实验项目： 微程序控制器组成实验
学生课程实验报告书
13 级 计算机与信息科学 系
软件工程 专业 1303 班
学号 3138907308 姓名 王明渊
2014 --2015 学年 第 2 学期
实验时间： 实验原理： （任务） 一、实验目的 1. 掌握时序产生器的组成原理。 2. 掌握微程序控制器的组成原理。 二、实验电路 1. 时序发生器 本实验所用的时序电路见图3.4。电路由一个500KHz晶振、2片GAL22V10、一片74LS390组成，可产生两级等间隔时序信号T1-T4、W1-W3，其中一个W由一轮T1-T4组成，相当于一个微指令周期或硬连线控制器的一拍，而一轮W1-W3可以执行硬连线控制器的一条机器指令。另外，供数字逻辑实验使用的时钟由MF经一片74LS390分频后产生。
另外它还产生节拍信号W1-W3的控制时钟CLK1。该芯片的逻辑功图3.4 时序信号发生器
本次实验不涉及硬连线控制器，因此时序发生器中产生W1-W3的部分也可根据需要放到硬连线控制器实验中介绍。
产生时序信号T1-T4的功能集成再图中左边的一片GAL22V10中，
能用ABEL语言实现。其源程序如下: MODULE TIMER1
TITLE ‘CLOCK GENERATOR T1-T4’
CLK = C; “INPUT
MF, CLR, QD, DP, TJ, DB PIN 1..6; W3 PIN 7; “OUTPUT
T1, T2, T3, T4 PIN 15..18 ISTYPE ‘REG’CLK1 PIN 14 ISTYPE ‘COM’; QD1, QD2, QDR PIN ISTYPE ‘PEG’; ACT PIN ISTYPE ‘COM’;
S = [T1, T2, T3, T4, QD1, QD2, QDR]; EQUATIONS
QD1 := QD; QD2 := QD1; ACT = QD1 & !QD2;
QDR := CLR & QD # CLE & QDR;
;
T1 := CLR & T4 & ACT # CLR & T4 & !(DP # TJ # DB & W3) & “INPUT
CLK1, CLR, SKIP PIN 1..3; QDR;
T2 := CLR & T1; T3 := CLR & T2;
T4 := !CLR # T3 # T4 & !ACT & (DP # TJ # DB & W3) # !QDR;
CLK1 = T1 # !CLR & MF;
S.CLK = MF; END
节拍电位信号W1-W3只在硬连线控制器中使用，产生W信号的功能集成在右边一片GAL22V10中，用ABEL语言实现。其源程序如下:
MODULE TIMER2
//头部
TITLE ‘CLOCK GENERATOR W1-W3’
DECLARATIONS
//说明部
CLK = C;
“OUTPUT
W1, W2, W3 PIN 16..18 ISTYPE ‘REG’;
W = [W1, W2, W3];
EQUATIONS
//逻辑描述部
W1 := CLR & W3; W2 := CLR & W1 & !SKIP; W3 := !CLR #W2 # W1 & SKIP; W.CLK = CLK1; END TIMER2
//结束部
左边GAL的时钟输入MF是晶振的输入，频率为500KHz。T1-T4的脉宽为2us。GLR实际上是控制台的CLR#信号，因为ABEL语言的书写关系改为CLR，仍为低有效。CLR #= 0将系统复位，此时时序停在T4、W3，微程序地址为000000B。建议每次试验台加电后，先按CLR#复位一次。实验台上CLR#到时序电路的连接已连好。 对时序发生器TJ输入引脚的连接要慎重，当不需要暂停微程序的运行时，将它接地；如果需要的话，将它与微程序控制器的输出微命
令TJ相连。QD(启动)是单脉冲信号，在GAL中用时钟MF对它进行了同步，产生QD1和QD2。ACT表达式为QD1 & !QD2，脉宽为2us。QDR是运行标志，QD信号使其置1，CLR#将其置0。DB(单步)、DP(单拍)是来自实验台的二进制开关模拟信号。当TJ = 0、DB = 0、DP = 0时，一旦按下QD键，时序信号T1-T4周而复始的发送出3.微指令格式
根据给定的8条机器指令功能和数据通路总体图的控制信号，采用的微指令格式如图10所示。微指令字长31位，其中顺序控制部分9位: 判别字段3位，后继微地址6位。操作控制字段22位，各位进行直接控制。
去，此时机器处于连续运行状态。当DP = 1、TJ = 0、DP = 0时，按下QD键，机器将处于单拍运行状态，此时只发送一组T1、T2、T3、T4时序信号就停机，此时机器时序停在T4。利用单拍方式，每次只读出一条微指令，因而可以观察微指令代码以及当前的执行结果。当机器连续运行时，如果TJ = 1，也会使机器中断运行，时序停在T4。DB、SKIP、CLK1信号以及W1-W3节拍电位信号都是针对硬连线控制器的。硬连线控制器执行一条机器指令需要一组W1-W3时序信号。CLK1是产生W信号的控制时钟，由左边一片GAL产生。DB信号就是控制每次发送一组W1-W3后停机。执行某些机器指令不需要一组完整的W信号，SKIP信号就是用来跳过本指令剩余的W节拍信号的。 2.数据通路
微程序控制器是根据数据通路和指令系统来设计的。这里采用的数据通路是在综合前面各实验的基础上，整合了运算器模块、存储器模块等形成的。有关数据通路整体的详细说明，请参阅第一章。
图3.5 微指令格式
对应微指令格式，微程序控制器的组成见图3.6。
控制存储器采用4片E2PROM(HN58C65)组成，HN58C65是8K * 8位的，地址输入端有13位(A12-A0)，实验中只用到A5-A0，所以A12-A6接地，实际的使用空间为64字节。
微地址寄存器u AR共6位。用一片8D触发器74LS174组成，带有异步清零端。
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