計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是大學(xué)計(jì)算機(jī)系的重要課程。TEC-10適用于本科、碩士研究生的計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。支技兩種模式的計(jì)算機(jī)組成原理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)
模式一中TEC-10實(shí)驗(yàn)箱的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)放式CPU設(shè)計(jì)和測(cè)試，能完成計(jì)算機(jī)組成原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也可用于學(xué)生的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、提高大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
模式二中該系統(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(guò)鍵盤(pán)輸入程序執(zhí)行，結(jié)果可以通過(guò)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。用戶可自行設(shè)計(jì)CPU(可以含流水和CACHE)。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、水平高，實(shí)驗(yàn)手段先進(jìn)。
開(kāi)放式CPU實(shí)驗(yàn)
一、主要技術(shù)指標(biāo)
1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由PC監(jiān)控系統(tǒng)，外部程序存儲(chǔ)器，F(xiàn)PGA及其相關(guān)下載電路，以及控制電路組成。
2、16位CPU基本指令系統(tǒng)支持多種尋址方式。用戶可按照需要自行設(shè)計(jì)CPU指令系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)指令系統(tǒng)和CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可變性。
3、上端軟件能夠按一個(gè)時(shí)鐘脈沖、半個(gè)時(shí)鐘和連續(xù)運(yùn)行三種方式調(diào)試CPU測(cè)試程序，能夠監(jiān)測(cè)CPU內(nèi)部的所有信號(hào)和數(shù)據(jù)。
4、外部存儲(chǔ)器由兩片HM6116器件并聯(lián)構(gòu)成2K X 16位的存儲(chǔ)器。
5、FPGA（CPU）采用Altera公司cyclone系列的EP1C12Q240（出廠默認(rèn)）或其它FPGA芯片。
6、三種調(diào)試模式：FPGA-CPU獨(dú)立調(diào)試模式、FPGA-CPU附加外部RAM運(yùn)行模式和單片機(jī)控制FPGA-CPU調(diào)試運(yùn)行模式。
7、機(jī)器字長(zhǎng)16位, 即數(shù)據(jù)總線、地址總線均是16位。
二、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)
1、編碼實(shí)驗(yàn)：Hamming碼，CRC碼，BCD碼的加法。
2、運(yùn)算器部件實(shí)驗(yàn)：移位器，加法器，乘法器，除法器。
3、時(shí)序部件
4、 實(shí)驗(yàn)CPU：通用寄存器組部件，算術(shù)邏輯部件，指令譯碼器，存儲(chǔ)器部件，CPU 調(diào)試，微程序控制器。
5、 EP1C612Q240內(nèi)部存儲(chǔ)器（RAM、ROM和FIFO）實(shí)驗(yàn)
三、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本實(shí)驗(yàn)
1、CPU設(shè)計(jì)和調(diào)試：無(wú)流水無(wú)cache，多級(jí)流水，多級(jí)流水和cache，具有cache的超標(biāo)量CPU
四、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)
1、138地址譯碼實(shí)驗(yàn)
2、8位七段LED數(shù)碼管BCD碼顯示實(shí)驗(yàn)
3、16位LED發(fā)光管顯示實(shí)驗(yàn)
4、簡(jiǎn)易計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
5、簡(jiǎn)易頻率計(jì)實(shí)驗(yàn)
6、PS鍵盤(pán)顯示實(shí)驗(yàn)
7、VGA顯示實(shí)驗(yàn)
五、上端軟件
左半部為源程序或調(diào)試窗口（簡(jiǎn)單程序），右半部份為寄存器值和存儲(chǔ)器內(nèi)容顯示區(qū)域。
計(jì)算機(jī)組成原理及體系結(jié)構(gòu)
一、主要技術(shù)指標(biāo)
1、機(jī)器字長(zhǎng) 16位（也可設(shè)計(jì)成 8 位字長(zhǎng)的另外一個(gè)新的系統(tǒng)），即運(yùn)算器、主存、數(shù)據(jù)總線、地址總線、指令等都是 16位。
?。?、完整的指令系統(tǒng)被劃分為基本指令和擴(kuò)展指令兩部分，支持多種基本尋址方式。其中的基本指令已經(jīng)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，保留的多條擴(kuò)展指令供實(shí)驗(yàn)者自己實(shí)現(xiàn)。
?。?、主存尋址空間是18K 字（16 位），基本容量為 8K 字的 ROM 和 2K 字的 RAM 存儲(chǔ)區(qū)域。另外的 8K字用于完成存儲(chǔ)器容量擴(kuò)展的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。FPGA 芯片和存儲(chǔ)器芯片之間可以通過(guò)分開(kāi)的地址總線和分開(kāi)的數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)連接，這在實(shí)現(xiàn)分開(kāi)的指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的方案中是必要的。
