设计过程中,要分别写出用到的每一个控制信号的逻辑表达式,可能的话,再对全部控制信号的逻辑表达式进行综合化简,以期得到尽可能简化的逻辑电路,既有利于提高机器的运行速度,还可能进一步降低实现成本。但作为教学计算机系统,应该以设计文档具有更高的展现逻辑关系的清晰性和更高的可读性为主要目标。
按此办法,全部时序控制信号的逻辑表达式已给出在下表中。逻辑化简尽量少做,在有了引脚较多、集成度较大、由与?或两级逻辑门电路组成的现场可编程的器件之后,当逻辑表达式不是特别复杂、线路规模也不是太大的情况下,对逻辑化简(压缩所用的逻辑线路数量)的要求已不再那么强烈,特别是设计、实现主要用于教学目的的简单计算机时,不做更多的逻辑化简,可以使设计资料有更高的可读性,更有利于展现教学中的基本原理性的内容。
完成设计并充分检查设计结果的正确性之后,就可以用编程器将设计的逻辑表达式写到相应的器件中,再安装到计算机主板上进行调试,以期得到最终能运行正确的控制器部件。我们选用的器件主要有两种,一种是引脚较少、集成度较低的GAL20V8器件,另一种则是美国AMD公司生产的、引脚较多、集成度较高的MACH-4器件,使用前者需人为的把这些逻辑划分到多个GAL20V8中去,比较麻烦,但更容易找到向器件内完成写入操作的编程器;使用后者则需要有专用的编程器设备和配套软件,向器件内的编程则要方便得多。我们设计的教学计算机,同时选用了这两种器件,它们各有特定的用法和作用,MACH-4器件用于形成已有指令的时序控制信号,几片GAL20V8器件用于形成学生实验过程扩展出来的新指令的时序控制信号。
需要说明,编程在MACH-4器件内的逻辑表达式,是用层次结构的逻辑描述语言ABEL写成的。有关ABEL语言的语言元素、语法规则,如何建立一个工程项目中的源文件,如何对源文件进行编译,又如何实现仿真等内容,已在附录中部分地给出了简单说明,更完整详细的讲解,请参阅其他有关资料。
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