TEC-CA-1开放式CPU教学试验系统

计算机组成原理和计算机系统结构都是大学计算机系的重要课程。TEC-CA开放式CPU实验教学系统由清华大学科教仪器厂、清华大学计算机系联合研制。可用于电大、本科、硕士研究生的计算机组成原理和计算机系统结构课程教学实验。TEC-CA的最大优点是开放式CPU设计和测试,除了能完成计算机组成原理和系统结构的基本实验外,还可用于学生的课程设计和毕业设计,对提高学生的创新能力有很大帮助。
▲ 主要技术指标
1. 实验系统主要由PC监控系统,外部程序存储器,FPGA及其相关下载电路,以及控制电路组成。
2. 其中PC监控系统主要是由监控软件(DebugController)构成。设计的CPU基本指令系统支持多种基本寻址方式。用户可按照需要自行构建指令系统,实现了指令系统和CPU系统结构的可变性。
3. 外部存储器由两片2K字节(或16位字)的RAM6116组成。
4. FPGA目前采用ALTERA公司ACEX系列的EP1K100芯片,门数为10万门。由于FPGA在一块独立的小板上,将来可以更换成其他更先进的芯片。
5. 该系统有以下三种工作模式: FPGA-CPU独立调试模式、FPGA-CPU附加外部RAM运行模式、FPGA-CPU调试运行模式。
6. 机器字长16位, 即数据总线、地址总线均是16位。
7. 支持验证性的计算机组成原理和系统结构实验,更支持设计性的创新性实验,在TEC-CA上用户可以设计各种编码、CPU中的各组成部件、存储器和CPU。
▲ 实验内容
实验是指系统支持的那些难度较大且需要较长时间完成的实验项目,这些实验可作为课程设计的内容或用作毕业设计的题目。
计算机组成原理基本实验:
1. 编码实验:Hamming码
2. 编码实验:CRC码
3. 编码实验:BCD码的加法
4. 运算器部件实验:移位器
5. 运算器部件实验:加法器
6. 运算器部件实验:乘法器
7. 运算器部件实验:除法器
8. 运算器部件实验:算术逻辑运算单元
9. 时序部件实验
10. 存储器部件实验
11. 组合逻辑控制器实验
12. 微程序部件实验
计算机系统结构基本实验:
1. CPU实验:无流水无cache
2. CPU实验:5级流水无cache
3. CPU实验:5级流水带cache
4. CPU实验:超标量CPU