计算机组成原理实验报告微程序控制器实验

计算机组成原理实验之微程序控制器实验一、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）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（3）上述8条指令的微程序流程图如图4.4所示图4.4微程序流程图（4）微程序代码表表4-2微程序代码表微指令KT RRF WRF RRM WRM PR当前微地址00 0C 1E 06 07 0B 1D 0D 0E 0A 02 03 09 04 05 08 0F 下一微地址08 1E 06 07 1E 1D 0D 0E 1D 02 03 02 04 05 04 0F 10P0 1 . . . . . . . . . . . . . . . .P1 . . . . . . . . . . . . . . . . 1P2 . . . . . . . . . . . . . . . . .备用. . . . . . . . . . . . . . . . .TJ . 1 . . 1 1 . 1 1 . 1 . 1 . 1 . .LDIR . . . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1PC+1 . . . . . . . . . . . . . . . . .LDPC# . 1 . . . 1 . . . . . . . . . 1AR+1 . . . . . . . . . . . 1 . . 1 . .LDAR# . 1 . . . 1 . . . 1 . . 1 . . . . LDDR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . LDDR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . LDRi . . . . . . . . 1 . . . . . . . .SW_BUS# . 1 1 . . 1 1 . 1 1 . . 1 1 . 1 . RS_BUS# . . . . 1 . . . . . . . . . . . . ALU_BUS# . . . . . . . . . . . . . . . . . RAM_BUS# . . . . . . . . . . 1 . . . . . . CER# . . . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1 CEL# . . 1 . . . 1 . . . 1 . . 1 . . . LR/W# . . 0 . . . 0 . . . 1 . . 0 . . . Cn# . . . . . . . . . . . . . . . . .M . . . . . . . . . . . . . . . . .S0 . . . . . . . . . . . . . . . . .S1 . . . . . . . . . . . . . . . . .S2 . . . . . . . . . . . . . . . . .S3 . . . . . . . . . . . . . . . . .表4-2微程序代码表(续)微指令ADD SUB AND STA LDA JC STP OUT当前微地址10 18 11 19 12 1A 13 1B 14 1C 15 1F 16 17 下一微地址18 0F 19 0F 1A 0F 1B 0F 1C 0F 0F 0F 0F 0FP0 . . . . . . . . . . . . . .P1 . . . . . . . . . . . . . .P2 . . . . . . . . . . 1 . . .备用. . . . . . . . . . . . . .TJ . . . . . . . . . . . . 1 1LDIR . . . . . . . . . . . . . .PC+1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 1 . 1 1LDPC# . . . . . . . . . . . 1 . .AR+1 . . . . . . . . . . . . . .LDAR# . . . . . 1 . 1 . . . . .LDDR1 1 . 1 . 1 . 1 . . . . . . .LDDR2 1 . 1 . 1 . . . . . . . . .LDRi . 1 . 1 . 1 . . . 1 . . . .SW_BUS# . . . . . . . . . . . . . .RS_BUS# . . . . . . 1 . 1 . . 1 . 1ALU_BUS# . 1 . 1 . 1 . 1 . . . . . .RAM_BUS# . . . . . . . . . 1 . . . .CER# . . . . . . . . . . . . . .CEL# . . . . . . . 1 . 1 . . . .LR/W# . . . . . . 0 . 1 . . . .Cn# . . . 1 . . . . . . . . . .M . 0 . 0 . 1 . 0 . . . . . .S0 . 1 . 0 . 1 . 0 . . . . . .S1 . 0 . 1 . 1 . 0 . . . . . .S2 . 0 . 1 . 0 . 0 . . . . . .S3 . 1 . 0 . 1 . 0 . . . . . .注：后缀为＃的信号都是低电平有效信号，为了在控存ROM中用“1”表示有效，这些信号在控制器中经过反相后送往数据通路。

