计算机组织与体系结构实验微程序控制器实验..doc

中国矿业大学计算机学院实验报告 课程名称 计算机组织与体系结构 实验名称 实验三 微程序控制器实验 班级 姓名 学号 实验日期 2013.1.11 实验报告要求：1.实验目的 2.实验内容 3.实验步骤 4.运行结果 5、.实验体会 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。 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 2-1-1 所示。 图 2-1-1 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，本实验所用的时序由时序单元来提供，分为四拍 TS1、TS2、TS3、TS4，时序单元的介绍见附录 2。 微程序控制器的组成见图2-1-2，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（273）和一片 4D（175）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（74）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。 图 2-1-2 微程序控制器原理图 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，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。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，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；再由 IN 单元开关给出该控存单元数据的高 8 位，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。此时被编辑的控存单元地址会自动加 1（01H），由 IN 单元开关依次给出该控存单元数据的低 8 位、中 8 位和高8 位配合每次开关 ST 的两次按动，即可完成对后续单元的编辑。 编辑完成后需进行校验，以确保编辑的正确。以校验 00H 单元为例，对于控制存储器进行校验的具体操作步骤如下：首先将 KK1 拨至‘停止’档、KK3拨至‘校验’档、KK4 拨至‘控存’档、KK5拨至‘置数’档。由CON单元的SD05——SD00开关给出需要校验的控存单元地址（000000），连续两次按动开关 ST，MC 单元指示灯 M7——M0 显示该单元低 8 位数据；KK5 拨至‘加 1’档，再连续两次按动开关 ST，MC