本書共分5章，針對TH—union+教學計算機系統(tǒng)進行講解。第1章簡單概述教學計算機系統(tǒng)的功能和組成；第2章、第3章介紹兩個計算機系統(tǒng)的硬件組成與設計，講解可以支持的教學實驗項目；第4章介紹軟件系統(tǒng)的功能、組成和實現(xiàn)技術；第5章講解指令一級的軟件模擬系統(tǒng)和微體系結構一級的軟件模擬系統(tǒng)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《計算機組成與體系結構》的配套實驗教材，也可以作為高等院校計算機或相關專業(yè)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(yè)務相關的生產(chǎn)、科研人員及其他人員參考。
本書詳細說明了TH—union+教學計算機系統(tǒng)支持的教學實驗項目，包括每項實驗的操作環(huán)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。
本書詳盡系統(tǒng)地給出了TH—union+教學計算機系統(tǒng)的硬件組成和實現(xiàn)技術以及軟件構成，并從指令和系統(tǒng)的層次以及微體系結構的層次介紹了TH—union+教學計算機系統(tǒng)的軟件模擬系統(tǒng)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。
1 TH—union+教學計算機系統(tǒng)概述
1.1 TH—union+教學計算機系統(tǒng)
1.1.1 TH—union系列教學計算機產(chǎn)品概述
1.1.2 TH—union+教學計算機系統(tǒng)
1.1.3 TH—union+教學計算機的指令系統(tǒng)
1.1.4 教學計算機的硬件實現(xiàn)技術
1.1.5 教學計算機的軟件模擬系統(tǒng)
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硬件系統(tǒng)及其實驗項目
2.1 TH—union計原16計算機的硬件系統(tǒng)
2.2 使用GAL20V8芯片完成的教學實驗
2.2.1 實驗環(huán)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(xiàn)的線路實驗
2.3.1 實驗環(huán)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(jiān)控程序與匯編語言程序設計實驗
2.4.1 實驗環(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(jiān)控程序功能擴展實驗
2.11.1 實驗環(huán)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 系統(tǒng)匯編程序(匯編器)的設計或者功能擴展實驗
2.12.1 實驗環(huán)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(xiàn)一臺新計算機的工程項目
2.13.1 實驗環(huán)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)計算機的硬件系統(tǒng)及其實驗項目
3.1 TH—Lmion(FP(]A)教學計算機的系統(tǒng)組成概述
3.1.1 TH—union(FPGA)教學計算機系統(tǒng)的技術指標與系統(tǒng)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 基于FPGA芯片的基本邏輯電路實驗
3.3.1 實驗環(huán)境說明
3.3.2 實驗目的和實驗內容
3.4 在FPGA芯片中實現(xiàn)的非流水線的CPU系統(tǒng)
3.4.1 CPU系統(tǒng)的層次與模塊設計
3.4.2 CPU系統(tǒng)的功能描述VHDL源程序
4 教學計算機軟件系統(tǒng)技術說明
4.1 教學計算機的指令系統(tǒng)
4.2 教學計算機的監(jiān)控程序
4.2.1 監(jiān)控程序的功能
4.2.2 監(jiān)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 教學計算機的匯編程序概述
4.4.1 教學計算機的交叉匯編程序的演變過程
4.4.2 交叉匯編程序使用說明
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(xiàn)的浮點數(shù)據(jù)運算
5 教學計算機的軟件模擬系統(tǒng)
5.1 教學計算機的指令與系統(tǒng)級的模擬系統(tǒng)
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 教學計算機微體系結構級組合邏輯控制器模擬系統(tǒng)
5.2.1 計算機微體系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系統(tǒng)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 教學計算機微體系結構級微程序控制器模擬系統(tǒng)
5.3.1 教學計算機微程序控制器軟件模擬系統(tǒng)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)
1 TH—union+教學計算機系統(tǒng)概述
1.1 TH—union+教學計算機系統(tǒng)
1.1.5 教學計算機的軟件模擬系統(tǒng)
把已經(jīng)用硬件實現(xiàn)的教學計算機系統(tǒng)的全部功能，通過軟件模擬的辦法在PC上展現(xiàn)出來是我們做出的重大努力之一。通過上網(wǎng)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(yōu)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(xiàn)中的工程性、技術性問題有切身體會。最近幾年，這些院校已經(jīng)轉變到軟件模擬加上選用FPGA芯片實現(xiàn)CPU系統(tǒng)的教學實驗方案上。如何權衡硬件的教學計算機系統(tǒng)和軟件模擬的教學計算機系統(tǒng)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(xiàn)這兩部分內容，并且同時應用在教學過程中，使它們發(fā)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。為了更便于比較，做到更好的資源復用，在設計與實現(xiàn)軟件模擬的教學計算機系統(tǒng)的過程中，采取了兩項措施。
(1)堅持與硬件實現(xiàn)的教學計算機系統(tǒng)有盡可能高的一致性。為此，模擬軟件使用的信息(例如監(jiān)控程序的執(zhí)行碼，微程序控制器的微程序的二進制編碼文件等)與硬件教學機系統(tǒng)中使用的相同，這樣輔助設計產(chǎn)生的設計結果既可以直接用于模擬，也可以直接用于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，比較地按照硬件系統(tǒng)的主要功能部件實現(xiàn)模擬，確保硬件實現(xiàn)的與軟件模擬實現(xiàn)的系統(tǒng)有良好的對照關系，期望在教學過程中可以得到更好的教學效果。
實現(xiàn)的模擬系統(tǒng)中，模擬重點分配到兩個層次上。
……