目录1.实习的目的和任务 (1)1.1目的 (1)1.2任务 (1)2.实习要求 (1)3.实习地点 (1)4.主要仪器设备 (1)5.实习内容 (1)5.1计算机整机 (1)5.2计算机外设 (2)5.3流水型微程序控制器的设计与调试 (2)5.3.1实验原理 (2)5.3.2 CPLD设计程序 (7)5.3.3实验步骤 (7)5.3.4调试 (10)5.3.5性能分析对比 (10)6.问题讨论与分析 (10)7.结束语 (11)参考文献 (11)计算机组成原理课程实习1.实习的目的和任务1.1目的进一步融会贯通教材内容，掌握计算机各功能模块的工作原理、相互联系和来龙去脉，完整地建立计算机整机概念；激发学生的学习热情和主动性，培养学生的独立工作能力，在实践活动中，将所知识综合运用，增长才干，并积累经验；培养严谨的科研作风，使学生利用先修课和计算机组成原理课程的理论知识和实验技能，在该课程所涉及的工程技术范围内，创造性地完成部件及系统的分析、设计、组装和调试，进一步加强实验技能的训练。

1.3任务（1）分析计算机整机系统；分析计算机外设与主机的关系。

（2）在基本模型机的基础上，进一步将其构成一台具有流水功能的模型机。

（3）学习掌握流水微程序控制器的设计原理。

2.实习要求（1）按照实习要求完成相应的实习任务；（2）实现实习目的；（3）完成实习报告。

3.实习地点田家炳4044.主要仪器设备（实验用的软硬件环境）（1）ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构实验箱一台（2）排线若干（3）PC机一台5.实习内容5.1计算机整机计算机系统是一个由硬件、软件组成的多层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。

计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器（硬盘、U盘、移动硬盘等）、控制器、适配器、输入输出设备（键盘、鼠标器、激光印字机等）。

微程序控制器实验报告一、实验目的(1)掌握微程序控制器的功能、组成知识。

（2）掌握为程序的编制、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、实验原理：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的硬件逻辑部件的为命令序列，完成数据传送和个汇总处理操作，他的执行方法是将控制各部件的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照及其指令一眼，用数字代码的形式表示，这种表示陈伟微指令。

这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种为指令序列称作为程序。

微程序存储在一种专用的存储器中，成为控制储存器四、实验步骤1.对为控制器进行读写操作：（1）手动读写：①按图连线：②将MC单元编程开关置为“编程”档，时序单元状态开关置为“单步”档，ADDR 单元状态开关置为“置数”档③使用ADDR单元的低六位SA5…SA0给出微地址MA5…MA0，微地址可以通过MC 单元的MA5…MA0微地址灯显示④CON单元SD27…SD20，SD17…SD10，SD07…SD00开关上置24位微代码，待写入值由MC单元的M23…M024位LED灯显示⑤启动时序电路（按动一次TS按钮），即将微代码写入到E2PROM2816的相应地址对应单元中⑥重复③④⑤三步，将下图微代码写入2816芯片中二进制代码表（2）联机读写：①将微程序写入文件，联机软件提供了微程序下载功能，以代替手动读写微控制器，但微程序得以指定的格式写入本次试验的微程序如下：：//************************************************************// :// // :// 微控器实验指令文件 // ：// // ：//************************************************************// ：//***************Start Of MicroController Data****************//$M 00 000001;NOP$M 01 007070;CON(INS)->IR,P<1>$M 04 002405;R0->A$M 05 04B201;R0->B$M 30 001404;A加B->RO$M 32 183001;IN->R0$M 33 280401;R0->OUT$M 35 000035;NOP;//***************End Of MicroController Data*******************// ②写入微程序用联机软件的“【转存】-【装载数据】”功能将改格式文件装载入试验系统。

姓名学号班级******************年级指导教师《计算机组成原理》实验报告实验名称微程序控制单元实验、指令部件模块实验、时序与启停实验实验室实验日期实验七微程序控制单元实验一、实验目的⒈ 掌握时序产生器的组成方式。

