【正文】 操作臺(tái)單元位于SYS單元的右側(cè)。“TDCMA”軟件安裝成功后，在“開始”的“程序”里將出現(xiàn)“CMA”程序組，點(diǎn)擊“CMA”即可執(zhí)行程序。12V1微動(dòng)按鈕2實(shí)驗(yàn)用排線若干OUT單元7段數(shù)碼管2程序存儲(chǔ)器74LS245374LS273161161GAL16V8274LS3741集成操作軟件1 系統(tǒng)的安裝1．TDCMA系統(tǒng)與PC微機(jī)相連用RS232C通訊電纜一根，按圖21所示，將PC微機(jī)串口和TDCMA系統(tǒng)中的串口連接在一起。表11 TDCMA系統(tǒng)硬件內(nèi)容MC單元微程序存儲(chǔ)器，微命令寄存器，微地址寄存器，微命令譯碼器等ALUamp。8．更為靈活、更為實(shí)用的時(shí)序發(fā)生電路和操作臺(tái)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)提供的時(shí)序發(fā)生器其機(jī)器周期可以在2節(jié)拍和4節(jié)拍之間選擇，這為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了更大的靈活性；系統(tǒng)的本地操作控制臺(tái)也是全新的設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)在獨(dú)立使用時(shí)，操作起來(lái)更為合理、更為方便和實(shí)用。也可以使用CPLD構(gòu)造組合邏輯控制器，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)硬布線控制器的設(shè)計(jì)。在模型計(jì)算機(jī)整機(jī)調(diào)試的圖形調(diào)試工具方面，系統(tǒng)除提供數(shù)據(jù)通路圖、微程序流程圖二種圖形調(diào)試方式外，還增加了交互式微程序自動(dòng)生成和當(dāng)前微指令功能的模擬、系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程的保存及回放等多種先進(jìn)和實(shí)用的調(diào)試功能，這些圖形調(diào)試方式及功能使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程更為形象直觀，好教好學(xué)，具有更為優(yōu)秀的示教效果。版權(quán)所有 非經(jīng)許可 嚴(yán)禁復(fù)制技術(shù)支持郵箱：tangdukejiao唐都公司網(wǎng)址：目 錄第1章 TDCMA系統(tǒng)概述 1 系統(tǒng)功能及特點(diǎn) 1 系統(tǒng)構(gòu)成 3 系統(tǒng)主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 4第2章 TDCMA系統(tǒng)的配置與安裝 5 系統(tǒng)配置 5 系統(tǒng)的安裝 6第3章 TDCMA系統(tǒng)硬件環(huán)境 7 系統(tǒng)硬件布局圖 7 系統(tǒng)電源 7 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)單元電路 8 注意事項(xiàng) 21第4章 TDCMA系統(tǒng)集成操作軟件 22 與PC聯(lián)機(jī)說(shuō)明 22 軟件操作說(shuō)明 22第5章 TDCMA系統(tǒng)檢測(cè)功能說(shuō)明 32第6章 TDCMA系統(tǒng)常見故障的分析及處理 34附錄1 微程序流圖編程方法 35 TDCMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用戶手冊(cè) 西安唐都科教儀器公司第1章 TDCMA系統(tǒng)概述TDCMA 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是西安唐都科教儀器公司2008年推出的新一代計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備可使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)更有效的理解并掌握計(jì)算機(jī)的構(gòu)成，為進(jìn)一步開展具有實(shí)用價(jià)值的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。