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微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf
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微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf微程序控制器组与微程序设计方案实验报告.pdf
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数学学院实验报告
课程名称:计算机组成原理
实验项目名称:微程序控制器组成与微程序设计实验
成绩:
一、 实验目的
指导老师
(
签名
)
:
(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。
二、 实验设备与器件
PC
机一台,
TD-CMA
实验系统一套。
三、 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
为 控制存储器
,
微程序控制器原理框图如图
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
3-2-1
所示。
图 3-2-1 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
3-2-2
,其中控制存储器采用
3
片
2816
的
E
2
PROM
,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,
微地址寄存器的内容 即为下一条微指令地址。当
T2
时刻打入
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。
第
1
页共
10
页
Qb5 2253b5
C
G 544OU7
J
- -
L
R
I LC
I TS
CPDL
>4 <P
>3 <P
>2 <P
>1 <P
BCP
BPS
BIR
BDR
BSR
BULA
R DL
RADL
DAOL
PSDL
i RDL
BDL
ADL
0S
1S
2S
3S
MO
DR
RW
ATN
3 2M
-G 5HZSUSZ
图 3-2-2 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
验平台提供了便利的手动操作方式。以向
(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
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
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
KK1
拨至‘停止’档、
8
位(
00010001
),连
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
第
2
页共
10
页
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(
00010001
)。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(
00100010
),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(
00100010
);再 由
IN
单元开关给出 该控存单元数据的高
8
位(
00110011
),连续两次按
动开关
ST
,完成对该控存单元高
的控存单元地址会自动加
8
位数据的修改此时
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
MC
单元的指示灯
MA5 —— MA0
显示当前地址(
000000
),
M23 —— M16
显示当前数据(
00110011
)。此 时被编辑
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。
CON 单元置地址
(000000 )
IN 单元置数据低 8 位
(00010001 )
‘SD05-SD00 = 000000、
■
■
IN 单元置数据中 8 位
(00100010 )
■
■
IN 单元置数据高 8 位
(00110011 )
IN = 00010001
KK1 =停止
KK3 =编程
KK4 =控存
KK5 =置数
\
ST
=
/ \
/ \
IN = 00100010
KK1 =停止
KK3 =编程
KK4 =控存
KK5 =力 M
IN = 00110011
KK1 =停止
KK3 =编程
KK4 =控存
KK5 =加 1 \
ST
nn /
nn /
=nn
/
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(
00010001
) ;
KK5
拨至’加
1
'档,再 连续两次按动
开关
ST
,
MC
单元指示灯
M15
――
M8
显示该单元中
8
位数据(
00100010
);再连续两次按 动开关
ST
,
MC
单元指示
灯
M23
――
M16
显示该单元高
8
位数据(
00110011
)。再连续两次按动开关
ST
, 地址加
1
,
MC
单元指示灯
M7
――
M0
显示
01H
单元低
8
位数据。 如校验的微指令出错,则返回输入操 作,修改该单元的数据后再进行校验,直至确认输入的
微代码全部准确无误为止,完成对微指令的输入。
CON
单元置地址
(000000 )
MC
单元
M7
—
M0
显示数
据
MC
单元
M15
—
MJ
显示
(00100010 )
数
据中
8
位
MC
单元
M23- M16
1
示数据
高
8
位
(00110011 )
中
8
位
SD05-SD00 = 000000
ML M0 =
00010001
KK1
KK3
KK4
KK5
ST
停止
校验
控存
M15- M8 = 00100010
KK1 =
停止
KK3
=
校验
KK4
=
控存
KK5
=
加
1
ST
=■
M23- M16 = 00110011
KK1 =
停止
KK3
=
校验
KK4
=
控存
KK5
=
加
1
ST
=门厂
位于实验平台
MC
单元左上角一列三个指示灯
地址置数后将开关
作。
微指令字长共
24
位,控制位顺序如表
3-2-1
:
nn
/
置数
MC2
、
MC1
、
MC0
用来指示当前操作的微程序字段, 分
别对应
M23 —— M16
、
M15 —— M8
、
M7
――
M0
。实验平台提供了比较灵活的手动操作方式,比如在上述 操作中在对
KK4
拨至’减
1
'档,则每次随着开关
ST
的两次拨动操作,字节数依次从
操高
8
位到低
8
位递减,减至低
8
位后,再按动两次开关
ST
,微地址会自动减一,继续对下一个单元的
表 3-2-1 微指令格式
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