实验四.. .微程序控制器实验。
1.-实验目的。.
(1)掌握微程序控制器的组成原理和工作过程。
(2)理解微指令和微程序的概念，理解微指令与指令的区别与联系。
(3)掌握指令操作码与控制存储器中微程序的对应方法，熟悉根据指令操作码从控制存储
器中读出微程序的过程。。
2.+实验要求。
(1)做好实验预习，看懂电路图，熟悉实验元器件的功能特性和使用方法。u
(2)按照实验内容与步骤的要求，认真仔细地完成实验。。
(3)写出实验报告。
3.-实验电路。
. . ..本实验使用的主要元器件有: 4位数据锁存器74LS175,2KX8EPROM2716，时序发生器,或门、与门、开关、指示灯等。芯片详细说明请见附录。。
图1为实验电路图，其中3片EPROM2716构成控制存储器，1片74LS175为微地址寄
存器，与74LS175数据输入引脚相连的输入信号线及6个门电路构成了地址转移逻辑。注.意，2716输出信号中带后缀“#"的信号为低电平有效信号，不带后缀“#”的信号为高电平有效信号。为简化电路结构，本实验没有使用微命令寄存器，并且在虚拟实验系统中，将3片EPROM组合为-一个虚拟EPROM组件。本实验使用的EPROM和时序发生器一-样，均为虚拟实验系统提供的虚拟组件。
（5）答：000001101000000111100001 000001100000010110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000 000001101100000110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000 000001101100000110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000（6）
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04 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1
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06 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0
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实验四存储器读写系统的设计 匹配课程代码及名称：070023 计算机组成原理 适用专业及本项目实验学时：计算机科学与技术3学时 实验时间：2016-5-25 实验类型：综合型 一、实验目的及要求 (1)熟悉随机存储器读写系统结构设计。 (2)熟悉随机存储器的读写时序。 (3)熟悉随机存储器的读写操作的微程序实现。 (4)熟悉随机存储器的功能测试。 二、实验内容 当模式开关置于统调时，实验系统提供了三个容量为256×8的存储器，本次实验中，随机存储器RAM3#为主存，随机存储器ROM1#和ROM2#为微程序控制存储器，用于存储由微指令构成的微程序。在此基础上，设计相应的外围电路和时序电路就可以对随机存储器RAM3#进行读写操作，结构框图如下图1所示，其中实线部分均由JYS计算机组成原理实验系统提供，而虚线部分则需自行设计。 图1随机存储器读写系统的结构框图
1、结构及信号索引 图中MAR为地址寄存器，MDR为数据寄存器，μPC为微程序计数器（实验三中已设计完成），1032E的引脚信号如下。 A7~A0地址信号，方向指向RAM。 DO7~DO0数据信号，方向指向RAM，即提供写入内存的数据。 DI7~DI0数据信号，方向指向1032E，即存储器的读出信息。 RD存储器读命令，低电平有效。 WR存储器写命令，低电平有效。 μIR15~μIR8微指令寄存器μIR高八位，可定义为地址信号写入MAR7~MAR0，或定义为数据写入DO7~DO0。 2、微指令格式或微程序编制 微指令的格式如下图2所示，其中μIR15~μIR8为微指令的高八位，即常数K 字段，定义为随机存储器3#RAM的单元地址或要写入存储器3#RAM的数据，而μIR3~μIR0为微指令的低四位，其定义分别介绍如下。 μIR3为1时产生CPR μIR2为1时产生CPMAR μIR1为1时产生WR μIR0为1时产生RD 微程序的编制由存储器的操作确定。 图2微指令格式 三、实验条件及设备要求 (1)设备：JYS计算机组成原理实验系统、联想台式计算机
实验四.. .微程序控制器实验。 1.-实验目的。. (1)掌握微程序控制器的组成原理和工作过程。 (2)理解微指令和微程序的概念，理解微指令与指令的区别与联系。 (3)掌握指令操作码与控制存储器中微程序的对应方法，熟悉根据指令操作码从控制存储 器中读出微程序的过程。。 2.+实验要求。 (1)做好实验预习，看懂电路图，熟悉实验元器件的功能特性和使用方法。u (2)按照实验内容与步骤的要求，认真仔细地完成实验。。 (3)写出实验报告。 3.-实验电路。 . . ..本实验使用的主要元器件有: 4位数据锁存器74LS175,2KX8EPROM2716，时序发生器,或门、与门、开关、指示灯等。芯片详细说明请见附录。。 图1为实验电路图，其中3片EPROM2716构成控制存储器，1片74LS175为微地址寄 存器，与74LS175数据输入引脚相连的输入信号线及6个门电路构成了地址转移逻辑。注.意，2716输出信号中带后缀“#"的信号为低电平有效信号，不带后缀“#”的信号为高电平有效信号。为简化电路结构，本实验没有使用微命令寄存器，并且在虚拟实验系统中，将3片EPROM组合为-一个虚拟EPROM组件。本实验使用的EPROM和时序发生器一-样，均为虚拟实验系统提供的虚拟组件。
