成績：實驗報成績：指導教師〔簽名〕：課程名稱：計算機組成原理指導教師〔簽名〕：實驗工程名稱：微程序控制器的組成與微程序設計實驗實驗時間：班級：姓名：學號：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。3、為整機實驗打好根底。實驗環境:ZY15Comp12BC計算機組成原理教學實驗系統一臺實驗原理:實驗所用的時序電路原理可以參考時序實驗，時序電路的內部線路已經連好了〔時序電路的CLR已接到實驗板中下方的CLR清零開關上〕。1、微程序控制電路微程序控制器的組成見圖1-13。其中控制存儲器采用3片AT28C16E2PR0M，具有掉電保護功能。微命令存放器18位，用兩片8D觸發器〔74LS273〕和一片4D〔74LS175〕觸發器組成。微地址存放器6位，用三片上升沿觸發的雙D觸發器〔74LS74〕組成，它們帶有清“0〞端和置“1〞端。在不進行判別測試的情況下，T2時刻打入微地址存放器的內容即為下一條微指令地址。當T4時刻進行判別測試時，轉移邏輯滿足條件后輸出的負脈沖通過強置端將某一觸發器設置為“1〞狀態，完成地址修改。在該實驗電路中，在控制臺單元有一個編程開關PROGKEY，它具有三種狀態：WRITE〔編程〕、READ〔校驗〕、RUN〔運行〕。當處于“校驗狀態〞時，實驗者可根據微地址和微指令格式將微指令二進制代碼寫入到控制存儲器AT28C16中。當處于“編程狀態〞時，可以對寫入控制存儲器中的二進制代碼進行驗證，從而可以判斷寫入的二進制代碼是否正確。當處于“運行狀態〞時，只要給出微程序的入口微地址，那么可根據微程序流程圖自動執行微程序。圖中微地址存放器輸出端增加了一組三態門74LS245，目的是隔離觸發器的輸出，增加抗干擾能力，并用來驅動微地址顯示燈。2、微指令格式微指令字長24位，其控制位順序如下：表1-4微指令結構圖微程序24232221201918171615~1312~109~76~1控制信S3S2S1S0MCNRDM17M16ABPUA5~UA0A字段B字段P字段151413控制信號121110控制信號987控制信號000000000001LDRI001RS_G001P1010LDDR1010RD_G010P2011LDDR2011RI_G011P3100LDIR100299_G100P4101LOAD101ALU_G101AR110LDAR110PC_G110LDPC其中uA5一uA0為6位的后續微地址，A、B、P為三個譯碼字段，分別由三個控制位譯碼出多位。P字段中的Pl一P4是四個測試字位。其功能是根據機器指令及相應微代碼進行譯碼，使微程序轉入相應的微地址入口，從而實現微程序的順序、分支、循環運行。AR為算術運算是否影響進位及判零標志控制位，其為零有效。B字段中的RS_G、RD_G、RI_G分別為源存放器選通信號、目的存放器選通信號及變址存放器選通信號，其功能是根據機器指令來進行三個工作存放器R0、R1及R2的選通譯碼。M17M1600011011選中的外設Y0Y1Y2Y3實驗內容及過程:1、圖1-14為幾條機器指令對應的參考微程序流程圖，將全部微程序按微指令格式變成二進制代碼，可得到表1-5的二進制代碼表。表1-5微程序時序控制實驗二進制代碼表微地址S3~S0MCNRDM17~M16ABPuA5~uA0000000000110000001000100000100000001111011011000001002000000001100000001001000030000000011100000000001000400000000101100000000010105000000011010001000000110061001010110011010000000010700000000111000000000110110000000000001000000000001110000000111101101100000111200000001111011011000011113000000011110110110001110140000000111101101100101101500000010100000100000000116000000001110000000001111170000000010100000000101012000000001111011011001001021000000011110110110010100220000000010100000000101112300000001100000000000000124000000000010000000011000250000011100001010000000012600000000110100011000000127000001110000101000010000300000011010001010000100012、信號單元的撥碼開關B1的T1、T2置為“1”狀態，微控制器單元撥碼開關B5的MS5、MS4、MS3、MS2、MS1、MS0置為“1”狀態，開關單元的B11的各個信號置為“3、觀察微程序控制器的工作原理：〔1〕編程A、將控制臺單元的編程開關PROGKEY撥到“WRITE〞〔編程〕狀態。B、將實驗板上控制臺單元中的SP03撥到“STEP〞，SP04撥到“RUN〞狀態。C、用開關單元的二進制撥位開關SQ15—SQ10設置微地址UA5—UA0的地址。D、在微控制器單元的撥位開關SM24—SM01上設置微代碼，24位開關對應24位顯示燈，開關量為“1”時燈亮，開關量為“0E、啟動時序電路〔按動控制臺單元的SP02〔START〕觸動開關〕，即將微代碼寫入到E2PR0M28C16的相應地址對應的單元中。F、將表1-5的微代碼寫入AT28C16。〔2〕校驗A、將控制臺單元的編程開關PROGKEY撥到“READ〞〔校驗〕狀態。B、將實驗板控制臺單元中的SP03開關撥到“STEP〞狀態，SP04開關撥到“RUN〞狀態。C、用開關單元的二進制撥位開關SQ15—SQ10設置要檢驗的微地址UA5-UA0。D、按動控制臺單元的SP02〔START〕觸動開關，啟動時序電路，讀出微代碼，觀察微控制器單元的顯示燈LM24－LM01的狀態〔燈亮為“1”，滅為“0”〕，檢查讀出的微代碼是否與寫入的相同。如果不同，那么將控制臺單元的編程開關PROGKEY撥到實驗結果及分析：比方說對ADD操作地址的變化流程是01021011030405060101：PC-AR02：RAM-BUSBUS-IR10:PC-ARPC+103:RAM-BUSBUS-AR04:RAM-BUSBUS-DR205:R0-DR106:DR1+DR2-R0微地址S3~S0MCNRDM17~M16ABPuA5~uA001000000011110110110000010020000000011000000010010001000000000000100000000000111000000011110110110000011030000000011100000000001000400000000101100000000010105000000011010001000000110061001010110011010000000010100000001111011011000001001：PC-AR