微程序控制器的实验报告

1、计算机科学与技术系实验报告专业名称计算机科学与技术课程名称计算机组成与结构项目名称微程序控制器实验、实验目的1.掌握微程序控制器的组成原理；2.掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况。二、实验逻辑原理图与分析2.1 实验逻辑原理图及分析 微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执 行，即将当前指令的功能转换成可以控制硬件逻辑部件工作 的微命令序列，以完成数据传输和各种处理操作。它的执行 方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将 微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示， 这种表示称为微指令。这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。微

2、程序存储在一种专用的存储器中，该存储器称为控制存储器，如图所示：微程序控制器组成原理框图控制器是严格按照系统时序来工作的，因而时序控制对 于控制器的设计是非常重要的，从前面的实验可以很清楚地 了解时序电路的工作原理。本实验所用的时序单元来提供， 分为四拍 TS1、 TS2、TS3、TS4。在微程序控制器的组成中，控制器采用 3 片 2816 的 E2PROM ，具有掉电保护功能， 微命令寄存器 18 位，用两 片 8D 触发器（ 273 ）和一片 4D （175 ）触发器组成。为地 址寄存器 6 位，用三篇正沿触发的双 D 触发器（ 74）组成， 他们带有清“ 0”端和预置端。在不判别测试的情

3、况下， T2 时刻打入微地址寄存器的内容即为吓一条微指令地址。 当 T4 时刻惊醒测试判别式，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通 过强置端将某一触发器置为“ 1”状态，完成地址修改。三、数据通路图及分析( 画出数据通路图并作出分析 )本实验安排了四条机器指令， 分别为 ADD( 00000000 )、IN( 00100000 )、 OUT(00110000 )和 HLT(01010000 )， 括号中为各指令的二进制代码，指令格式如下：助记符机器指令码说明IN0010 0000IN-ROADD0000 0000RO+RO-R OOUT0011 0000RO-OUTHLT0101 0000停机试验

4、中机器指令由 CON 单元的二进制开关手动给出，其余单元的控制信号均由微程序控制器自动产生，为此可以设计出相应的数据通路图，如下图所示：数据通路图几条机器指令对应的参考微程序流程图如下图所示。图中一个矩形方框表示一条微指令，方框中的内容为噶指令执行的微操作，右上角的数字是该条指令的为地址，右下角的 数字是该条指令的后续微地址，所有为地址均用 16 进制表 示。向下的箭头之处了下一条要执行的指令。 P 为测试字， 根据条件使微程序产生分支。微程序流程图将全部微程序按微指令格式变为二进制代码，可得到表中的二进制代码表：地址十六进 制高五位S3S0A字 段B字段C字 段MA5-MA00000 000

5、00000000000000000000010100100 70000000001110000011100007000400 24000000000100100000001010500504 B2000010010110010000000010103000 14000000000010100000001000403218 30000000000110000000000010103328 04000000000000100000000010103500 0000000000000000000110101350四、实验数据和结果分析4.1 实验结果数据和结果数据分析如图所示当前为指令的地址是 00

6、 ，下一条微指令地址是 01当前指令地址是 01H ，数据是 007070H ，通过数据的后6 位知道下条指令地址为 30 ，此条指令表示为 CON-IR 中，写入机器指令码写入机器指令码到 IR 中，机器指令码为 00100000 ，实 现 IN-R0 。当前指令地址是 32H, 下一地址是 01H ，实现了微指令实现 R0-A ，因为这条微指令已经实现，所以图 中的当前指令地址为上一条指令的下一条地址，上一条微指 令地址 30H ，当前微指令地址为 04H微指令实现 R0-B ，因为这条微指令已经实现，所以图 中的当前指令地址为上一条指令的下一条地址，上一条微指 令地址 04H ，当前微指

7、令地址为 05H微指令实现 A+B-R0 ，因为这条微指令已经实现， 所以图中 的当前指令地址为上一条指令的下一条地址，上一条微指令 地址 05H ，当前微指令地址为 01H机器指令码为 30H ， R0-OUT, 所以要跳到地址为 30H微指令实现 R0-OUT ，因为这条微指令已经实现，所 以图中的当前指令地址为上一条指令的下一条地址，上一条 微指令地址 33H ，当前微指令地址为 01H注： 如果需要停机就输入 01010000 机器指令码五、实验问题分析、思考题与小结5.1 实验问题分析实验要完整无错误的进行，首先要确保实验接线图连 线的正确性才能确保在进行实验时数据通路流向以及数据

8、的的正确性，这样才能到达实验的目的；在进行实验过程中 需要理解每一步骤的原因，也加强自己的理解性和掌握程 度；实验前要理解实验原理 ,以便于提高实验效果速率。5.2 思考题 当前微指令的微地址是多少？答： 当前微指令的下地址是多少？答： 当前微指令有几个微命令有效？答： 当前微指令实现了什么数据通路？答： 当前微指令实现了什么功能？ 当前微指令是哪条机器指令的微程序？ 答： 当前微指令是哪条机器指令的微程序， 该机器指令有几条微指令？5.3 小结本次实验是微程序控制器，刚开始可能是真的不懂该实 验要干什么，对一些知识点很陌生，完全不知道怎么下手， 后来通过老师和同学的帮助，慢慢知道了实验的目的

9、。难怪 别人都说计算机组成原理不懂的通过做实验也就明白了。当 然，在学习实验之前，预习是一定要的，这样更能掌握实验 的主要部分，以及操作流程，也能让自己很快的上手，达到 老师布置给我们的任务。还有一次实验就要结束了，希望自 己能够做到更好。得分（百分制）实验报告分析评价课程名称计算机组成与结构班级实验名称微程序控制器实验时间2015-11-11实验报告情况分析：实验报告分为五大部分：实验目的；实验逻辑原理图与分析； 数据通路图及分析；实验数据和结果分析；实验问题分析、思考题 与小结。其主要核心部分在第四节：实验数据和结果分析，包含了 实验的操作流程及数据的结果分析。当然，其他部分也介绍了实验 目的，原理及实验步骤，并且加了一些原理图使其更好地理解。在实验报告最后还添加了实验问题分析、思考题与小结部分， 介绍了在实验过程中自己遇到的问题及注意事项；思考题则是考察 自己对本实验的掌握情况等问题。经验总结及进一步改进措施：本次实验是微程序控制器，刚开始可能是真的不懂该实验要干 什么，对一些知识点很陌生，完