（5）答：000001101000000111100001 000001100000010110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000 000001101100000110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000 000001101100000110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000（6）
湖南科技学院 电子与信息工程学院 实验报告 课程名称： 姓名： 学号： 专业： 班级： 指导老师：
实验四微程序控制组成实验 一、实验目的及要求 1．将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机。 2．用微程序控制器控制模型计算机的数据通路。 3．执行给定的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。 二、实验电路 本次实验将前面几个实验中的所模块，包括运算器、存储器、通用寄存器堆等同微程序控制器组合在一起，构成一台简单的模型机。这是最复杂的一个实验，也将是最有收获的一个实验。 在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成了对数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将交由微程序控制器来完成。实验机器从内存中取出一条机器指令到执行指令结束的一个指令周期，是由微程序完成的，即一条机器指令对应一个微程序序列。 实验电路大致如下面框图所示。其中控制器是控制部件，数据通路是执行部件，时序发生器是时序部件。需使用导线将各个部件控制信号与控制器相连。 三、实验主要仪器设备 1.TEC-5计算机组成实验系统1台 2.逻辑测试笔一支（在TEC-5实验台上） 四、实验任务 1.对机器指令组成的简单程序进行译码。将下表的程序按机器指令格式手工汇编成二进制机器代码， 此项任务请在预习时完成。 2. 3.使用控制台命令将寄存器内容初始化为：R0=11H，R1=22H，R2=0AAH。
4.使用控制台命令将任务1中的程序代码存入内存中（注意起始地址为30H），以及将内存地址为 11H的单元内容设置为0AAH。 5.用单拍（DP）方式执行一遍程序，执行时注意观察各个指示灯的显示并做好记录（完成实验表格）， 从而跟踪程序执行的详细过程（可观察到每一条微指令的执行过程）。 6.用连续方式再次执行程序。这种情况相当于计算机正常的工作。程序执行到STP指令后自动停机。 读出寄存器中的运算结果，与理论值比较。 五、实验步骤和实验结果记录 1．程序译码。 2．实验接线（本实验接线比较多，需仔细） 只要把上表种同列的信号用线连接即可，一共接线33条。 接好线后，将编程开关拨到“正常位置”。合上电源，按CLR#按钮，使TEC-5实验实验系统处于初始状态。 3．实验任务3:使用控制台命令将寄存器内容初始化为：R0=11H，R1=22H，R2=0AAH的操作步骤及结果记录。 （1）掌握写寄存器WRF的原理和步骤（详见实验参考资料）。 （2）操作过程如下：
微程序控制器实验 目录 一、实验目的 (1) 二、实验内容……………………………………………………1. 三、实验环境 (11) 四、实验步骤和实验结果 (11) 五、实验结果与讨论 (18) 六、思考题 (20) 七、总结 (20)
微程序控制器实验 （实验四微程序控制器实验） 课程计算机组成原理实验 一、实验目的 1．掌握时序发生器的组成原理。 2．掌握微程序控制器的组成原理。 二、实验内容 1．实验电路 （1）时序发生器电路 本实验所用的时序电路见图4.1。电路由一个500KHz晶振、2片GAL22V10、一片74LS390组成，可产生两级等间隔时序信号T1-T4、W1-W3，其中一个W由一轮T1-T4组成，相当于一个微指令周期或硬连线控制器的一拍，而一轮W1-W3可以执行硬连线控制器的一条机器指令。另外，供数字逻辑实验使用的时钟由MF经一片74LS390分频后产生。 图4.1 时序信号发生器 2 （2）微程序控制器电路
图4.2微程序控制器电路微地址转移逻辑表达式: A5＝D5＝μA5； A4＝D4＝C?P2+μA4； A3＝D3＝IR7?P1+μA3； A2＝D2＝IR6?P1+SWC?P0+μA2； A1＝D1＝IR5?P1+SWB?P0+μA1； A0＝D0＝IR4?P1+SWA?P0+μA0。 2．一些关键技术 （1）微指令格式 图4.3微指令格式
