微程序控制器 實驗報告

計算機科學與技術(shù)系 實 驗 報 告專業(yè)名稱 計算機科學與技術(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 號 姓 名 同組人員 無 實驗日期 2015-11-11 一、實驗目的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E2PROM，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。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IN0010 0000IN->ROADD0000 0000RO+RO->ROOUT0011 0000RO->OUTHLT0101 0000停機試驗中機器指令由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S3S0A字段B字段C字段MA5-MA00000 00 010000000000000000000000010100 70 700000000001110000011100000400 24 050000000000100100000001010504 B2 010000010010110010000000013000 14 040000000000010100000001003218 30 010000000000110000000000013328 04 010000000000000100000000013500 00 35000000000000000000110101四、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 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 當前微指令的微地址是多少？ 答： 當前微指令的下地址是多少？ 答： 當前微指令有幾個微命令有效？ 答： 當前微指令實現(xiàn)了什么數(shù)據(jù)通路？ 答： 當前微指令實現(xiàn)了什么功能？ 答 當前微指令是哪條機器指令的微程序？ 答： 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，在學習實驗之前，預習是一定要的，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：實驗目的；實驗邏輯原理圖與分析；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，其他部分也介紹了實驗目的，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，在學習實驗之前，預習是一定要的，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。