⒉ 熟悉微程序控制器的原理。

⒊ 掌握微程序编制及微指令格式。

二、实验原理图7-7-1图 7-7-4 微地址控制原理图微程序控制单元实验原理就是人为的给出一条微指令的地址，人为的去打开测试开关，观察机器怎么运行，打个比方就是我要你执行我下的某条命令，我先告诉你命令写在哪页纸上，你找到纸后，分析命令是什么之后再去执行。

观察机器微程序控制器的组成见图7-1-1 ，微地址的打入操作就是由操作者给出一条微指令的地址（同上面的例子就是仅仅告诉你我让你跑的这条命令写在哪页纸上，而没有告诉你命令的具体内容），不需要做测试去判断这是什么指令，所以由图7-7-1 ，其中微命令寄存器 32 位，用三片 8D 触发器 (273) 和一片 4D(175) 触发器组成。

它们的清零端由CLR来控制微控制器的清零。

它们的触发端CK接 T2，不做测试时 T2 发出时钟信号，将微程序的内容打入微控制寄存器（含下一条微指令地址）。

打入了微指令的地址（即告诉你命令在哪页纸上，此时你需要先找到这页纸并判断命令是叫你做什么，然后执行），进行测试，T4 发出时钟信号，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过置位端将某一触发器输出端置为“1”状态，按图 7-7-4 所示，微地址锁存器的置位端R 受 SE5~SE0控制，当测试信号 SE5~SE0输出负脉冲时，通过锁存器置位端R将某一锁存器的输出端强行置“1”，实现微地址的修改与转移，此时的地址指的是指令的操作码的地址（即你已经知道命令是跑，此时做的是跑的行为）。

再由数据开关置入微地址的值，再做测试，再跳到指令的操作码的地址准备开始执行指令，这就是微程序控制单元实验的原理。

三、实验连线连接图或“图 7-2-27-2-2 中的 B1、 B7、 B10、 B15，用双头实验导线连接上图中所有标明“”图案的插孔（注：Dais-CMH 的时钟信号以作内部连接）。

任课教师：张芳、许建龙《计算机组成原理》（2013-2014学年第2学期）实验报告学号：姓名：班级：微程序控制器实验报告一、实验目的：1)了解TEC-2机控制器部件的组成2)熟练掌握56位微指令中各字段的含义3)可以通过微码自己用监控程序编程序，实现两数相加和相减，以及更复杂的操作二、实验仪器：主机一台三、简要原理：1．TEC-2机的控制器部件的组成TEC-2机控制器部件的关键内容包括：（1）由7片LS6116随机读写存储器芯片组成的56位字长的微程序控制存储器，用于存放TEC-2机的微程序。

其内容在刚加电时不定，加电后将首先从2片ROM（LS2716芯片）中读出固化的、用于实现53条机器指令的微程序，经组织后写入这一控制存储器，这一过程称为装入微码。

装入完成后，将从监控程序的零地址执行指令，完成TEC-2机的启动过程。

这之后，还可以用LDMC指令按规定的办法向控制存储器写入新的微程序，以实现新的机器指令。

从简化逻辑框图上可以看到，控制存储器的地址为μRA9~μRA0，读出的信息送微指令流水线寄存器PLR。

（2）微指令寄存器PLR由7片8位的寄存器芯片（6片LS374和1片LS273）组成，用于存放当前微指令的内容，更具体的说明将在后面给出。

（3）微程序定序器AM2910芯片（其内部结构、引脚信号和运行原理等稍候详细说明），是微程序控制器中非常关键、也是稍微难懂一点的部分。

在学习中要正确理解。

它的核心功能是依据机器的运行状态与当前微指令的有关内容等，正确地形成下一条微指令的地址，以保证微程序按要求的微指令序列关系自动地逐条衔接执行。

（4）程序计数器PC和当前指令地址寄存器IP，是用运算器通用寄存器组中的两个选定的寄存器R5和R6实现的，这在图上见不到。

（5）指令寄存器IR，用于存放当前正在执行的指令内容。

（6）为AM2910提供输入地址信号的配套线路，包括：①由两片LS2716 ROM芯片组成的MAPROM，它将指令寄存器中的操作码转换成一段微程序的入口地址；②由l片LS125和1片LS244组成的接收内部总线的IB9~IB0信号的选择门电路，它把由水平板上的开关提供的微指令地址送AM2910的地址输入端；③由1片LS125和微指令寄存器的PLR55~48组成的一组地址输入，把当前微指令中的后续地址B55~46送入AM2910的地址输入端；请注意，1片LS125（共4位独立的输入和输出端）分成两组（每组两位）分别用于②和③两项用途。