（2）指令功能与格式 表4－1 指令功能与格式 名 称 助记符功能指令格式 IR7 IR6 IR5 IR4 IR3 IR2 IR1 IR0 加法ADD Rd, Rs Rd + Rs →Rd 0 0 0 Rs1 Rs Rd1 Rd0 减法SUB Rd, Rs Rd - Rs →Rd 0 0 0 1 Rs1 Rs Rd1 Rd0 逻辑与AND Rd, Rs Rd & Rs →Rd 0 0 1 Rs1 Rs Rd1 Rd0 存数STA Rd, [Rs] Rd→[Rs] 0 0 1 1 Rs1 Rs Rd1 Rd0 取数LDA Rd, [Rs] [Rs]→Rd 0 1 0 Rs1 Rs Rd1 Rd0 条件转移JC R3 若C＝ 1，则R3 →PC 0 1 0 1 1 1 × × 停机STP 暂停执行0 1 1 × × × × 输出OUT Rs Rs→DBUS 0 1 1 1 Rs1 Rs × ×
学生课程实验报告书 13 级计算机与信息科学系 软件工程专业 1303 班学号 3138907308 姓名王明渊 2014 --2015 学年第 2 学期实验项目： 微程序控制器组成实验 实验时间： 实验原理： （任务） 一、实验目的 1. 掌握时序产生器的组成原理。 2. 掌握微程序控制器的组成原理。 二、实验电路 1. 时序发生器 本实验所用的时序电路见图3.4。电路由一个500KHz晶振、2片GAL22V10、一片74LS390组成，可产生两级等间隔时序信号T1-T4、W1-W3，其中一个W由一轮T1-T4组成，相当于一个微指令周期或硬连线控制器的一拍，而一轮W1-W3可以执行硬连线控制器的一条机器指令。另外，供数字逻辑实验使用的时钟由MF经一片74LS390分频后产生。
图3.4 时序信号发生器 本次实验不涉及硬连线控制器，因此时序发生器中产生W1-W3的部分也可根据需要放到硬连线控制器实验中介绍。 产生时序信号T1-T4的功能集成再图中左边的一片GAL22V10中，另外它还产生节拍信号W1-W3的控制时钟CLK1。该芯片的逻辑功能用ABEL语言实现。其源程序如下: MODULE TIMER1 TITLE ‘CLOCK GENERATOR T1-T4’ CLK = C; “INPUT MF, CLR, QD, DP, TJ, DB PIN 1..6; W3 PIN 7; “OUTPUT T1, T2, T3, T4 PIN 15..18 ISTYPE ‘REG’; CLK1 PIN 14 ISTYPE ‘COM’; QD1, QD2, QDR PIN ISTYPE ‘PEG’; ACT PIN ISTYPE ‘COM’; S = [T1, T2, T3, T4, QD1, QD2, QDR]; EQUATIONS QD1 := QD; QD2 := QD1; ACT = QD1 & !QD2; QDR := CLR & QD # CLE & QDR;
实验四微程序控制器设计实验 (该实验的图、表可参考《计算机组成原理题解、题库、实验》书的193页“第六节常规型微程序控制器组成实验”) 一、实验目的 (1)掌握时序产生器的组成原理。 (2)掌握微程序控制器的组成原理。 (3)加深理解微指令与机器指令的关系。 二、实验电路 1.时序发生器 TEC-4计算机组成原理实验系统的时序电路如图所示。 时序信号发生器图 电路采用2片GAL22V10(U6，U7)，可产生两级等间隔时序信号T1－T4和W1－W4，其中一个W由一轮T1－T4循环组成，它相当于一个微指令周期或硬联线控制器的一拍，而一轮W1－W4循环可供硬联线控制器执行一条机器指令。 本实验不涉及硬联线控制器。微程序控制器只使用时序信号T1－T4，产生T 信号的功能集成在GAL22VlO芯片TIMER1(U6)中，另外它还产生节拍信号W1、W2、W3、W4的控制时钟CLK1。 TIMER1的输入信号中，MF接实验台上晶体振荡器的输出，频率为1MHz。T1至T4的脉冲宽度为100ns。CLR(注意，实际上是控制台上的CLR#信号，因为ABEL
语言的书写关系改为CLR，仍为低有效信号)为复位信号，低有效。实验仪处于任何状态下令CLR# = 0，都会使时序发生器和微程序控制器复位(回到初始状态)，CLR# = l时，则可以正常运行。复位后时序发生器停在T4、W4状态，微程序地址为000000B。建议每次实验仪加电后，先用CLR#复位一次。控制台上有一个CLR#按钮，按一次，产生一个CLR#负脉冲，实验台印制板上已连好控制台CLR#到时序电路CLR的连线。 TJ(停机)是控制器的输出信号之一。连续运行时，如果控制信号TJ = l，会使机器停机，停止发送时序脉冲T1－T4、W1－W4，时序停在T4。在实验台上为了将时序信号发生器的输入信号TJ和控制存储器产生的TJ信号区分开来，以便于连线操作，在实验台上时序信号发生器的输入信号TJ命名为TJI，而控制存储器产生的信号TJ仍命名为TJ。QD(启动)是来自启动按钮QD的脉冲信号，在TIMER1中，对QD用MF进行了同步，产生QD1和QD2。ACT表示QD1上升沿，表达式是QDl&!QD2，脉冲宽度为1000ns。