4常规型微程序控制器组成实验一、实验目的1.2.掌握时序发生器的组成原理。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。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的功能集成在图中左边的一片GAL22V10中，另外它还产生节拍信号W1-W3的控制时钟CLK1。该芯片的逻辑功能用ABEL语言实现。其源程序如下：MODULETIMER1TITLE'CLOCKGENERATORT1-T4'CLK=.C.;"INPUTMF,CLR,QD,DP,TJ,DBPIN1..6;W3PIN7;"OUTPUTT1,T2,T3,T4PIN15..18ISTYPE'REG';CLK1PIN14ISTYPE'COM';QD1,QD2,QDRPINISTYPE'REG';ACTPINISTYPE'COM';S=[T1,T2,T3,T4,QD1,QD2,QDR];EQUATIONSQD1:=QD;QD2:=QD1;ACT=QD1&!QD2;QDR:=CLR&QD#CLR&QDR;T1:=CLR&T4&ACT#CLR&T4&!(DP#TJ#DB&W3)&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：MODULETIMER2//头部TITLE'CLOCKGENERATORW1-W3'DECLARATIONS//说明部CLK=.C.;"INPUTCLK1,CLR,SKIPPIN1..3;"OUTPUTW1,W2,W3PIN16..18ISTYPE'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;ENDTIMER2//结束部左边GAL的时钟输入MF是晶振的输出，频率为500KHz。T1-T4的脉宽为2μs。CLR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。建议每次实验台加电后，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2μs。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。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3.5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。S3S2S1S0MTJP2P1P0判别字段后继微地址313029282726252423222120191817161514131211109876543210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EPROM（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...