目录第一章设计任务与要求 3 1.1 设计内容 3 1.2 具体要求 3 1.3 设计环境 4 第二章设计方案 5 2.1 设计思路 5 2.2 微指令格式 6 2.3 指令流程图及其微程序清单 6 第三章调试过程 9 3.1 实验步骤 6 3.2 出现的问题与解决办法 15 小结 15 参考资料 161.1 设计内容按照要求设计一指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进行加、减运算和无条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。

1.2 具体要求1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：COP2000模型机指令的最低两位(IR0和IR1)用来寻址R0~R3四个寄存器；IR2和IR3与ELP微控制信号，Cy和Z两个程序状态信号配合，控制PC的置数即程序的转移。

各种转移的条件判断逻辑如下所示：PC 置数逻辑当ELP=1时，不允许PC被预置当ELP=0时当IR3=1时，无论Cy和Z什么状态，PC被预置当IR3=0时若IR2=0，则当Cy=1时PC被预置若IR2=1，则当Z=1时PC被预置（1）模型机的寻址方式分五种：累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、立即数寻址；（2）模型机有一些缺省的指令集，分几大类：算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、数据传输指令、跳转指令、中断返回指令、输入/输出指令。

（3）模型机的指令集有：算术运算指令：ADD A, R? ADD A@R? ADD A, MM ADD A, #IISUB A, R? SUB A, @R? SUB A, MM SUB A, #II数据传输指令：MOV A, R? MOV A, @R? MOV A, MM MOV A, #II MOV R?, A MOV @R?, A MOV MM, A MOV R?, #II输入/输出指令: IN OUT跳转指令：JMP MM移位指令：RR A RL A RRC A RLC A NOP中断返回指令：RETI该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：COP2000 模型机的微指令字长为24 位，全部为操作控制部分，不含顺序控制字段。

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3、掌握时序发生器，rom，寄存器的组成原理二、实验内容3、详细设计首先是微指令的编写，本次实验需要编写三条微指令：BADD，ADD 和STA。

如下表：AD LDR2 R1-X R2-Y + - P NAD 000 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 10 000 001 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 010 010 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 000 011 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 100 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 101 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 00 110 110 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 00 000 CPU周期与时序脉冲的分配：每条指令执行一个cpu周期，分为4个时序脉冲。

T（1）时进行取指令。

T（2）时将后继地址存到微地址寄存器中，并将p字段和控制字段存入微命令寄存器。

T（3）时将进行地址逻辑转移，若p字段为00或11则不用改变微地址寄存器中的地址，其他情况则需要通过判断op字段或进位标志c来改变微地址寄存器的值。

T（4）时将该条微命令输出。

4、测试结果以下是仿真波形：1、时序脉冲2、BADD（C=0）3、BADD（C=1）4、ADD5、STA测试结果准确5、实验总结这次实验，难度不在怎么写那些模块上，而是在对整个微程序控制器的运行过程的理解上和时序脉冲的分配上。

在读过书中的相关内容和与同学讨论后，我对这个实验的大概流程有了比较清楚的思路。

于是开始写代码。

这个过程算是很顺利，因为只要用到vhdl的基本语法就可以了。

写完后编译通过，开始仿真，才真正开始出现问题。

首先是清零信号，在一个时序脉冲后清零信号还是有效，无法将控存中的微指令存入寄存器，然后是输出的微命令持续的时间不对，有的持续一个cpu周期，有的持续两个cpu周期，通过增加输出，在仿真波形中查看op，c，地址转移逻辑的输出addr1，微地址寄存器的输出addr2等的波形，发现是时钟信号出现问题：我将时钟设为clk=‘1’了，于是将时钟改为rising_edge(clk)。