QDR是运行标志，QD信号使其为l，CLR信号将其置0。DP(单拍)是来自控制台的DP开关信号，当DP = l时，机器处于单拍运行状态，按一次启动按钮QD，只发送一条微指令周期的时序信号就停机。利用单拍方式，每次只执行一条微指令，因而可以观察微指令代码和当前微指令的执行结果。DZ(单指)信号是针对微程序控制器的，接控制台开关DZ和P1信号配合使用。Pl是微指令字判断字段中的一个条件信号，从微程序控制器输出。Pl信号在微程序中每条机器指令执行结束时为l，用于检测有无中断请求INTQ，而时序发生器用它来实现单条机器指令停机。在DB = 0且DP = 0的前提下，当DZ = 0时，机器连续运行。当DZ = 1时，机器处于单指方式，每次只执行一条机器指令。 DB、SKIP、CLK1信号以及W1－W4时序信号都是针对硬布线控制器的。W1－W4是节拍信号，硬布线控制器执行一条机器指令需要一组W1－W4信号。DB(单步)信号就是每次发送一组W信号后停机，可见其功能与DZ类似。执行某些机器指令不需要完整的一组W信号周期，SKIP信号就是用来跳过本指令剩余的W节拍信号的。中断允许标志IE由控制存储器的输出信号INTS将其置1，由控制存储器的输出信号INTC将其置0。在TIMER2内部，控制台产生的中断请求用时钟CLK1进行同步，产生了INTR1。只有在INTE = l时，控制台产生的中断请求脉冲INTR 才能起作用，即产生向控制器输出中断信号INTQ，INTQ = INTE & INTR1。 2.数据通路 微程序控制器是根据数据通路和指令系统来设计的。这里采用的数据通路是在综合前面各实验模块的基础上，又增加程序计数器PC(U18)、地址加法器ALU2(U17)、地址缓冲寄存器R4(U25、U26)和中断地址寄存器IAR(U19)。PC和ALU2各采用一片GAL22V10，两者配合使用，可完成程序地址的存储、增1和加偏移量的功能。R4由两片74HC298组成，带二选一输入端。IAR是一片74HC374，用于中断时保存断点地址。
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
一、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 E^2PROM，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 IN 0010 0000 IN->RO ADD 0000 0000 RO+RO->R O OUT 0011 0000 RO->OUT HLT 0101 0000 停机 试验中机器指令由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
微程序控制器实验报告 作业内容1 实验课分组组号 21 要求使用的操作码和微程序首地址 31（H）41（H） 新指令的指令格式 OP 0000SR（16位）ADR（16位） 指令功能 把一个通用寄存器的内容传送到一个内存单元ADR 每一个执行步骤的说明 上一条微址为30的微指令PC(OP 0000SR)→AR PC+1→PC转到微址为02的微指令MEM→IR，微址为03的微指令/MAP(OP字段的映射) 转到微址为42的微指令。 微址42 PC→AR PC+1→PC PC送AR，AR存放的是ADR所在内存单元的地址 MEM（ADR）→AR 此时AR存的是ADR所指向的地址 SR→MEM 将通用寄存器SR的内容写入MEM（ADR） 完整的微程序
每一条微指令控制信号和下地址的解释说明 PC→AR PC+1→PC 本条指令微址41，下址为42 CI3~0：1110表示顺序执行，此时SCC3~0无效。 MRW：100表示不对内存单元进行读写。 （I2~0：011 I8~6：010 I5~3：000 B：0101 A：0101 SST：000 SSHSCI：001 ）：表示寄存器R5自加1，端口B指定运算结果存入的寄存器。 I8~6：010表示ALU输出A口指定寄存器中的内容。 DC2：011 表示地址寄存器接收ALU的输出。 DC1：000开关到内部总线。 MEM（ADR）→AR 本条指令微址42，下址为43 CI3~0：1110表示顺序执行，此时SCC3~0无效。 MRW：001表示对内存单元进行读操作。 （I2~0：111 I8~6：001 I5~3：000 B：0000 A：0000 SST：000 SSHSCI：000 ）：ALU输出的是ADR（D口数据为内部总线从内存单元读出的ADR）。 DC2：011 表示地址寄存器接收ALU的输出。 DC1：000 开关到内部总线 SR→MEM 本条指令微址43，下址为30。 CI3~0：0011表示条件转移有效。 SCC3~0：0000 表示必然转移。 MRW：000表示对内存单元进行写操作。 （I2~0：100 I8~6：001 I5~3：000 B：0000 A：1000 SST：000 SSHSCI：000 ）：表示输出A口（1000表示寄存器为SR）指定的寄存器内容。 DC2:000 不操作。 DC1：001 ALU的输出送到内部总线。 MRW：000表示对内存单元写，故会将内部总线的数据写入
