本章主要内容

控制器的功能组成与指令执行步骤

微程序控制器部件

组合逻辑控制器部件

组合逻辑（硬连线）控制器设计

·组合逻辑控制器的组成和运行原理
·组合逻辑控制器的设计过程与技术
（1） 指令系统与指令编码设计
（2） 控制器应提供的控制信号
（3） 指令执行步骤划分和功能确定
（4） 节拍发生器（TIMING）设计与实现
（5） 时序控制信号产生部件的设计与实现

组合逻辑控制器的组成与运行原理

　　在讲解过微程序的控制器之后，再来讨论组合逻辑控制器的组成和运行原理就变得容易了, 因为二者有很多共同点。
　　它们都用于控制指令的执行过程, 并且使用几乎相同的执行步骤和几乎完全相同的控制信号，来完成对控制器之外的其他各功能部件的控制作用，因此可以简化对这些内容设计原理和方法的论述。
　　两种控制器实质性的差别，表现在处理指令各执行步骤的接续关系的方案和给出时序控制信号的办法完全不同，从而造成控制器的具体组成和运行原理、运行性能上的一些差异。比较它们的逻辑图可看出两种控制器组成的主要差异：
　　微程序控制器中的控存变成这里的时序信号产生部件，还取消了微指令寄存器；原来的下地址部件变成了这里的节拍发生器；原来的微地址映射部件变成这里的操作码译码器；一些信号连接关系也有某些变化。

组合逻辑控制器的组成与运行原理

　　（1）组合逻辑控制器用节拍发生器（Timing，几个触发器构成的时序逻辑电路）不同的状态组合来区分一条指令不同的执行步骤，指令执行步骤的接续是通过变换节拍发生器的状态组合完成的，不同于微程序控制器中通过下地址部件给出不同的微指令地址来实现。这里用节拍发生器取代了原来的下地址部件。
　　（2）组合逻辑控制器是通过由 “与—或” 两级逻辑关系构成的时序控制信号产生部件来直接给出全部的时序控制信号。送到第一级各“与门”的输入信号是指令操作码和节拍发生器的节拍状态(可能还有控制条件)，每个与门产生一个与项输出，相关的与项输出信号送到第二级的 “或门” ，每个或门输出的就是一个时序控制信号。全部的时序控制信号由许多个 “与—或”逻辑门给出。与用控制存储器存放全部控制信号的微程序控制方案不同，这里用时序控制信号产生部件取代了原来的控制存储器，还取消了那里的微指令寄存器线路，把控制信号直接送到被控制的部件。

组合逻辑控制器的组成和运行原理

教学机的组合逻辑控制器 8 或16位的指令寄存器， 1 片100引脚的MACH， 5 片 8 输出引脚的GAL， 二者互斥运行，构成时序控制信号形成部件，提供35 位的控制信号。 2 片GAL与GAL3共同提供运算器A、B口信号。 节拍发生器(1 片GAL) ，产生 4 位节拍状态信号。 2 片GAL用于启动、停止等控制电路。 GAL1~GAL7公用于组合和微程序两种控制器。

TEC-2000 16位机指令与执行流程设计

　　TEC-2000 分为 16 位和 8 位字长的两种型号。16 位机与 8 位机，从其指令格式、指令系统和运行的软件来看，是完全不同的两种机型，但是从整体硬件组成和使用的器件来看，又有相当多的类似之处。再从设计与实现的基本原理来看，二者同样有许多类似或相同之处，例如各自对组合逻辑和微程序两种控制器使用几乎完全相同的执行步骤。
　　关于 16 位机组合逻辑控制器设计过程中，可以直接跳过对指令执行步骤的划分和功能确定，对使用的控制信号的选择等内容的详细讨论，直接引用微程序控制器的设计结果即可；针对两种控制器的区别，重点讲解节拍发生器的设计与实现，时序控制信号产生部件的设计与实现，并强调设计中有关的原理性知识，顺便提到一些实现中对所用电路的选择原则。

16 位机的基本指令、扩展指令执行流程图（组合逻辑方案）

16 位机组合逻辑控制器的指令执行流程设计