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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：

微指令由下地址字段及控制字段组成.TH—UNION教学机的微指令格式如下:

下地址CI30SCCMRWI8-I0B口A口SSTSSHSCIDC2DC1

其中高八位为下地址字段.其余各位为控制字段.

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

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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MRW

③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。

④对几个特定的积存器接受输入的控制，也通过了编码C标记为D（2），用来选择允

许哪个积存器接受送个它的一组数据。

四.实验内容：

1.基本实验：观察基本指令的微码

2扩展实验：运用扩展指令，输入程序，并运行

五．综合作业：

设计一条新指令，该指令的功能是把用绝对地址表示的内存单元ADDR的内容与一个寄

存器的内容相加，结果存到ADDR中，即：

[ADR][ADR]+SR

注意：操作码选用：从1A（H）~1F（H）之间选择一个使用；

微地址选：从28（H）开始~2F（H）

操作步骤：

操作功微址下址CI3~0SCC3~MRI2~0I8~6I5~3B口A口SSTSSHDC2DC1功能

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