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实验四 微程序控制器实验

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南京工程学院

计算机工程学院

计算机组成与结构实验报告书

实验学生班级 K网络工程121

实验学生姓名 王云峰

学 号 240121525

实 验 地 点 信息楼A115

实验四 微程序控制器实验

同组同学 李翔240121515朱赛杰240121533 实验日期 12月11日

实验仪器号 TEC-XP+14S022

一、 实验目的

1. 掌握微程序控制器的组成及工作过程，初步掌握TEC-XP+机的数据通路。

2. 理解动态微程序设计的概念，初步掌握在TEC-XP+机上设计及实现新指令的步骤。

3. 从指令的微操作序列层次上理解指令的执行过程，明确指令的格式及寻址方式，初步掌握TEC-XP+机微指令的格式及各字段的含义。

二、实验内容

1. 理解基本指令（ADC、LDRA、CALR）的格式、数据通路、微程序流程和微指令各字段的含义，使用手拨开关输入机器指令，在单步运行方式下，观察和记录实现各指令的微码；

2. 理解扩展指令（ADC、LDRA、CALR）的格式、数据通路、微程序流程和微指令各字段的含义，使用手拨开关输入机器指令，在单步运行方式下，观察和记录实现各指令的微码；

3. 设计验证程序，验证扩展指令(ADC、LDRA、CALR）并记录验证结果。

三、实验步骤与结果

1. 设计新指令步骤

(1).明确指令格式及功能

(2).数据通路

(3).画微程序流程图

(4).微程序代码化---微码

(5).将微码加载到微控存中

(6).验证

2. 运行结果

【1】选择基本指令的A 组指令中的ADD指令，观察其节拍流程

<1>置拨动开关SW=00000000 00000001；（表示指令ADD R0，R1 ）

<2>按RESET按键；指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮），其它 灯全灭；

<3>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址和下址的指示灯全灭；（本拍 完成公共操作0→PC、DI#=0）

<4>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 1110 0000，微址指示灯显示0000

0001，下址 的指示灯全灭；（本拍完成公共操作PC→AR、PC+1→PC）

1

<5>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 1110 0000，微址指示灯显示0000

0010，下址 的指示灯全灭；（本拍完成公共操作MEM→IR）

<6>以上三步为公共操作，其它指令同；

<7>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0010 0000，微址指示灯显示0000

0011，下址 的指示灯显示0000 0100；（本拍完成/MAP操作功能）

<8>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0000，微址指示灯显示0000

0100，下址 的指示灯显示0011 0000 (本拍执行ADD指令，DR←DR+SR操作)。

<9>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0010，微址指示灯显示0011

0000，下址 的指示灯显示0011 1010；（本拍完成STR→Q、CC#=INT#公共操作功能）

<10>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0000，微址指示灯显示0011

0001，下址 的指示灯显示0000 0010；(本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#=0的公共操作功能)

/MIO/WE I2-0 I8-6 I5-3 B A SST SSH

SCI DC2

2-0 DC1

2-0

(2) 100 001 011 001 0101 0101 000 001 111 000

(3) 100 001 011 001 0101 0101 000 001 111

000

(4) 100 011 010 000 0101 0101 000 001 011 110

(5) 001 000 000 001 0000 0000 000 000 001 000

(7) 100 000 001 000 0000 0000 000 000 000 000

(8) 100 001 011 000 0000 0001 001 000 000 000

(9) 100 111 000 000 0000 0000 000 000 000 011

(10) 100 011 010 000 0101 0101 000 001 011 110

微地址 顺+下址

序 /MIO I2-0 I8-6 I5-3 B A SST SSH DC2 DC1 /WE

SCI 2-0 2-0

00H 00H

00H 100 001 011 001 0101 0101 000 001 111 000

00H 00H

E0H 000 111 001 0101 0101 000 001 011 100 001

01H 00H

E0H 001 000 011 110 000 100 011 010 0101 0101

02H 00H

E0H 000 001 0000 001 000 000 001 0000 000 000

03H 04H 20H 000 0000 000 000 000 000 000 100 001 0000

04H 30H 30H 000 000 001 0000 011 100 001 000 0001 000

30H 3AH

32H 000 000 011 000 0000 0000 000 000 111 100

31H 02H 30H 011 100 011 001 000 0101 0101 000 010 110

2

【2】选择基本指令的B 组指令中的MVRD指令，观察其节拍流程

<1>置拨动开关SW=10001000 00000000；（表示指令MVRD）

<2>按RESET按键； 指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮），其 它灯全灭；

<3>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 1110 0000，微址和下址的指示灯全灭；

<4>按 START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 1110 0000，微址指示灯显示0000 0001，下址的指示灯全灭；