计算机组成原理的实验报告计算机组成原理的实验报告 程序控制器实验 一、实验目的： (1) 理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形。 (2) 掌握微程序控制器的功能、组成知识。 (3) 掌握微指令格式和各字段功能。 (4) 掌握微指令的编制、写入、观察微程序的运行 二、实验设备 PC机一台，TD―CM3+实验系统一套。 三、实验内容及要求： （一）实验原理： 微程序控制电路与微指令格式 (A) 微程序控制电路 微程序控制器的组成见图10，其中控制存储器采用3片2816的EPROM，具有掉电保 2 护功能，微命令寄存器18位，用两片8D触发器(74273)和一片4D(74175)触发器组成。微地址寄存器6位，用三片正沿触发的双D触发器(7474)组成，它们带有清“0”端和预置端。在不判别测试的情况下，T2时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当T4时刻进行测试判别时，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。 在该实验电路中设有一个编程开关(位于实验板右上方)，它具有三种状态：PROM (编程)、READ(校验)、RUN(运行)。当处于“编程状态”时，实验者可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。当处于“校验状态”时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于“运行状态”时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门，目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址显示灯。 微程序控制器原理图图10
计算机组成原理实验报告 ——微程序控制器实验一．实验目的： 1.能看懂教学计算机（TH-union）已经设计好并正常运行的数条基本指令的功能、格式及 执行流程。并可以自己设计几条指令，并理解其功能，格式及执行流程，在教学计算机上实现。 2.深入理解计算机微程序控制器的功能与组成原理 3.深入学习计算机各类典型指令的执行流程 4.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念 5.学习微程序控制器的设计过程和相关技术 二．实验原理： 微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。 其工作原理分为： 1、将程序和数据通过输入设备送入存储器； 2、启动运行后从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要求什么事； 3、控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中； 4、运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出 三．微指令格式： 1）微地址形成逻辑 TH—UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址. 下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制.当为顺序执行时,下地址字段不起作用.下地址为当前微指令地址加1;当为转移指令(CI3—0=0011)时,由控制信号SCC提供转移条件,由下地址字段提供转移地址. 2）控制字段 控制字段用以向各部件发送控制信号,使各部件能协调工作。 控制字段中各控制信号有如下几类： ①对运算器部件为了完成数据运算和传送功能，微指令向其提供了24位的控制信号，包括：4位的A、B口地址，用于选择读写的通用积存器３组３位的控制码I８－I６、 I５－I３、I２－I６，用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。 ３组共７位控制信号控制配合的两片GAL20V8 3位SST，用于控制记忆的状态标志位 2位SCI，用于控制产生运算器低位的进位输入信号
计算机组成原理微程序控制单元实验 微程序控制单元是计算机系统中的一种控制方式，它通过存储在存储器中的一组微指令序列来完成对计算机操作的控制。微程序控制的特点是将指令解码操作交给微程序控制器来完成，使得计算机系统更加模块化，易于维护和升级。在本文中，我们将介绍计算机组成原理微程序控制单元实验相关参考内容，包括实验原理、实验步骤和实验结果分析等。 实验原理 微程序控制单元实验的目的是了解微程序控制器的工作原理，熟悉微指令的生成和调用过程。实验中，我们需要使用一个可编程逻辑器件（如FPGA）来实现微程序控制单元。具体的实验原理可分为以下几个方面： 1.微程序控制单元的基本结构 微程序控制单元的基本结构由微程序存储器、微指令计数器、数据线、地址线和状态寄存器等组成。微程序存储器用于存储微指令序列，微指令计数器用于计数微指令的执行次数，数据线用于传输数据信息，地址线用于传输地址信息，状态寄存器用于存储各个状态的标志位。 2.微指令的生成方式 微指令可以通过硬布线方式生成，也可以通过微程序存储器生成。本实验中，我们将采用微程序存储器生成的方式。微程序