版權(quán)聲明本用戶手冊(cè)的版權(quán)歸西安唐都科教儀器開發(fā)有限責(zé)任公司所有，保留一切權(quán)利。 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)1．先進(jìn)豐富的課程內(nèi)容使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形調(diào)試實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)行計(jì)算機(jī)組成原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，比以往各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備增加了并行運(yùn)算器、Cache高速緩存、CPU設(shè)計(jì)、外總線接口設(shè)計(jì)、中斷、DMA等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并可開展CISC、RISC、重疊、流水等先進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究。4．先進(jìn)的運(yùn)算器部件運(yùn)算器部件由一片CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)含算術(shù)、邏輯和移位三個(gè)運(yùn)算部件，其中移位運(yùn)算采用桶形移位器，各部件獨(dú)立并行工作，體現(xiàn)了主流運(yùn)算器設(shè)計(jì)思想。7．先進(jìn)的系統(tǒng)總線和總線接口設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了先進(jìn)的系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)，與主流的X86微機(jī)具有相似的系統(tǒng)總線和總線接口設(shè)計(jì)。9．系統(tǒng)電路的保護(hù)性設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)的安全性系統(tǒng)除了采用了具有抗短路、抗過(guò)流的高性能穩(wěn)壓電源來(lái)保證產(chǎn)品的安全性外，還增加了總線競(jìng)爭(zhēng)報(bào)警等多處保護(hù)性電路設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。REG單元算術(shù)邏輯移位運(yùn)算部件， A、B顯示燈，4個(gè)通用寄存器PCamp。圖21　TDCMA系統(tǒng)與PC微機(jī)聯(lián)機(jī)示意圖串行通訊電纜的接線情況如圖22所示：圖22 串口連接示意圖2．TDCMA系統(tǒng)聯(lián)機(jī)軟件的安裝(1) 軟件運(yùn)行環(huán)境。(3) 卸載軟件。所有構(gòu)成CPU的單元放在中間區(qū)域的左邊，并標(biāo)注有‘CPU’，CPU對(duì)外表現(xiàn)的是三總線：控制總線、數(shù)據(jù)總線和地址總線，三總線并排位于CPU右側(cè)。在進(jìn)行部件實(shí)驗(yàn)時(shí)，有很多的控制信號(hào)需要用二進(jìn)制開關(guān)模擬給出，所以在實(shí)驗(yàn)箱的最下方安排的是控制開關(guān)單元CON單元。REG單元ALUamp。圖中除T4和CLR，其余信號(hào)均來(lái)自于ALU單元的排線座，實(shí)驗(yàn)箱中所有部件單元的TTTT4都已連接至系統(tǒng)總線單元的TTTT4，CLR都連接至CON單元的CLR按鈕。圖34 ALU和REG連接原理圖ALUamp。AR單元）此單元由地址寄存器AR、程序計(jì)數(shù)器PC構(gòu)成。圖36 IR單元原理圖圖37 寄存譯碼原理圖圖38 指令譯碼原理圖4．微程序控制器電路單元（MC單元）　　本系統(tǒng)的微控器單元主要由編程部分和核心微控器部分組成，其電路構(gòu)成如圖39所示。更具體講，就是通過(guò)接收CPU 指令譯碼器發(fā)來(lái)的信號(hào)，找到本條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的首條微代碼的微地址入口，再通過(guò)由T2引入的時(shí)序節(jié)拍脈沖的控制，逐條讀出微代碼。 