实验四：组合逻辑控制器实验

1、精选资料，欢迎下载实验四：组合逻辑控制器实验一、实验目的1、深入理解计算机控制器的功能和组成；2、学习和掌握计算机各类典型指令的执行流程；3、学习组合逻辑控制器的控制原理和相矢技术。二、实验说明1、TEC-XP+十算机的指令分类TEC-2000指令系统按指令的功能和执行步骤可划分为力B C D四组：A组：主要完成通用寄存器之间的数据传送或运算，以及少数特殊操作，在取指后一步完成。基本指令：ADD，SUB，AND，OR，XOR，CMP，TEST，MVRR，INC，DEC，SHR，SHL，JR， JRC，JRNC，JRZ，JRNZ扩展指令：ADC，SBB，NOT，RCL，RCR，ASR，STC，C

2、LC，El，DI JRS，JRNS， JMPRB组：需完成一次主存读/写操作，或10读/写操作，在取指后二步完成。第一步向地址寄存器送入 16位（或8位的I/O端口）地址，第二步完成读、写操作。基本指令：LDRR，STRR，PUSH，POP，PSHF，POPF，MVRD，IN，OUT JMPA， RETC组：完成两次主存读/写操作（间址操作），在取指令后三步完成。第一次读出的数据是操作数的地址，读出 后直接（或经过一次加法运算）将其送入地址寄存器，省掉第二次内存读/写操作的地址传送步骤。CALR指令先用第2步保存PC内容到堆栈，第3步把寄存器中的子程序入口地 址传送到 程序计数器PC中。扩展指

3、令：CALR，LDRA，STRA，LDRX，STRXD组：完成两次内存的读、写操作，在取指之后四步完成。基本指令：CALA扩展指令：TRETIR15 - IR14用于区分指令组，0X表示A组，10表示B组，11表示C D组； IR11用于区分C、D组，IR11=0为C组，IRHT为D组；IR13用于区分基本指令和扩展指令，基本指令为0，扩展指令为1 0IR12用于简化控制器实现，暂定为 0。IR10 - IR8用于区分同一指令组的不同指令。8位指令操作码（记作“ IR15 - IR8”）的特殊含义：TEC-XP+勺基本指令已全部实现，扩展指令只完成了指令格式和执行流程的设计，控制信号的逻辑尚未

4、实现，可 由用户扩展实现。2、TEC-XP+十算机的指令执行流程TEC-2000计算机指令的执行流程由节拍发生器（即时序产生器）控制，节拍（即机器周期或CPU周期）用T4T3T2T1T0来编码，其中，在组合逻辑控制器中恒为0 （=0）。下图为TEC-2000的指令执行流程图，方框表示1个节拍（即机器周期），左上角为节拍的编码（用T3T2T1T0表示）。3、TEC-XP+卜算机组合逻辑控制器的主要控制信号TEC-2000计算机组合逻辑控制器涉及到大量的控制信号，此处仅对输出的控制信号进行简要介绍。1）运算器控制信号与运算器有矢的控制信号有1810、A3AO、B3BO、SCI、SSHL SSH0

5、SST2SSTQ这些信号的含义在脱机运算器实验中已作了介绍。2 ）存储器、I/O端读写控制信号6个控制与存储器、I/O端口读写有矢的控制信号/MIO、REQ/WE这3个控制信号通过译码后产生 信号。/MIOREQ /WE译码信号功能说明000/MWR主存与信号，低电平有效001/MRD主存读信号，低电平有效0 1 0/WRI/O与信号，低电平有效0 1 1/RDI/O读信号，低电平有效00X/MEMREQ主存读与请求，低电平有效0 1 Xl/OREQI/O读写请求，低电平有效1 XX无读写操作DC1-DC1、DC2-DC2。3）总线操作、中断控制信号与总线操作、中断有矢的控制信号有DC1DC1

6、通过3-8译码器74LS138产生8个控制信号。DC1在组合逻辑控制器中未使用。DC1 DC1译码信号功能说明000/SWTOIB开矢量SW到内部数据总线001/RTOIBALU输出到内部数据总线0 1 0/ETOIB16位机扩展符号到内部数据总线0 1 1/FTOIB状态寄存器到内部数据总线1 00/STOIB8位机扩展符号到内部数据总线1 0 1/INTVH中断向量高8位到内部数据总线1 1 0/INTVL中断向量低8位到内部数据总线111无操作DC2=1表示下一拍DCZDC2通过3-8译码器74LS138产生8个控制信号。DC2直接送到中断逻辑， 操作为取指令，否则DC2=O。DC22-