存储器的结构类似于一个ROM，存储着各个微指令的操作码。通过地址线和控制信号的组合，我们可以选择需要执行的微指令操作。 3.微指令的调用过程 在执行一条指令时，首先要将指令解码，得到该指令的操作码和操作数。接着，通过微控制器的微程序存储器，查找并执行对应的微指令操作。微指令的执行可能涉及到内存、寄存器、算术逻辑单元等各个部分，最终完成指令的执行。 实验步骤 下面是计算机组成原理微程序控制单元实验的具体步骤： 步骤一：设计微程序控制器的硬件电路 根据FPGA开发板的型号和实验要求，设计微程序控制单元 的硬件电路，并且将其烧录到FPGA芯片中。在设计电路时 要考虑到各种指令和相应的微指令，分析指令的执行流程，进而推导出各种情况下微指令的生成方式。 步骤二：编写微指令程序 利用软件编写微指令程序，将每条指令拆分成组合微命令的形式，生成微程序。通过逐个微命令的调试，保证每个微命令的功能正确。
微程序控制器原理实验 微程序控制器是一种基于微程序理论的控制器，被广泛应用于计算机系统的控制部分。微程序控制器利用微指令来完成对计算机硬件的控制，通过将控制指令以微指令的形式存储在控制存储器中，再通过微程序计数器和指令寄存器的协作来实现对计算机中相关硬件的控制。 微程序控制器通过微指令的方式将指令的信息分解成若干微操作，每个微操作对应一个微指令。每个微指令又由多个微操作组成，通过控制存储器中的微指令的读出来实现对相应的微操作的控制。在微程序控制器的设计过程中，需要进行微指令的编码和微操作的选择，确保微操作的实现顺序和时序满足设计要求。 微程序控制器的实验可以通过设计一个简单的微程序控制器来进行验证。首先，需要设计一个微指令的格式，其中包括操作码、操作数、地址等字段。然后，根据需要控制的硬件模块设计相应的微操作，并将这些微操作编码成微指令。通过控制存储器将微指令存储起来，并设计一个微程序计数器和指令寄存器来控制微指令的读取和执行过程。 在实验中，可以选择一些简单的指令例如加法指令来进行设计。首先，设计一个微指令的格式，其中包括操作码字段和操作数字段。然后，根据加法指令的功能设计相应的微操作，例如从寄存器中读取操作数、将操作数累加等。将这些微操作编码成微指令，并将微指令存储在控制存储器中。通过微程序计数器和指令寄存器来控制微指令的读取和执行过程，实现对加法指令的控制。
在实验中，需要设计相应的硬件电路来实现微程序控制器的功能。这些电路包括控制存储器、微程序计数器、指令寄存器等。可以使用逻辑门、触发器等基本的数字电路元件来实现这些电路。通过将这些电路连接起来，形成一个完整的微程序控制器实验样机。 在实验过程中，需要根据设计的微指令格式和微操作进行编码和存储。通过控制存储器将微指令读取并执行，控制相应的硬件模块进行操作。通过示波器或LED 等辅助工具来监测和验证微程序控制器的工作状态和正确性。 微程序控制器原理实验可以帮助学生深入理解微程序的工作原理和实现方式。通过实际操作和观察，学生可以更加直观地理解控制指令是如何通过微指令来执行的，以及微指令是如何控制计算机硬件的。同时，通过错误调试和修改，学生可以提高对微程序控制器设计和工作的理解和能力。 总之，微程序控制器原理实验是计算机组成原理课程不可或缺的一部分，通过实验可以更深入地理解和掌握微程序的工作原理和设计方法，帮助学生提高对计算机系统控制部分的理解和设计能力。
微程序控制器-实验报告
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 班级 学号 姓名 同组人员无 实验日期 2015-11-11
一、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E^2PROM，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。
计算机组成原理实验报告三：微程序控制器实验 2011-05-06 01:00:09|分类：实验报告| 标签：实验微程序字段微指令信号|字号大中小订阅 实验三：微程序控制器实验 一、实验目的与要求： 实验目的：1、掌握时序产生器的原理和具体操作。 2、掌握微程序控制器的功能、组成知识。 3、掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。 要求：做好实验预习，掌握进位控制运算器的原理。实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体分析内容，否则实验效率会特别低，一次实验时 间根本无法完成实验任务，即使基本做对了，也很难说学懂了些什么重要教学内容。 二、实验方案： 【1】、连接好实验线路，检查无误后接通电源。 