核心微控器同樣是根據(jù)24位顯示燈所顯示的相應(yīng)控制位，再經(jīng)部分譯碼產(chǎn)生的二進(jìn)制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令程序順序、分支、循環(huán)運(yùn)行的，所以，有效地定義24位微代碼對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。圖39 微程序控制器原理圖CLR為清零信號(hào)的引出端，實(shí)驗(yàn)板中已接至CON單元中最右邊的CLR按鈕上，此二進(jìn)制按鈕為CLR專用。其中的Q為555構(gòu)成的多諧振蕩器的輸出，其原理如附圖310所示，經(jīng)分頻器分頻后輸出頻率大約為30Hz、300Hz、占空比為50%的Φ信號(hào)。其原理如圖311所示：圖311 KK單脈沖電路原理圖每按動(dòng)一次ST按鈕，根據(jù)時(shí)序開關(guān)檔位的不同，在TSTSTSTS4端輸出不同的波形。圖312 連續(xù)時(shí)序圖313 單步時(shí)序圖314 單拍時(shí)序當(dāng)TSTSTSTS4輸出連續(xù)波形時(shí)，有四種方法可以停止輸出：將時(shí)序狀態(tài)開關(guān)KK1撥至停止擋、將KK2打到‘單拍’或‘單步’檔、按動(dòng)CON單元的CLR按鈕或是系統(tǒng)單元的復(fù)位按鈕。以向00H單元中寫入332211為例，對(duì)于控制存儲(chǔ)器進(jìn)行編輯的具體操作步驟如下：首先將KK1撥至‘停止’檔、KK3撥至‘編程’檔、KK4撥至‘控存’檔、KK5撥至‘置數(shù)’檔，由CON單元的SD05——SD00開關(guān)給出需要編輯的控存單元首地址（000000），IN單元開關(guān)給出該控存單元數(shù)據(jù)的低8位（00010001），連續(xù)兩次按動(dòng)時(shí)序與操作臺(tái)單元的開關(guān)ST（第一次按動(dòng)后MC單元低8位顯示該單元以前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，第二次按動(dòng)后顯示當(dāng)前改動(dòng)的數(shù)據(jù)），此時(shí)MC單元的指示燈MA5——MA0顯示當(dāng)前地址（000000），M7——M0顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)（00010001）。以校驗(yàn)00H單元為例，對(duì)于控制存儲(chǔ)器進(jìn)行校驗(yàn)的具體操作步驟如下：首先將KK1撥至‘停止’檔、KK3撥至‘校驗(yàn)’檔、KK4撥至‘控存’檔、KK5撥至‘置數(shù)’檔。同樣的，操作控制開關(guān)KKKKKKKKKK5（KK4撥至‘主存’檔），可實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的操作，手動(dòng)操作存儲(chǔ)器時(shí)，將PCamp。圖316 OUT單元原理圖9．控制總線單元　　此單元包含有CPU對(duì)存儲(chǔ)器和IO進(jìn)行讀寫時(shí)的讀寫譯碼電路（這一電路在GAL16V8中實(shí)現(xiàn)，如圖317所示）、CPU中斷使能寄存器（如圖318所示）、外部中斷請(qǐng)求指示燈INTR、CPU中斷使能指示燈EI。圖319 I/O地址譯碼原理圖由于用的是地址總線的高兩位進(jìn)行譯碼，I/O地址空間被分為四個(gè)區(qū)，如表31所示，地址指示顯示原理同圖318中EI的顯示。 圖322 8259連接圖15．8237單元　　此單元由一片8237構(gòu)成，數(shù)據(jù)線、地址線、信號(hào)線均以排線引出，如圖323示。CLR按鈕連接如圖325示，平時(shí)為高，按下后CLR輸出變?yōu)榈?，為系統(tǒng)部件提供清零信號(hào)，按下CLR按鈕后會(huì)清零的部件有：程序計(jì)數(shù)器PC、地址寄存器AR、暫存器A、暫存器B、指令寄存器IR、微地址寄存器MAR。圖326 ED燈顯示原理圖18．CPLD擴(kuò)展板TDCMA的部分實(shí)驗(yàn)在CPLD擴(kuò)展板上進(jìn)行，CPLD擴(kuò)展板由由兩大部分組成，一是LED顯示燈，兩組16只，供調(diào)試時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)，LED燈連接原理同圖326中LED顯示，另外就是一片MAXII EPM1270T144及其外圍電路。EPM1270T144共有116個(gè)IO腳，本擴(kuò)展板引出110個(gè)，其中60個(gè)裝有排針，其余50個(gè)以預(yù)留形式給出，在擴(kuò)展板上絲印標(biāo)為JP，JP座的IO分配見圖328。