<5>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 1110 0000，微址指示灯显示0000 0010，下址 的指示灯全灭；

<6>以上三步为公共操作，其它指令同。

<7>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0010 0000，微址指示灯显示0000

0011，下址

的指示灯显示0001 1101；

<8>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0000，微址指示灯显示0001

1101，下址 的指示灯显示0001 1100；（本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#=0操作）

<9>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0000，微址指示灯显示0001

1100，下址 的指示灯显示0011 0000；（本拍完成MEM→DR、CC#=0操作）

<10>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0010，微址指示灯显示0011 0000，下 址的指示灯显示0011 1010；（本拍完成STR→Q、CC#=INT#操作）

<11>按START按键； 指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0000，微址指示灯显示0011 0001，下 址的指示灯显示0000 0010；（本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#=0的公共操作功能）

/MIO/WE I2-0 I8-6 I5-3 B A SST SSH

SCI DC2

2-0 DC1

2-0

（2） 100 001 011 011 0101 0101 000 001 111 000

（3） 100 001 011 001 0101 0101 000 001 111 000

（4） 100 011 010 000 0101 0101 000 001 011 110

（5） 001 000 011 000 0000 0000 000 000 001 000

（7） 100 000 001 000 0000 0000 000 000 001 000

（8） 100 011 010 000 0101 0101 000 001 011

000

（9） 001 111 011 000 0000 0000 000 000 000 000

(10) 100 111 000 000 0000 0000 000 000 000 011

(11) 100 011 010 000 0101 0101 000 001 011 110

微地址 顺序+下址 /MIO I2-0 I8-6 I5-3 B A

SST SSH DC2 DC1 /WE

SCI 2-0 2-0

00H 00H 00H 100 001 011 001 0101 0101 000 001 111 000

00H 00H E0H 100 001 011 001 0101 0101 000 001 111 000

01H 00H E0H 100 011 010 000 0101 0101 000 001 011 110

02H 00H E0H 001 000 000 001 0000 0000 000 000 001 000

3

03H 1DH 20H 000 000 001 000 0000 0000 000 100 000 001

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计算机组成原理 微程序控制器实验

计算机组成原理 微程序控制器实验

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；

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报告微程序控制器实验

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；

微程序控制器_实验报告

微程序控制器_实验报告

微程序控制器_实验报告

本次实验使用的是微程序控制器，主要涵盖了微程序控制器的概念、微指令的设计、微指令的执行以及测试和调试方法等。

首先，我们需要了解什么是微程序控制器。微程序控制器是一种专门用于控制计算机操作的控制器，其中的微指令由微程序控制器产生。微程序控制器的主要优点是提高了计算机系统的可控性和可编程性，可避免在操作过程中出现复杂的电路切换。

在实验中，我们主要是操作微指令的设计和执行。微指令需要根据指令的类型以及相应的操作码进行设计，确保计算机能够正确地执行指令。在设计微指令过程中，我们要考虑到指令执行时需要进行的操作、信号的传递以及各个部分之间的协调。

在微指令设计完成后，需要进行微指令的执行。微指令执行的过程也是十分关键的，这需要对微指令的执行顺序进行精密设计以保证整个计算机发挥最大的性能。实验中我们了解了基本的微指令执行步骤，包括状态存储器、微指令计数器、微指令发生器以及微指令存储器等。

除了微指令设计和执行外，测试和调试也是实验中比较重要的步骤。这一步骤旨在确保整个计算机系统能够正常运行，同时也可以在测试过程中发现和纠正存在的错误。在测试过程中，我们需要编写测试程序，通过输入不同的指令类型和操作码来测试微指令是否能够正确地执行。在调试过程中，我们需要通过检查微指令执行的每个步骤，找到代码中存在的错误并进行修正，以保证计算机的正常运行。

在实验中，学习了微程序控制器的基本知识，包括微指令的设计和执行以及测试和调试方法。这些知识对于计算机专业的学生非常重要，可以帮助他们深入了解计算机系统的运行原理及其基本结构。同时也可以为今后的工作和研究提供基础知识和经验。

机器指令执行

机器指令执行

实验四 微程序控制器设计实验

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6所示。

图6 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 =