【2】、编程： （1）将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态； （2）将STATE UNIT中的STEP置为"STEP"状态，STOP置为"RUN"状态； （3）在UA5-UA0开关上置要写的某个微地址（八进制）； （4）在MK24-MK1开关上置要写的微地址相应的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关量为"1"灯亮，为"0"灯灭； （5）启动时序电路（按动启动按钮START），即将微代码写入到E2PROM2816的相应地址对应的单元中； （6）重复（3）～（5）步骤将每一条微指令写入E2PROM2816。 【3】、校验： (1)将编程开关置为READ状态； （2）将STEP开关置为"STEP"状态，STOP开关置为"RUN"状态； （3）在开关UA5~UA0上置好要读的某个微地址； （4）按动START键，启动时序电路，观察显示灯MD24-MD1的状态，检查读出的微代码是否已写入的相同。如果不同在将开关置于PROM编程状态，重新 执行编程步骤； （5）重复（3）、（4）步骤将每一条微指令从E2PROM2816中读出。 【4】、单步运行： （1）将编程开关置于"RUN"状态； （2）STEP置为"STEP"状态，STOP置为"RUN"状态；
实验三微程序控制器实验 一. 实验目的与要求： 实验目的： 1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形； 2.掌握微程序控制器的功能，组成知识； 3.掌握微指令格式和各字段功能； 4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。 实验要求： 1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用； 2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲 Ф周期。按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。二. 实验方案： 按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。 1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下： (1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。
(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。 (3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。 （4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。 （5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。 （6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形； （7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。 （8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。 （9）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。 2.观察微程序控制器的工作原理： ①关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线； ②编程写入E2PROM 2816 A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态； B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT
微程序控制器实验
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原理
（1）连接实验线路，检查无误后接通电源。如果有警报声响起，说明有总线竞争现象，应关闭电源，检查连线，直至错误排除。 （2）对微控制器进行读写操作，分两种情况：手动读写和联机读写。 1、手动读写 手动对微控制器进行编程（写） 1.将时序与操作台单元的开关KK1置为“停止”档，KK3置为“编程”档，KK4置为“控存”档，KK5置为“置数”档 2.使用CON单元的SD05——SD00给出微地址，IN单元给出低8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台单元的ST，将IN单元的数据写到该单元的低8位。 3.将时序与操作台单元的开关KK5置为“加1”档。 4.IN单元给出中8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台单元的开关ST，将IN单元的数据写到该单元的中8位。IN单元给出高8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台单元的开关ST，将IN单元的数据写到该单元的高8位。 5.重复1.2.3.4.四步，将下表的微代码写入到2816芯片中。 地址十六 进制 高五 位 S3 — S0 A字 段 B字 段 C字 段 MA5— MA0 00 00 00 01 0000 000 000 000 000 000001 01 00 70 70 0000 000 111 000 001 110000
