或者功能擴展實驗
2.12.1 實驗環境、設備與必要技術說明
2.12.2 實驗目的與具體內容
2.12.3 實驗要求與實驗報告內容
2.13 在教學機上設計實現一臺新計算機的工程項目
2.13.1 實驗環境、設備與必要技術說明
2.13.2 實驗目的、內容和操作步驟
2.13.3 實驗總結報告的內容
3 TH—union（FPGA）計算機的硬件繫統及其實驗項目
3.1 TH—Lmion（FP（]A）教學計算機的繫統組成概述
3.1.1 TH—union（FPGA）教學計算機繫統的技術指標與繫統配置
3.1.2 FPGA芯片的外特性和內部結構
3.2 FPGA—CPU教學實驗
3.3 基於FPGA芯片的基本邏輯電路實驗
3.3.1 實驗環境說明
3.3.2 實驗目的和實驗內容
3.4 在FPGA芯片中實現的非流水線的CPU繫統
3.4.1 CPU繫統的層次與模塊設計
3.4.2 CPU繫統的功能描述VHDL源程序
4 教學計算機軟件繫統技術說明
4.1 教學計算機的指令繫統
4.2 教學計算機的監控程序
4.2.1 監控程序的功能
4.2.2 監控程序的總體結構
4.2.3 重要的子程序分析及其程序框圖
4.2.4 幾個功能較強的常用子程序
4.2.5 串行接口輸入輸出操作的原理說明及有關子程序
4.2.6 幾個基礎的子程序
4.3 教學計算機的PC仿真終端程序
4.4 教學計算機的彙編程序概述
4.4.1 教學計算機的交叉彙編程序的演變過程
4.4.2 交叉彙編程序使用說明
4.5 教學計算機的高級語言支持
4.5.1 BASIC語言解釋程序功能和程序設計
4.5.2 BASIC語言的程序
4.5.3 軟件實現的浮點數據運算
5 教學計算機的軟件模擬繫統
5.1 教學計算機的指令與繫統級的模擬繫統
5.1.1 指令模擬的概念及其在教學中的作用
5.1.2 教學計算機程序設計實驗（仿真）
5.2 教學計算機微體繫結構級組合邏輯控制器模擬繫統
5.2.1 計算機微體繫結構級模擬的概念及其在教學中的作用
5.2.2 教學計算機組合邏輯控制器軟件模擬繫統使用說明
5.2.3 使用模擬程序完成組合邏輯控制器實驗
5.3 教學計算機微體繫結構級微程序控制器模擬繫統
5.3.1 教學計算機微程序控制器軟件模擬繫統的使用說明
5.3.2 使用模擬程序完成微程序控制器實驗
參考文獻
附錄（在配書光盤中）

在線試讀

1 TH—union+教學計算機繫統概述
1.1 TH—union+教學計算機繫統
1.1.5教學計算機的軟件模擬繫統
把已經用硬件實現的教學計算機繫統的全部功能，通過軟件模擬的辦法在PC上展現出來是我們做出的重大努力之一。通過上網查詢以及與出國人員的直接交流，了解到國外有一些著名大學在計算機組成原理課程教學過程中的安排，前些年多是選用軟件模擬的方式完成逐項教學實驗。其優點是使用方便，變動設計的靈活性強，可以比較容易地對比不同設計方案對計算機性能影響的程度。不使用專用硬件設備完成教學實驗，實驗成本也會比較低，授課與輔導教師更容易與同學交互。但是缺憾也是明顯的，學生學習硬件課程的整個過程，不接觸（擁有）自己可以設計與修改的硬件設備，更多的精力集中到計算機的功能設計部分，難以對線路與邏輯設計部分以及計算機硬件實現中的工程性、技術性問題有切身體會。近幾年，這些院校已經轉變到軟件模擬加上選用FPGA芯片實現CPU繫統的教學實驗方案上。如何權衡硬件的教學計算機繫統和軟件模擬的教學計算機繫統在課程教學中的作用，可謂是仁者見仁，智者見智。對此，我們采取的措施是同時實現這兩部分內容，並且同時應用在教學過程中，使它們發揮各自的作用，通過教學實踐來探索更好地解決問題的途徑。為了更便於比較，做到更好的資源復用，在設計與實現軟件模擬的教學計算機繫統的過程中，采取了兩項措施。
（1）堅持與硬件實現的教學計算機繫統有盡可能高的一致性。為此，模擬軟件使用的信息（例如監控程序的執行碼，微程序控制器的微程序的二進制編碼文件等）與硬件教學機繫統中使用的完全相同，這樣輔助設計產生的設計結果既可以直接用於模擬，也可以直接用於寫到硬件教學機的部件中，確保二者之間有好的一致性。
（2）在模擬軟件的設計中，比較準確地按照硬件繫統的主要功能部件實現模擬，確保硬件實現的與軟件模擬實現的繫統有良好的對照關繫，期望在教學過程中可以得到更好的教學效果。
實現的模擬繫統中，模擬重點分配到兩個層次上。
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