微程序控制实验报告(共10篇)微程序控制器实验报告计算机组成原理实验报告一、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，观察微程序的运行过程。

二、实验设备：PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。

三、实验原理：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的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。

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，称为控制存储器,微程序控制器原理框图如图所示：微程序控制器组成原理框图在实验平台中设有一组编程控制开关KK3、KK4、KK5（位于时序与操作台单元），可实现对存储器（包括存储器和控制存储器）的三种操作：编程、校验、运行。

考虑到对于存储器（包括存储器和控制存储器）的操作大多集中在一个地址连续的存储空间中，实验平台提供了便利的手动操作方式。

以向00H 单元中写入332211 为例，对于控制存储器进行编辑的具体操作步骤如下：首先将KK1 拨至‘停止’档、KK3 拨至‘编程’档、KK4 拨至‘控存’档、KK5 拨至‘置数’档，由CON 单元的SD05——SD00 开关给出需要编辑的控存单元首地址（000000），IN 单元开关给出该控存单元数据的低8 位（00010001），连续两次按动时序与操作台单元的开关ST（第一次按动后MC 单元低8 位显示该单元以前存储的数据，第二次按动后显示当前改动的数据），此时MC 单元的指示灯MA5——MA0 显示当前地址（000000），M7——M0 显示当前数据（00010001）。

然后将KK5 拨至‘加1’档，IN 单元开关给出该控存单元数据的中8 位（00100010），连续两次按动开关ST，完成对该控存单元中8 位数据的修改，此时MC 单元的指示灯MA5——MA0 显示当前地址（000000），M15——M8 显示当前数据（00100010）；再由IN 单元开关给出该控存单元数据的高8 位（00110011），连续两次按动开关ST，完成对该控存单元高8 位数据的修改此时MC 单元的指示灯MA5——MA0 显示当前地址（000000），M23——M16 显示当前数据（00110011）。

深圳大学实验报告课程名称：操作系统实验项目名称：微程序控制器实验学院：计算机与软件学院专业：软件工程指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务处制一、实验目的：通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的数条基本指令（例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JR、RET等指令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。

其最终要达到的目的是：1．深入理解计算机微程序控制器的功能、组成知识；2．深入地学习计算机各类典型指令的执行流程；3．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；4．学习微程序控制器的设计过程和相关技术。

二、实验要求1．实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体设计内容，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；2．应在实验前掌握所有控制信号的作用，在脱机运算器实验中，已给出了与运算器有关的控制信号的作用，16 位机微程序控制器用到的控制信号的功能表可参见《技术说明与实验指导》的相关内容。

需要注意的是中断用到了DC23，在T4~T0= 0 0010一拍时DC23为1，其余节拍均为0；3．实验过程中，应认真进行实验操作，既不要因为粗心造成短路等事故而损坏设备，又要仔细思考实验有关内容，提高学习的主动性和创造性，把自己想不太明白的问题通过实验理解清楚，争取最好的实验效果，力求达到教学实验的主要目的；4．实验之后，应认真思考总结，写出实验报告，包括实验步骤和具体实验结果，遇到的主要问题和分析与解决问题的思路。

大家应该认识到，遇到一些问题是好事情，通过分析与解决这些问题，才提高了自己的工作能力，学习到更多的知识。

还未理解清楚，但实验结果正确了就匆忙结束实验，并没有达到教学实验的目的。

实验报告中，还应写出自己的学习心得和切身体会，也可以对教学实验提出新的建议等。

《计算机组成原理》实验报告实验三：微程序控制器实验学院：专业：班级：学号：学生姓名：实验日期：指导老师：成绩评定：计算机学院计算机组成原理实验室实 验 三一、 实验名称：微程序控制器实验二、 实验目的：掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况 ，了解微程序流程原理。

