2024年5月19日发(作者：谷梁德寿)
TEC-2000A计算机《组成原理》实验指导
一、TEC-2000A教学机系统简介
TEC-2000A是由多个型号产品构成的系列教学实验计算机系统的总称。软硬件
配置相对完整，可以选用组合逻辑控制器或微程序控制器方案。文字与图纸资料相
对齐全，主要用于“计算机组成原理”课程教学与实验的计算机系统。
该系统是一台硬件组成相对完备的计算机系统，CPU、主存、I／0接口及总线
等有一定的典型性，并能驱动最常用的计算机输入／输出设备，用户可把该机的组
成与设计，作为计算机组成原理课程授课的实例内容，理论联系实际，保证课程各
主要章节教学内容的理论深度和较高的实用性。
该系统有很高的易学易用性，这主要体现在以下诸方面：
1、该系统中的硬软件组成是最小配置，体现的是计算机硬件系统组成的基本
原理和基础知识，不过多地涉及系统性能完善及合理性等问题。包括小巧的指令系
统，最小的监控程序，简单的控制器设计，较小的主存和简单的输入／输出接口等。
2、该系统的物理结构设计成全暴露方式。全部线路做在一、二块印制电路板
上，以互不遮盖方式插接在一起。全部线路芯片均以芯片插座与线路板连接，逻辑
线路按功能部件划分在印制板的不同区域，主板上安装有一定数量的开关、按键与
指示灯，线路板上布有适当的量测孔，一定数量的跳线夹，用以人为设置机器故障
或变更设计。
3、该系统提供适当的软件支持与常规输入／输出外设接入支持，它既是学习
计算机组成原理知识的必备部分，也提供了完成多项教学实验的最先进的实验手
段。配备适当的软件系统是我们突出强调的重要目标之一。
二、TEC-2000A教学机系统的技术指标与系统配置
教学机系统的主要技术指标是：
1、机器字长16位，即运算器、主存、数据总线、地址总线都是16位。
2、指令系统、基本指令系统支持多种基本寻址方式。其中一部分指令已实
现，用于设计监控程序和用户的常规汇编程序，尚保留多条扩展指令供学生进行
扩展指令的实验。
3、主存最大寻址空间是18K字，基本容量为8K(16位的字)容量的ROM和2K(16
位的字)容量的RAM存储区域。还可以进一步完成容量扩展的教学实验。
4、原理上讲，主振频率可在几百KHz～2MHz之间选择。
5、运算器由4片位片结构器件级联而成，芯片间用串行进位方式传递进位信
号。ALU实现8种算术与逻辑运算功能，内部包括16个双端口读出、单端口写入的
通用寄存器，和一个能自行移位的乘商寄存器。设置C(进位)、Z(结果为0)，V(溢
出)和S(符号位)四个状态标志位。
6、控制器采用微程序和硬布线两种控制方案实现，可由实验者自由选择。
7、主机上安装有一路INTEL8251串行接口，可直接连接计算机终端，或接入
一台PC机作为自己的仿真终端。选用了MAX202倍压线路，以避免使用+12V和-12V
电源。
8、在主板上设置了一定扩展实验用的器件插座，提供扩展内存和各种输入／
输出接口实验所需的地址、数据和控制等信号，以便支持在主板上完成这类扩展实
验。
9、在主板的右下角位置，设置了完成中断教学实验的全套线路。
10、在主板上设置有一些数据开关和微型开关、按键和指示灯，支持最低层的
手工操作方式的输入／输出和机器调试。
11、实验机硬件系统主要功能部件划分在大一些的水平放置的一块印制电路板
的不同区域，微程序控制器的主要部分划分在小一些的垂直插接的一块印制电路板
上，所有器件都用插座插接在印制板上，便于更换器件。
12、实验计算机使用单一的5V、最大电流3A的直流模块电源，所耗电流在
1.5-2A之间。电源模块安装在水平电路板右上角位置， 220V交流电通过电源线
插接到电源插座上，并用一个开关控制交流电源的接通或断开。
13、板上安装了很多发光二极管指示灯，用于显示重要的数据或控制信号的状
态。
三、教学机系统支持的实验项目
指学习计算机组成原理通常要完成的实验项目，通过这些实验可解决学习基本
原理和训练基本技能的问题。以下基本实验项目有：
1.基础汇编程序设计学习
用系统已实现的多条指令和监控程序，编写并调试由教师布置的或自己设想的
可在教学计算机上运行的各种汇编程序。
