微程序控制器的组成与微程序设计实验.doc

实 验 报 告 课程名称： 计算机组成原理 实验项目名称：微程序控制器的组成与微程序设计实验 实验时间： 班级： 姓名： 学号： 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。 3、为整机实验打好基础。 实 验 环 境: ZY15Comp12BC计算机组成原理教学实验系统一台 实 验 原 理: 实验所用的时序电路原理可以参考时序实验，时序电路的内部线路已经连好了（时序电路的CLR已接到实验板中下方的CLR清零开关上）。 1、微程序控制电路 微程序控制器的组成见图1-13。其中控制存储器采用3片AT28C16 E2PR0M，具有掉电保护功能。微命令寄存器18位，用两片8D触发器（74LS273）和一片4D（74LS175）触发器组成。微地址寄存器6位，用三片上升沿触发的双D触发器（74LS74）组成，它们带有清“0”端和置“1”端。在不进行判别测试的情况下，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时刻进行判别测试时，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设置为“1”状态，完成地址修改。 在该实验电路中，在控制台单元有一个编程开关PROGKEY，它具有三种状态：WRITE（编程）、READ（校验）、RUN（运行）。当处于“校验状态”时，实验者可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器AT28C16中。当处于“编程状态”时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于“运行状态”时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门74LS245，目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址显示灯。 2、微指令格式 微指令字长24位，其控制位顺序如下： 表1-4 微指令结构图 微程序 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15~13 12~10 9~7 6~1 控制信号 S3 S2 S1 S0 M CN RD M17 M16 A B P UA5~UA0 A字段 B字段 P字段 15 14 13 控制信号 12 11 10 控制信号 9 8 7 控制信号 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRI 0 0 1 RS_G 0 0 1 P1 0 1 0 LDDR1 0 1 0 RD_G 0 1 0 P2 0 1 1 LDDR2 0 1 1 RI_G 0 1 1 P3 1 0 0 LDIR 1 0 0 299_G 1 0 0 P4 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU_G 1 0 1 AR 1 1 0 LDAR 1 1 0 PC_G 1 1 0 LDPC 其中uA5一uA0为6位的后续微地址，A、B、P为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。P字段中的Pl一P4是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。B字段中的RS_G、RD_G、RI_G分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码。 M17M16 00 01 10 11 选中的外设 Y0 Y1 Y2 Y3 实 验 内 容 及 过 程: 1、图1-14为几条机器指令对应的参考微程序流程图，将全部微程序按微指令格式变成二进制代码，可得到表1-5的二进制代码表。 表1-5 微程序时序控制实验二进制代码表 微 地 址 S3~S0 M CN RD M17~M16 A B P uA5~uA0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 02 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0