4、運(yùn)算器是參照 Am2901 芯片的組成和功能來(lái)設(shè)計(jì)的，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(gè)雙端口讀出、單端口寫(xiě)入的通用寄存器，和一個(gè)能自行移位的乘商寄存器。設(shè)置 C （進(jìn)位）、Z（結(jié)果為 0）、V（溢出）和 S（符號(hào)位）四個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位。
5、控制器采用硬連線控制器方案實(shí)現(xiàn)，也可修改成微程序控制器。實(shí)驗(yàn)人員可方便地修改已有設(shè)計(jì)。
6、主機(jī)上安裝有二路 INTEL8251 串行接口，可直接接計(jì)算機(jī)終端，或接入一臺(tái) 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。也可以使用LCD顯示板作為仿真終端。
7、兩路的串行接口的接插座安放在機(jī)箱后側(cè)板以方便接線插拔和機(jī)箱蓋的打開(kāi)關(guān)閉。
8、在主板上設(shè)置有一些撥數(shù)的開(kāi)關(guān)和微型開(kāi)關(guān)、按鍵和指示燈，支持層的手工操作方式的輸入/輸出和機(jī)器調(diào)試。
9、板上安裝了很多發(fā)光二極管指示燈和數(shù)碼管，用于顯示重要的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)的狀態(tài)。
10、實(shí)驗(yàn)臺(tái)上LCD顯示屏可以進(jìn)行仿終端顯示或進(jìn)行獨(dú)立的LCD顯示實(shí)驗(yàn)。
1）、實(shí)驗(yàn)臺(tái)兩跳線（實(shí)驗(yàn)臺(tái)右上角）同時(shí)選擇PC一端時(shí)，串口選擇為PC機(jī)的COM口，同時(shí)選擇LCD一端時(shí)，實(shí)驗(yàn)IO輸出選擇為液晶仿終端（LCD顯示板上的開(kāi)關(guān)必須選擇到PCEC一端）。
2）、LCD顯示板上的選擇開(kāi)關(guān)選擇LCD一端時(shí)，LCD通過(guò)20芯扁平線和8芯扁平線與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相連，由CPU直接控制LCD顯示。
二、基本實(shí)驗(yàn)
1、編碼實(shí)驗(yàn)：Hamming碼，CRC碼，BCD碼的加法。
2、運(yùn)算器部件實(shí)驗(yàn)：
1）、移位器，加法器，除法器等。
2）、模擬2901運(yùn)算器基本運(yùn)算功能實(shí)驗(yàn)。
3、時(shí)序部件
4、 EP1C12Q240內(nèi)部存儲(chǔ)器（RAM、ROM和FIFO）實(shí)驗(yàn)
5、基礎(chǔ)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)
6、組合邏輯控制器（硬布線控制器）實(shí)驗(yàn)
7、主存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)
8、串行口輸入輸出實(shí)驗(yàn)
9、LCD顯示實(shí)驗(yàn)
三、可完成實(shí)驗(yàn)（課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（用戶設(shè)計(jì)））
1、完成全部指令。
2、用FPGA實(shí)現(xiàn)的不支持流水的CPU（模型機(jī)）。
3、用FPGA實(shí)現(xiàn)的支持流水的CPU（模型機(jī)）。
4、CACHE實(shí)驗(yàn)。
5、FPGA實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯電路和時(shí)序電路實(shí)驗(yàn)。
6、其它綜合EDA實(shí)驗(yàn)。
四、數(shù)字電路/EDA實(shí)驗(yàn)
1、138地址譯碼實(shí)驗(yàn)
2、8位七段LED數(shù)碼管BCD碼顯示實(shí)驗(yàn)
3、16位LED發(fā)光管顯示實(shí)驗(yàn)
4、簡(jiǎn)易計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
5、簡(jiǎn)易頻率計(jì)實(shí)驗(yàn)
6、PS鍵盤(pán)顯示實(shí)驗(yàn)
7、VGA顯示實(shí)驗(yàn)
五、擴(kuò)展接口實(shí)驗(yàn)
1、1號(hào)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板
1）8254/3定時(shí)器計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
2）AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
3）4位LED數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)
4）繼電器控制實(shí)驗(yàn)
2、5號(hào)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板
16X16LED點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
3、15號(hào)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板
無(wú)線遙控實(shí)驗(yàn)
4、6號(hào)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板
紅外遙控實(shí)驗(yàn)
5、17號(hào)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板
步進(jìn)電機(jī)控制及測(cè)速實(shí)驗(yàn)
6、18號(hào)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板
8279鍵盤(pán)顯示控制實(shí)驗(yàn)
7、19號(hào)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板
1）基本邏輯門(mén)邏輯實(shí)驗(yàn)
2）TTL、HC和HCT器件的電壓傳輸特性實(shí)驗(yàn)
六、上端軟件