2.脱机的运算器部件实验
可在运算器完全脱离主机控制的方式下，使用主板上的微型开关提供控制运算
器运行的控制信号来使用运算器并观察运算结果。也可以在实验机正常运行方式
下，由控制器给出实验者所设计的控制运算器运行的控制信号来使用运算器并观察
运算结果。
3.主存储器部件的实验
可以设计并实现16位字长的主存储器(RAM芯片和ROM芯片)及容量扩展实验。
在选用电擦除的28系列(例如28C64)或58系列(例如58C65)的存储器芯片时，可
以进行该芯片的读(正常操作)写(有特殊要求)操作，并检查断电后它的内容是否仍
能保持。
4.控制器部件实验
可以进行微程序控制器或组合逻辑控制器实验。首先是通过听课和操作实验
机，学懂已经实现的指令的设计原理与实现技术，然后才是设计与实现多条新指令，
并把新老指令放在同一程序中运行，检查结果的正确性。在微程序控制器实验时，
不用改动任何硬件。
5.串行口输入／输出实验
本机只给出了一路串行接口，保留另外一路串行接口由学生设计并调试出来。
这里的实验几乎包括这一路串行接口设计、实现的全部工作，也包括使用过程中的
串行口初始化，用程序控制方式完成串行接口数据正常的输入／输出操作,接下来
还可以实现用两台实验机的串行口完成双机双向通信等实验。作为更高要求，还可
以增加少量硬件线路，实现终端在中断方式下完成输入／输出操作(需在讲过中断
之后进行)。还可以观察与测量串行数据的波形，起始位，停止位，串行数据采样
时间等配合关系。
6.中断实验
串行口、并行口输入／输出操作中，都可以有程序中断的入、出控制方式。这
里也可以专门作多级中断、优先级排队及中断嵌套的实验。此时可用按键等作为中
断请求信号来源。
为完成中断实验，可以从扩展中断隐指令、开中断指令、关中断指令、中断返
回指令等开始，并设计中断响应、优先级排队等逻辑线路，设计中断处理功能和程
序。最简单的中断处理功能，是实现在程序正常运行的同时，用不同优先级的中断
的嵌套方式在计算机屏幕上显示与优先级相对应的不同字符，其实验效果简单明
了。
2024年5月19日发(作者：谷梁德寿)
TEC-2000A计算机《组成原理》实验指导
一、TEC-2000A教学机系统简介
TEC-2000A是由多个型号产品构成的系列教学实验计算机系统的总称。软硬件
配置相对完整，可以选用组合逻辑控制器或微程序控制器方案。文字与图纸资料相
对齐全，主要用于“计算机组成原理”课程教学与实验的计算机系统。
该系统是一台硬件组成相对完备的计算机系统，CPU、主存、I／0接口及总线
等有一定的典型性，并能驱动最常用的计算机输入／输出设备，用户可把该机的组
成与设计，作为计算机组成原理课程授课的实例内容，理论联系实际，保证课程各
主要章节教学内容的理论深度和较高的实用性。
该系统有很高的易学易用性，这主要体现在以下诸方面：
1、该系统中的硬软件组成是最小配置，体现的是计算机硬件系统组成的基本
原理和基础知识，不过多地涉及系统性能完善及合理性等问题。包括小巧的指令系
统，最小的监控程序，简单的控制器设计，较小的主存和简单的输入／输出接口等。
2、该系统的物理结构设计成全暴露方式。全部线路做在一、二块印制电路板
上，以互不遮盖方式插接在一起。全部线路芯片均以芯片插座与线路板连接，逻辑
线路按功能部件划分在印制板的不同区域，主板上安装有一定数量的开关、按键与
指示灯，线路板上布有适当的量测孔，一定数量的跳线夹，用以人为设置机器故障
或变更设计。
3、该系统提供适当的软件支持与常规输入／输出外设接入支持，它既是学习
计算机组成原理知识的必备部分，也提供了完成多项教学实验的最先进的实验手
段。配备适当的软件系统是我们突出强调的重要目标之一。
二、TEC-2000A教学机系统的技术指标与系统配置
教学机系统的主要技术指标是：
1、机器字长16位，即运算器、主存、数据总线、地址总线都是16位。
2、指令系统、基本指令系统支持多种基本寻址方式。其中一部分指令已实
现，用于设计监控程序和用户的常规汇编程序，尚保留多条扩展指令供学生进行
扩展指令的实验。
3、主存最大寻址空间是18K字，基本容量为8K(16位的字)容量的ROM和2K(16