三、 实验原理：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。

微程序流程图：NOP00指令译码P<1>IN->R0R0->OUT NOPR0->AR0->BA+B->R00130320405333530ADDINOUTHLT01010135四、实验设备：TD-CMA实验系统一套五、实验步骤：1、对微控器进行编程（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的开关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，将二进制代码表的微地址（地址和十六进制）写入芯片中。

2、对微控器进行校验（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。

计算机组成原理实验报告范文微程序控制单元实验计算机组成原理mio西华大学数学与计算机学院实验报告课程名称：计算机组成原理年级：2022级实验成绩：指导教师：祝昌宇姓名：蒋俊实验名称：微程序控制单元实验学号：312022*********实验日期：2022-12-15一、目的1．熟悉微程序控制器的原理2．掌握微程序编制、写入并观察运行状态二、实验原理（1）微程序控制单元的构成8位微地址寄存器由2片74LS161组成；3片6264为微程序存储器；24位微程序锁存器由3片74LS374组成。

如图1图1微程序控制单元布局图（2）微程序控制单元原理1．由于本系统中指令系统规模不大、功能较简单，微指令可以采用全水平、不编码的方式，每一个微操作信号由1位微代码来表示，24位微代码至少可表示24个不同的微操作控制信号。

如要实现更多复杂的操作可通过增加一些译码电路来实现。

2．增量方式来控制微代码的运行顺序，每一条指令的微程序连续存放在微指令存储器连续的单元中。

3．每一指令的微程序的入口地址是通过对指令操作码的编码来形成的。

在本系统指令码最长为8位，那么最多可形成256条指令。

4．在微程序存储器的0单元存放取指指令，在启动时微地址寄存器清0，执行取指指第1页共4页令。

5．每一段微程序都以取指指令结束，以取得下一条指令。

6．在本系统内，MLD为置微地址的控制信号，MCK为工作脉冲。

当MLD＝0、MCK有上升沿时，把MD0～MD7的值作为微程序的地址，打入微地址寄存器。

当MLD＝1、MCK有上升沿时，微地址计数器自动加1。

图2微程序控制单元原理图三、使用环境第2页共4页计算机组成原理实验箱四、实验步骤（一）准备工作1．将MD0～MD7、MLD接入二进制开关上，将MCK、MOCK分别接入脉冲单元上的PLS1、PLS2上。

请按下表接线信号定义接入开关位号MCKPLS1孔MOCKPLS2孔MD0H0孔MD1H1孔MD2H2孔MD3H3孔MD4H4孔MD5H5孔MD6H6孔MD7H7孔MLDH23孔2．启停单元中的停止按钮，置实验机为停机状态。

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42PC→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42CI3~0：1110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43CI3~0：1110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。

计算机组成原理实验报告题目：微程序控制器实验一、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E2PROM，具有掉电保护功能，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(B) 微指令格式微指令字长共24位,其控制位顺序如图所示。

图11 微指令格式A字段B字段C字MA5—-MA0为A，B，C为三个译码字段，分别由三个C字段中的P（1)是测试字位。

,从而实现微程序的顺序、分支、循环运。

图中I7一I2为指令寄存器的第7-—2位输出，SE5—SE0为微程序控制器单元微地址锁存器的强置端输出.(C）二进制代码表二进制微代码表将全部微程序按照指令格式变成二进制微代码可得上表（二）实验内容1.按照实验接线图连接好实验线路，并且检查线路，确保无误。

计算机组成原理实验报告-微控制器实验名称：微控制器指令执行和程序设计实验目的：通过学习微控制器的指令执行和程序设计，掌握微控制器的基本编程方法和应用，提高对计算机组成原理的理解和实践能力。

