[发明专利]一种控制信号一次全转换的计算机组成原理实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制信号一次全转换的计算机组成原理实验装置，属计算机教学实验仪器技术领域。

背景技术

计算机组成原理是大学很重要的基础课。目前市场上计算机组成原理的实验装置有若干种，例如清华大学科教仪器厂生产的TEC-5计算机组成与组合逻辑实验系统，其结构框图如图1所示，西安唐都科教仪器开发有限责任公司生产的TDN-CM++计算机组成和系统结构教学实验系统，其结构框图如图2所示。计算机组成原理实验装置通常包括时序电路、存储器、运算器和控制器四部分；控制器产生的控制信号和时序电路产生的节拍信号共同控制实验装置的运行。国内的大部分计算机组成原理实验装置的控制器都设计了微程序控制器和组合逻辑控制器2种形式，使学生能够学习这两种不同形式控制器的构造和特点，加深对这两种控制器原理的理解。这2种控制器都能独立控制计算机组成原理实验装置其他部分的运行；在使用微程序控制器时，只能使用微程序控制器产生的控制信号；在使用组合逻辑控制器时，只能使用组合逻辑控制器产生的控制信号；这2种控制器不能同时运行。如图1所示，在TEC-5计算机组成和数字逻辑实验系统中，微程序控制器产生的控制信号和组合逻辑控制器产生的控制信号之间的转换是通过重新插接接连线L₁到Ln+k实现的。如图2所示，在TDN-CM++计算机组成和系统结构教学实验系统中，微程序控制器产生的控制信号和组合逻辑控制器产生的控制信号之间的转换是通过重新插接扁平电缆线L₁实现的。上述2种微程序控制器产生的控制信号和组合逻辑控制器产生的控制信号之间的转换都需要在电源没有加电的情况下完成，不能带电操作；通过重新接线方式实现微程序控制器产生的控制信号和组合逻辑控制器产生的控制信号之间的转换由于其物理插接的性质增加了实验装置的不可靠性。

发明内容

本发明的目的是设计一种控制信号一次全转换的计算机组成原理实验装置，通过一个转换开关和一个二选一选择器一次实现微程序控制器产生的控制信号和组合逻辑控制器产生的的控制信号的全部转换，提高转换的可靠性和易操作性，从而提高计算机组成原理实验装置的可靠性和易操作性。

本发明提出的控制信号一次全转换的计算机组成原理实验装置，包括算数逻辑部件，累加器，第一、第二和第三寄存器，三态门，数据开关，存储器，第一和第二二选一选择器，程序计数器，地址计数器，指令寄存器，时序发生器，转换开关，操作数译码器、微程序控制器，组合逻辑控制器，第一、第二和第三数据总线，第一、第二和第三地址总线，第一、第二和第三控制总线，操作数选择总线，节拍总线，标志总线、指令总线、转换信号线和复位信号线；其中

(1)时序发生器，用于接收第一控制总线上的控制信号，产生复位信号和节拍信号，节拍信号送节拍总线，复位信号送复位信号线；

(2)微程序控制器，用于接收指令总线上的指令操作码，接收标志总线上的标志信号，接收节拍总线上的节拍信号，接收复位信号线上的复位信号，根据复位信号、指令操作码、标志信号和节拍信号以微程序方式产生控制信号，控制信号送第二控制总线；

(3)组合逻辑控制器，用于接收指令总线上的指令操作码，接收标志总线上的标志信号，接收节拍总线上的节拍信号，接收复位信号线上的复位信号，根据复位信号、指令操作码、状态信号和节拍信号以组合逻辑方式产生控制信号，控制信号送第三控制总线；

(4)转换开关，用于产生转换信号，转换信号送转换信号线；

(5)第一二选一选择器，用于接收转换信号线上的转换信号，接收第二控制总线上的控制信号，接受第三控制总线上的控制信号，根据选择信号将第二控制总线上的控制信号或者第三控制总线上的控制信号送第一控制总线；

(6)操作数译码器，用于接收指令总线上的指令操作数，产生操作数选择信号送操作数选择总线；

(7)数据开关，用于产生指令和指令地址，将它们送开关总线；

(8)三态门，用于接收第一控制总线上的控制信号，接收开关总线上指令和存储器地址，根据控制信号将指令和指令地址送第一数据总线；

(9)累加器，用于接收第一控制总线上的控制信号，接收操作数选择总线上的操作数选择信号，接收节拍总线上的节拍信号，接收第一数据总线上的数据，根据控制信号、操作数选择信号和节拍信号将数据保存，累加器中的数据送第二数据总线；