手动对微控制器进行校验（读） 1、将时序与操作台单元的开关KK1置为“停止”档，KK3置为“校验”档，KK4置为“控存”档，KK5置为“置数”档 2.使用CON 单元的SD05——SD00给出微地址，连续两次按动时序与操作台单元的ST ，MC 单元的指数指示灯M7——M0显示该单元的低8位。 3.将时序与操作台单元的开关KK5置为“加1”档。 4.连续两次按动时序与操作台单元的ST ，MC 单元的指数指示灯M15——M8显示该单元的中8位。连续两次按动时序与操作台单元的ST ，MC 单元的指数指示灯M23——M16显示该单元的高8位。 5.重复1.2.3.4.四步，完成对微代码的校验。如果检验出微代码写入错误，04 00 24 05 00000 0000 010 010 000 000101 05 04 B2 01 00000 1001 011 001 000 000001 30 00 14 04 00000 0000 001 010 000 000100 32 18 30 01 00011 0000 011 000 000 000001 33 28 04 01 00101 0000 000 010 000 000001 35 00 00 35 00000 0000 000 000 000 110101
实验四常规型微程序控制器组成实验 一、实验目的 1.掌握时序发生器的组成原理. 2.掌握微程序控制器的组成原理。 二、实验电路 1.时序发生器 本实验所用的时序电路见图3。4.电路由一个500KHz晶振、2片GAL22V10、一片74LS390组成,可产生两级等间隔时序信号T1-T4、W1-W3，其中一个W由一轮T1—T4组成，相当于一个微指令周期或硬连线控制器的一拍，而一轮W1—W3可以执行硬连线控制器的一条机器指令.另外，供数字逻辑实验使用的时钟由MF经一片74LS390分频后产生. 图3。4 时序信号发生器 本次实验不涉及硬连线控制器，因此时序发生器中产生W1—W3的部分也可根据需要放到硬连线控制器实验中介绍. 产生时序信号T1-T4的功能集成在图中左边的一片GAL22V10中，另外它还产生节拍信号W1-W3的控制时钟CLK1。该芯片的逻辑功能用ABEL语言实现.其源程序如下: MODULE TIMER1 TITLE 'CLOCK GENERATOR T1—T4’ CLK = 。C.; "INPUT MF，CLR，QD，DP, TJ，DB PIN 1。。6； W3 PIN 7; ”OUTPUT T1，T2，T3, T4 PIN 15。。18 ISTYPE 'REG'; CLK1 PIN 14 ISTYPE ’COM'； QD1，QD2，QDR PIN ISTYPE 'REG’; 1
ACT PIN ISTYPE ’COM’; S = ［T1，T2, T3，T4，QD1，QD2，QDR］； EQUATIONS QD1 := QD; QD2 ：= QD1; ACT = QD1 & ！QD2; QDR ：= CLR & QD ＃CLR ＆QDR; T1 ：= CLR & T4 ＆ACT # CLR & T4 & ! (DP ＃TJ # DB ＆W3) ＆QDR； T2 := CLR & T1； T3 ：= CLR ＆T2； T4 := ！CLR # T3 ＃T4 & ！ACT ＆(DP ＃TJ# DB＆W3) # ！QDR； CLK1 = T1 # !CLR & MF； S。CLK = MF; END 节拍电位信号W1—W3只在硬连线控制器中使用,产生W信号的功能集成在右边一片GAL22V10中，用ABEL语言实现。其源程序如下： MODULE TIMER2 //头部 TITLE 'CLOCK GENERATOR W1-W3’ DECLARATIONS //说明部 CLK = .C.； ”INPUT CLK1, CLR, SKIP PIN 1。。3； "OUTPUT W1, W2，W3 PIN 16..18 ISTYPE ’REG'； W = [W1，W2, W3］; EQUATIONS //逻辑描述部 W1 := CLR ＆W3; W2 ：= CLR & W1 & ！SKIP; W3 := ！CLR ＃W2 # W1 ＆SKIP; W。CLK = CLK1; END TIMER2 //结束部 左边GAL的时钟输入MF是晶振的输出，频率为500KHz。T1—T4的脉宽为2μs。CLR 实际上是控制台的CLR#信号，因为ABEL语言的书写关系改为CLR，仍为低有效。CLR#＝0将系统复位，此时时序停在T4、W3，微程序地址为000000B。建议每次实验台加电后,先按CLR#复位一次。实验台上CLR#到时序电路的连接已连好。 对时序发生器TJ输入引脚的连接要慎重,当不需要暂停微程序的运行时,将它接地；如果需要的话，将它与微程序控制器的输出微命令TJ相连。QD（启动）是单脉冲信号，在GAL 2