实验内容：1. 学习单片机的基本组成和工作原理。

2. 学习单片机的指令系统，包括指令的种类、格式和执行方法等。

3. 掌握微控制器的编程方法和程序设计，包括汇编语言程序的组织结构、程序设计流程和调试方法等。

4. 实现简单的单片机应用程序，如数码管显示、LED闪烁和按键控制等。

实验步骤：1. 学习单片机的基本组成和工作原理，包括CPU、存储器和外设等。

2. 学习单片机的指令系统，掌握指令的种类、格式和执行方法等。

3. 掌握微控制器的编程方法和程序设计，包括汇编语言程序的组织结构、程序设计流程和调试方法等。

4. 实现数码管分别显示“1234”和“5678”的程序，利用延时程序使数码管的显示具有一定观赏性。

5. 分别实现LED1和LED2交替闪烁和同时闪烁的程序。

6. 实现按键控制LED1和LED2闪烁的程序，即按键1按下，LED1开始闪烁，按键2按下，LED2开始闪烁，再按一下同样的按键，LED停止闪烁。

实验结果：本次实验中，我们成功地完成了上述实验步骤。

实现了数码管显示“1234”和“5678”，同时实现了LED1和LED2交替闪烁、同时闪烁和按键控制闪烁的程序。

在实现过程中，我们用到了比较多的汇编指令，比如MOV、ADD、SUB等。

另外，我们也学习了调试程序的方法，如单步执行、断点设置和寄存器查看等。

通过本次实验，我们更深入地理解了微控制器的指令执行和程序设计，同时也提高了自己的动手实践能力。

计算机组成原理实验报告——微程序控制器实验1.一. 实验目的:2.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。

3.深入理解计算机微程序控制器的功能与组成原理4.深入学习计算机各类典型指令的执行流程5.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6.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GAL20V83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2位SSH, 用于控制产生运算器最高, 最地位（和积存器）移位输入信号②对内存储器I/O和接口部件, 控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号, 共3位, 即MRW③对CPU内部总线数据来源的控制, 主要通过3位编码标记为DCD, 来选择把哪一组数据发送到内部总线（IB）上。

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。

微程序控制器组成实验报告微程序控制器组成实验报告一、引言微程序控制器是计算机中的重要组成部分，它负责解析指令并控制计算机的各个部件进行相应操作。

本实验旨在通过实际操作，深入了解微程序控制器的组成和工作原理。

二、实验目的1. 理解微程序控制器的基本概念和工作原理；2. 掌握微程序控制器的组成结构；3. 实践使用微程序控制器进行指令解析和控制。

三、实验原理微程序控制器由控制存储器和控制逻辑组成。

控制存储器中存储了一系列微指令，每个微指令对应一条机器指令的执行步骤。

控制逻辑根据当前指令的操作码，从控制存储器中读取相应的微指令，并根据微指令的控制信号控制各个部件的操作。

四、实验步骤1. 搭建实验平台：将微程序控制器与计算机主板相连，并连接相应的输入输出设备；2. 下载微程序控制器的控制存储器：将预先编写好的微指令存储到控制存储器中；3. 编写控制逻辑：根据机器指令的操作码，编写相应的控制逻辑，实现指令的解析和控制；4. 运行实验：通过输入指令，观察微程序控制器的工作情况，验证控制逻辑的正确性。

五、实验结果与分析在实验中，我们成功搭建了微程序控制器的实验平台，并下载了相应的微指令。

通过输入不同的指令，我们观察到微程序控制器能够正确解析指令并控制计算机的各个部件进行相应操作。

这证明了我们编写的控制逻辑是正确的。

六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制器的组成和工作原理。

微程序控制器通过控制存储器中的微指令，实现了对机器指令的解析和控制。

掌握了微程序控制器的基本原理后，我们能够编写相应的控制逻辑，实现自定义的指令解析和控制功能。

七、实验心得本次实验让我对微程序控制器有了更深入的了解。

通过亲自搭建实验平台和编写控制逻辑，我深刻体会到微程序控制器在计算机中的重要作用。

同时，实验过程中也遇到了一些问题，但通过不断尝试和调试，最终解决了这些问题，提高了自己的实践能力。

八、展望微程序控制器作为计算机的核心组件之一，具有广泛的应用前景。