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1、
計算機科學(xué)與技術(shù)系
實 驗 報 告
專業(yè)名稱 計算機科學(xué)與技術(shù)
課程名稱 計算機組成與結(jié)構(gòu)
項目名稱 微程序控制器實驗
班 級
學(xué) 號
姓 名
同組人員 無
實驗日
2、期 2015-11-11
一、實驗?zāi)康?
1.掌握微程序控制器的組成原理；
2.掌握微程序的編制、寫入、觀察微程序的運行情況。
二、實驗邏輯原理圖與分析
2.1 實驗邏輯原理圖及分析
微程序控制器的基本任務(wù)是完成當前指令的翻譯和執(zhí)行，即將當前指令的功能轉(zhuǎn)換成可以控制硬件邏輯部件工作的微命令序列，以完成數(shù)據(jù)傳輸和各種處理操作。它的執(zhí)行方法就是將控制各部件動作的微命令的集合進行編碼，即將微命令的集合仿照機器指令一樣，用數(shù)字代碼的形式表示，這種表示稱為微指令。這樣就可以用一個微指令序列表示一條機器指令，這種微指令序列稱為微程序。微程序存儲在一種
3、專用的存儲器中，該存儲器稱為控制存儲器，如圖所示：
微程序控制器組成原理框圖
控制器是嚴格按照系統(tǒng)時序來工作的，因而時序控制對于控制器的設(shè)計是非常重要的，從前面的實驗可以很清楚地了解時序電路的工作原理。本實驗所用的時序單元來提供，分為四拍TS1、TS2、TS3、TS4。
在微程序控制器的組成中，控制器采用3片2816的E^2PROM，具有掉電保護功能，微命令寄存器18位，用兩片8D觸發(fā)器（273）和一片4D（175）觸發(fā)器組成。為地址寄存器6位，用三篇正沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器（74）組成，他們帶有清“0”端和預(yù)置端。在不判別測試的情況下，T2時刻打入微地址寄存器的內(nèi)容即為嚇一條微指令地址
4、。當T4時刻驚醒測試判別式，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負脈沖通過強置端將某一觸發(fā)器置為“1”狀態(tài)，完成地址修改。
3、 數(shù)據(jù)通路圖及分析 (畫出數(shù)據(jù)通路圖并作出分析)
本實驗安排了四條機器指令，分別為ADD（00000000）、IN（00100000）、OUT（00110000）和HLT（01010000），括號中為各指令的二進制代碼，指令格式如下：
助記符
機器指令碼
說明
IN
0010 0000
IN->RO
ADD
0000 0000
RO+RO->RO
OUT
0011 0000
RO->OUT
HLT
0101 0000
停機
試驗中機器指令
5、由CON單元的二進制開關(guān)手動給出，其余單元的控制信號均由微程序控制器自動產(chǎn)生，為此可以設(shè)計出相應(yīng)的數(shù)據(jù)通路圖，如下圖所示：
數(shù)據(jù)通路圖
幾條機器指令對應(yīng)的參考微程序流程圖如下圖所示。圖中一個矩形方框表示一條微指令，方框中的內(nèi)容為噶指令執(zhí)行的微操作，右上角的數(shù)字是該條指令的為地址，右下角的數(shù)字是該條指令的后續(xù)微地址，所有為地址均用16進制表示。向下的箭頭之處了下一條要執(zhí)行的指令。P<1>為測試字，根據(jù)條件使微程序產(chǎn)生分支。
微程序流程圖
將全部微程序按微指令格式變?yōu)槎M制代碼，可得到表中的二進制代碼表：
地址
十六進制
高五位
S3—S0
A字段
B字段
C字
6、段
MA5-MA0
00
00 00 01
00000
0000
000
000
000
000001
01
00 70 70
00000
0000
111
000
001
110000
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
00000
0000
011
000
0
7、00
000001
33
28 04 01
00000
0000
000
010
000
000001
35
00 00 35
00000
0000
000
000
000
110101
四、實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果分析