位的字)容量的RAM存储区域。还可以进一步完成容量扩展的教学实验。
4、原理上讲，主振频率可在几百KHz～2MHz之间选择。
5、运算器由4片位片结构器件级联而成，芯片间用串行进位方式传递进位信
号。ALU实现8种算术与逻辑运算功能，内部包括16个双端口读出、单端口写入的
通用寄存器，和一个能自行移位的乘商寄存器。设置C(进位)、Z(结果为0)，V(溢
出)和S(符号位)四个状态标志位。
6、控制器采用微程序和硬布线两种控制方案实现，可由实验者自由选择。
7、主机上安装有一路INTEL8251串行接口，可直接连接计算机终端，或接入
一台PC机作为自己的仿真终端。选用了MAX202倍压线路，以避免使用+12V和-12V
电源。
8、在主板上设置了一定扩展实验用的器件插座，提供扩展内存和各种输入／
输出接口实验所需的地址、数据和控制等信号，以便支持在主板上完成这类扩展实
验。
9、在主板的右下角位置，设置了完成中断教学实验的全套线路。
10、在主板上设置有一些数据开关和微型开关、按键和指示灯，支持最低层的
手工操作方式的输入／输出和机器调试。
11、实验机硬件系统主要功能部件划分在大一些的水平放置的一块印制电路板
的不同区域，微程序控制器的主要部分划分在小一些的垂直插接的一块印制电路板
上，所有器件都用插座插接在印制板上，便于更换器件。
12、实验计算机使用单一的5V、最大电流3A的直流模块电源，所耗电流在
1.5-2A之间。电源模块安装在水平电路板右上角位置， 220V交流电通过电源线
插接到电源插座上，并用一个开关控制交流电源的接通或断开。
13、板上安装了很多发光二极管指示灯，用于显示重要的数据或控制信号的状
态。
三、教学机系统支持的实验项目
指学习计算机组成原理通常要完成的实验项目，通过这些实验可解决学习基本
原理和训练基本技能的问题。以下基本实验项目有：
1.基础汇编程序设计学习
用系统已实现的多条指令和监控程序，编写并调试由教师布置的或自己设想的
可在教学计算机上运行的各种汇编程序。
2.脱机的运算器部件实验
可在运算器完全脱离主机控制的方式下，使用主板上的微型开关提供控制运算
器运行的控制信号来使用运算器并观察运算结果。也可以在实验机正常运行方式
下，由控制器给出实验者所设计的控制运算器运行的控制信号来使用运算器并观察
运算结果。
3.主存储器部件的实验
可以设计并实现16位字长的主存储器(RAM芯片和ROM芯片)及容量扩展实验。
在选用电擦除的28系列(例如28C64)或58系列(例如58C65)的存储器芯片时，可
以进行该芯片的读(正常操作)写(有特殊要求)操作，并检查断电后它的内容是否仍
能保持。
4.控制器部件实验
可以进行微程序控制器或组合逻辑控制器实验。首先是通过听课和操作实验
机，学懂已经实现的指令的设计原理与实现技术，然后才是设计与实现多条新指令，
并把新老指令放在同一程序中运行，检查结果的正确性。在微程序控制器实验时，
不用改动任何硬件。
5.串行口输入／输出实验
本机只给出了一路串行接口，保留另外一路串行接口由学生设计并调试出来。
这里的实验几乎包括这一路串行接口设计、实现的全部工作，也包括使用过程中的
串行口初始化，用程序控制方式完成串行接口数据正常的输入／输出操作,接下来
还可以实现用两台实验机的串行口完成双机双向通信等实验。作为更高要求，还可
以增加少量硬件线路，实现终端在中断方式下完成输入／输出操作(需在讲过中断
之后进行)。还可以观察与测量串行数据的波形，起始位，停止位，串行数据采样
时间等配合关系。
6.中断实验
串行口、并行口输入／输出操作中，都可以有程序中断的入、出控制方式。这
里也可以专门作多级中断、优先级排队及中断嵌套的实验。此时可用按键等作为中
断请求信号来源。
为完成中断实验，可以从扩展中断隐指令、开中断指令、关中断指令、中断返
回指令等开始，并设计中断响应、优先级排队等逻辑线路，设计中断处理功能和程
序。最简单的中断处理功能，是实现在程序正常运行的同时，用不同优先级的中断
的嵌套方式在计算机屏幕上显示与优先级相对应的不同字符，其实验效果简单明
了。