SYS單元還安排了一個(gè)檢測(cè)電路，當(dāng)總線上數(shù)據(jù)發(fā)生竟?fàn)帟r(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出‘嘀’警報(bào)聲。(2) 電源線應(yīng)放置在機(jī)內(nèi)專用線盒中。本系統(tǒng)軟件是通過(guò)PC機(jī)串行口向TDCMA上的單片機(jī)控制單元發(fā)送指令，從而使用單片機(jī)直接對(duì)程序存儲(chǔ)器、微程序控制器進(jìn)行讀寫，并可實(shí)現(xiàn)單步微程序，單步機(jī)器指令和程序連續(xù)運(yùn)行等操作。串口通訊正常且串口無(wú)其它操作，可以直接修改指定單元的內(nèi)容，用鼠標(biāo)單擊要修改單元的數(shù)據(jù)，此時(shí)單元格會(huì)變成一個(gè)編輯框，即可輸入數(shù)據(jù)，編輯框只接收兩位合法的16進(jìn)制數(shù)，按回車鍵確認(rèn)，或用鼠標(biāo)點(diǎn)擊別的區(qū)域，即可完成修改工作。輸出區(qū)：輸出區(qū)由輸出頁(yè)、輸入頁(yè)和結(jié)果頁(yè)組成。在數(shù)據(jù)通路圖打開時(shí)，按動(dòng)‘模擬’按鈕，可以在數(shù)據(jù)通路中模擬該微指令的功能，按動(dòng)‘修改’按鈕則可以將當(dāng)前顯示的微碼值下載到下位機(jī)。（二）菜單功能介紹1．文件菜單項(xiàng)文件菜單提供了以下命令：① 新建（N）：在CMA中建立一個(gè)新文檔。您可用窗口菜單在多個(gè)打開的文檔中切換。在關(guān)閉一無(wú)標(biāo)題的文檔之前，CMA會(huì)顯示另存為對(duì)話框，建議您命名和保存文檔。⑤ 另存為（A）…保存并命名活動(dòng)文檔。⑦ 打印預(yù)覽（V）按要打印的格式顯示活動(dòng)文檔。⑧ 打印設(shè)置（R）…選擇一臺(tái)打印機(jī)和一個(gè)打印機(jī)連接。您也可使用在應(yīng)用程序控制菜單上的關(guān)閉命令。③ 復(fù)制（C）將被選取的數(shù)據(jù)復(fù)制到剪切板上。3．查看菜單項(xiàng)查看菜單提供了以下命令：① 工具欄（T）顯示和隱藏工具欄，工具欄包括了CMA中一些最普通命令的按鈕。④ 狀態(tài)欄（S）顯示和隱藏狀態(tài)欄。該命令會(huì)自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前系統(tǒng)可用的串口號(hào)，并列于組合框中，選擇某一串口后，按確定鍵，對(duì)選定串口進(jìn)行初始化操作，并進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)試，報(bào)告測(cè)試結(jié)果，如果聯(lián)機(jī)成功，則會(huì)將指令區(qū)初始化。② 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)打開存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通路圖，如果該通路圖已經(jīng)打開，則把通路激活并置于最前面顯示。⑥ RISC模型機(jī)打開RISC模型機(jī)數(shù)據(jù)通路圖，如果該通路圖已經(jīng)打開，則把通路激活并置于最前面顯示。(b) 復(fù)雜模型機(jī)對(duì)復(fù)雜模型機(jī)的連線進(jìn)行檢測(cè)，并在‘輸出區(qū)’的‘結(jié)果頁(yè)’顯示相關(guān)信息。可以打開任意路徑下的*.TXT文件，如果指令文件合法，系統(tǒng)將把這些指令裝載到下位機(jī)中，裝載指令時(shí)，系統(tǒng)提供了一定的檢錯(cuò)功能，如果指令文件中有錯(cuò)誤的指令，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)退出裝載，并提示錯(cuò)誤的指令行。③ 刷新指令區(qū)從下位讀取所有機(jī)器指令和微指令，并在指令區(qū)顯示。④ 單步機(jī)器指令向下位機(jī)發(fā)送單步機(jī)器指令命令，下位機(jī)運(yùn)行一條機(jī)器指令。② 保存…保存當(dāng)前的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)文件。⑥ 末端跳轉(zhuǎn)到末頁(yè)。② 運(yùn)行（R）啟動(dòng)示波器，如果下