4.1 實驗結(jié)果數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)分析如圖所示
當前為指令的地址是00，下一條微指令地址是01
當前指令地址是01H，數(shù)據(jù)是007070H，通過數(shù)據(jù)的后6位知道下條指令地址為30，此條指令表示為CON->IR中，寫入機器指令碼
寫入機器指令碼到IR中，機器指令碼為00100000，實現(xiàn)IN->R0。當前指令地址
8、是32H,下一地址是01H，實現(xiàn)了IN->R0
微指令實現(xiàn)R0->A，因為這條微指令已經(jīng)實現(xiàn)，所以圖中的當前指令地址為上一條指令的下一條地址，上一條微指令地址30H，當前微指令地址為04H
微指令實現(xiàn)R0->B，因為這條微指令已經(jīng)實現(xiàn)，所以圖中的當前指令地址為上一條指令的下一條地址，上一條微指令地址04H，當前微指令地址為05H
微指令實現(xiàn)A+B->R0，因為這條微指令已經(jīng)實現(xiàn)，所以圖中的當前指令地址為上一條指令的下一條地址，上一條微指令地址05H，當前微指令地址為01H
機器指令碼為30H，R0->OUT,所以要跳到地址為30H
9、 微指令實現(xiàn)R0->OUT，因為這條微指令已經(jīng)實現(xiàn)，所以圖中的當前指令地址為上一條指令的下一條地址，上一條微指令地址33H，當前微指令地址為01H
注：如果需要停機就輸入01010000機器指令碼
五、實驗問題分析、思考題與小結(jié)
5.1實驗問題分析
實驗要完整無錯誤的進行，首先要確保實驗接線圖連線的正確性才能確保在進行實驗時數(shù)據(jù)通路流向以及數(shù)據(jù)的的正確性，這樣才能到達實驗的目的；在進行實驗過程中需要理解每一步驟的原因，也加強自己的理解性和掌握程度；實驗前要理解實驗原理,以便于提高實驗效果速率。
5.2思考題
⑴ 當前微指令的微地址是多少？
答：
10、 ⑵ 當前微指令的下地址是多少？
答：
⑶ 當前微指令有幾個微命令有效？
答：
⑷ 當前微指令實現(xiàn)了什么數(shù)據(jù)通路？
答：
⑸ 當前微指令實現(xiàn)了什么功能？
答
⑹ 當前微指令是哪條機器指令的微程序？
答：
⑺ 當前微指令是哪條機器指令的微程序，該機器指令有幾條微指令？
答：
5.3 小結(jié)
本次實驗是微程序控制器，剛開始可能是真的不懂該實驗要干什么，對一些知識點很陌生，完全不知道怎么下手，后來通過老師和同學(xué)的幫助，慢慢知道了實驗的目的。難怪別人都說計算機組成原理不懂的通過做實驗也就明白了。當然，在學(xué)習(xí)實驗之前，
11、預(yù)習(xí)是一定要的，這樣更能掌握實驗的主要部分，以及操作流程，也能讓自己很快的上手，達到老師布置給我們的任務(wù)。還有一次實驗就要結(jié)束了，希望自己能夠做到更好。
得分（百分制）
實驗報告分析評價
課程名稱
計算機組成與結(jié)構(gòu)
班 級
實驗名稱
微程序控制器實驗
時 間
2015-11-11
實驗報告情況分析：
實驗報告分為五大部分：實驗?zāi)康模粚嶒炦壿嬙韴D與分析；數(shù)據(jù)通路圖及分析；實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果分析；實驗問題分析、思考題與小結(jié)。其主要核心部分在第四節(jié)：實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果分析，包含了實驗的操作流程及數(shù)據(jù)的結(jié)果分析。當然，其他部分
12、也介紹了實驗?zāi)康?，原理及實驗步驟，并且加了一些原理圖使其更好地理解。
在實驗報告最后還添加了實驗問題分析、思考題與小結(jié)部分，介紹了在實驗過程中自己遇到的問題及注意事項；思考題則是考察自己對本實驗的掌握情況等問題。
經(jīng)驗總結(jié)及進一步改進措施：
本次實驗是微程序控制器，剛開始可能是真的不懂該實驗要干什么，對一些知識點很陌生，完全不知道怎么下手，后來通過老師和同學(xué)的幫助，慢慢知道了實驗的目的。難怪別人都說計算機組成原理不懂的通過做實驗也就明白了。當然，在學(xué)習(xí)實驗之前，預(yù)習(xí)是一定要的，這樣更能掌握實驗的主要部分，以及操作流程，也能讓自己很快的上手，達到老師布置給我們的任務(wù)。還有一次實驗就要結(jié)束了，希望自己能夠做到更好。
微程序控制器 實驗報告