7、 DC20译码信号功能说明000无操作001/GIR指令寄存器接收0 1 0/GARL地址寄存器低8位接收0 1 1/GARH地址寄存器咼8位接收1 00/INTR恢复中断优先级1 0 1/INTN新中断优先级1 1 0/EI开中断，置中断允许位INTE=1111/D1矢中断，置中断允许位INTE=O验内容和实1、基本指令的执行节拍流程将TEC-XP墩学机运行控制开矢置为111100 （单步、手动置指令、组合逻辑、联机）在单步方式下观察TEC-2000计算机典型的基本指令执行的节拍流程以及控制信号。，然后按RESET键'通过16位数据开矢SWH SWL置入指令操作码，在单步方式下

8、9;通过指示灯观察每组典型基本指令的节拍流程。A 组指令：ADD RO，R1置 SW=00000000 00000001 按RESET键节拍指示灯 按START键，节拍指示灯（4） 按START键，节拍指示灯（5） 按START键，节拍指示灯B组指令：PUSH R0置 SW=10000100 00000000按RESET键节拍指示灯 按START键，节拍指示灯（4） 按START键，节拍指示灯（5） 按START键，节拍指示灯 按START键，节拍指示灯T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示01000；00000;00010

9、;00011;01000;00000;00010;00110;00100;D组指令：CALA addr（调用地址为addr的子程序,（1）置 SW=11001110 00000000按RESET键节拍指示灯按START键，节拍指示灯按START键，节拍指示灯按START键，节拍指示灯按START键，节拍指示灯按START键，节拍指示灯（7）T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示T4TO显示01000;00000;00010;00110;00100;00111;（本拍在复位后才会出现）（本拍在手动情况下无意 义）（执行IRJ指令编码）（本拍在复位后才会出现）（本拍在手动情况

10、下无意 义）（执行IRJ指令编 码）（执行本指令的第一步）CALA指令比较特殊）（本拍在复位后才会出现）（本拍在手动情况下无意 义）（执行IRJ指令编码）（执行本指令的第一步）（执行本指令的第二步） 按START键，节拍指示灯T4T0显示00101 ；（执行本指令的第四步）2、基本指令执行过程的控制信号将TEC-2000教学机运行控制开矢置为 11101 （单步、手动置指令、组合逻辑、16位、联机），然后按 RESET键，通过16位数据开矢SWH SWL置入指令操作码，在单步方式下，通过指示灯观察典型基本指令的控制 信号。1 ） A 组指令：ADD RO，R1置开矢SW-OOOOOOOO 00

11、000001 （ ADD指令的编码），先按RESET键，进入节拍01000,以后每按一次 start键将进入下一个节拍，观察每一个节拍的控制信号'并填入下表。节拍/MIOREQ/WEABSCiSSH1 8-1 6I 5-1 31 2-1 0SSTDC1DC210001000101010101000110010010000001110000100010101010100010000oil00000001100100010000000000000010000000000000010011100000100000000110000010010000002） A组指令：SHR R2置开矢SW=

12、00001011 00100000 （ SHR的指令编码），先按RESET键，进入节拍01000，以后每按一次 START键将进入下一个节拍，观察每一个节拍的控制信号'并填入下表。节拍/MIOREQ/WEABSCiSSH1 8-1 6I 5-1 31 2-1 0SSTDC1DC210001000101010101000110010010000001110000100010101010100010000oil000000Oil0010001000000000000001000000000000001001110000000010000101000oil1010000003 ） B 组指令

13、：PUSH R3置开矢SWT 0000110 00000011 （ PUSH指令的编码），先按RESET键，进入节拍01000,以后每按一次 START键将进入下一个节拍，观察每一个节拍的控制信号'并填入下表。节拍/MIOREQ/WEABSCiSSH1 8-1 6I 5-1 31 2-1 0SSTDC1DC210001000101010101000110010010000001110000100010101010100010000oil0000000110010001000000000000001000000000000001011010000000000000001000111000

14、0100110100010000000000000010001000000010004） B组指令：JMPA addr置开矢SWT0000000 00000000（JMPA指令的编码），先按RESET键，进入节拍01000，以后每按一次START键将进入下一个节拍，观察每一个节拍的控制信号'并填入下表。节拍/MIOREQ/WEABSCiSSH1 8-1 61 5-1 31 2-1 0SSTDC1DC210001000101010101000110010010000001110000100010101010100010000oil000000Oil精选资料，欢迎下裁00100010000

15、000000000010000000000000010110100010101011000100000110000000110100001000001010000110001110000000005 ） D 组指令：CALA addr置开SW=11001110 00000000 （ CALA指令的编码），先按RESET键，进入节拍01000,以后每按一次 START键将进入下一个节拍，观察每一个节拍的控制信号'并填入下表。节拍/MIOREQ/WEABSCiSSHI 8- 61 5-| 31 2- 0SSTDC1DC210001000101010101000110010010000001110000100010101010100010000011000000011001000100000000000000100000000000000101101000