实验五—微程序控制器实验报告

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微程序控制器实验

__计算机__学院___ _专业___ __班__学号_ _____ 姓名______协作者___________ 教师评定_____________ 实验题目_微程序控制器实验_______________________1.实验目的与要求：1.理解时序产生器的原理,了解时钟和时序信号的波形2.掌握微程序控制器的功能.组成知识.3.掌握微指令格式和各字段功能.4.掌握微程序的编制,写入,观察微程序的运行,学习基本指令的执行流程2.实验方案：1.按照各组的要求将二进制代码表的代码输入2.根据微程序流程图将程序通过机器指令执行3.通过手动操作将程序执行完毕3.实验结果分析：通过二进制代码表将微指令输入到RAM当中,并通过机器指令将这些微程序根据流程执行完,以达到执行程序的目的.4.写出你掌握了的控制信号的作用存数(STA)是将数据向RAM里面装入OUT(输出)是将RAM里面的数据取出,通过LED灯的形式显示出来5.结论微指令就是把同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。

将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。

一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。

6.问题与讨论及实验总结在微指令操作时需要将八进制的微地址转化成二进制,而且将它们输入到机器里面,在输入过程令我有时会混淆了一些二进制代码,从而操作出错,不过找到规律后就可以准确无误了.在执行程序时,要注意清零,不然会出错.7.思考选择题：（单选题）１、（ A ）２、（ B）３、（ B ）4、（ A ）5、（ B ） 6 、（ C ） 7、（ B ） 8、（ A ）9、（ A ） 10、（ B ） 11、（ D ）。

微程序控制器原理实验报告

微程序控制器原理实验报告一、引言微程序控制器作为计算机系统的重要组成部分，扮演着指挥和控制计算机操作的关键角色。

本实验报告将对微程序控制器的原理进行探讨，并描述相关实验的设计、步骤、结果和分析。

二、微程序控制器的原理2.1 微程序控制器的概念微程序控制器是一种控制计算机操作的技术，通过将指令集中的每个指令分解为一系列微操作，并以微指令的形式存储在控制存储器中，从而实现指令的执行控制。

2.2 微指令的组成和格式微指令由多个字段组成，每个字段代表一个微操作控制信号。

常见的微指令格式包括微地址字段、条件码字段、操作码字段等。

2.3 微指令的执行过程微指令的执行过程包括指令的取指、译码、执行和写回等阶段。

每个阶段对应微指令的不同部分，通过控制信号的转换和传递，完成相应的操作。

三、微程序控制器的设计与实验3.1 设计思路在进行微程序控制器实验前，需要明确实验的目标和设计思路。

实验通常包括以下几个步骤：确定指令集、确定微指令格式、设计控制存储器、设计控制逻辑电路等。

3.2 实验步骤1.确定指令集：根据实验需求，确定需要支持的指令集。

2.确定微指令格式：根据指令集的要求，设计适合的微指令格式。

3.设计控制存储器：根据微指令格式，设计控制存储器的结构和内容。

4.设计控制逻辑电路：根据微指令的执行过程，设计控制逻辑电路，实现指令的控制和转换。

5.构建实验平台：将设计的控制存储器和控制逻辑电路构建成实验平台，并与计算机系统相连。

6.进行实验：在实验平台上执行指令，观察和记录实验结果。

3.3 实验结果与分析根据实验步骤中的设计和操作，得到了相应的实验结果。

通过比对实验结果和预期效果，可以对微程序控制器的设计和实验进行分析和评估。

四、总结与展望微程序控制器作为计算机系统的关键组成部分，通过微操作的方式实现指令的执行控制。

本实验报告对微程序控制器的原理进行了探讨，并描述了相关实验的设计、步骤、结果和分析。

通过实验，我们深入理解了微程序控制器的工作原理和设计方法。

微程序控制器_实验报告

微程序控制器_实验报告本次实验使用的是微程序控制器，主要涵盖了微程序控制器的概念、微指令的设计、微指令的执行以及测试和调试方法等。

首先，我们需要了解什么是微程序控制器。

微程序控制器是一种专门用于控制计算机操作的控制器，其中的微指令由微程序控制器产生。

微程序控制器的主要优点是提高了计算机系统的可控性和可编程性，可避免在操作过程中出现复杂的电路切换。

在实验中，我们主要是操作微指令的设计和执行。

微指令需要根据指令的类型以及相应的操作码进行设计，确保计算机能够正确地执行指令。

在设计微指令过程中，我们要考虑到指令执行时需要进行的操作、信号的传递以及各个部分之间的协调。

在微指令设计完成后，需要进行微指令的执行。

微指令执行的过程也是十分关键的，这需要对微指令的执行顺序进行精密设计以保证整个计算机发挥最大的性能。

实验中我们了解了基本的微指令执行步骤，包括状态存储器、微指令计数器、微指令发生器以及微指令存储器等。

除了微指令设计和执行外，测试和调试也是实验中比较重要的步骤。

这一步骤旨在确保整个计算机系统能够正常运行，同时也可以在测试过程中发现和纠正存在的错误。

在测试过程中，我们需要编写测试程序，通过输入不同的指令类型和操作码来测试微指令是否能够正确地执行。

在调试过程中，我们需要通过检查微指令执行的每个步骤，找到代码中存在的错误并进行修正，以保证计算机的正常运行。

在实验中，学习了微程序控制器的基本知识，包括微指令的设计和执行以及测试和调试方法。

这些知识对于计算机专业的学生非常重要，可以帮助他们深入了解计算机系统的运行原理及其基本结构。

同时也可以为今后的工作和研究提供基础知识和经验。

计算机组成原理实验exp_5(微程序控制器实验)

实验五微程序控制器实验一实验目的(1) 掌握时序产生器的组成原理。

(2) 掌握微程序控制器的组成原理。

(3) 掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行。

二实验设备TDN －CM ＋＋计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

三实验内容 1）原理实验所用的时序控制电路框图如图9所示，可产生4个等间隔的时序信号TS1--TS4。

其中：φ为时钟信号，由实验台右上方的方波信号源提供，可产生频率及脉宽可调的方波信号。

学生可根据实验自行选择方波信号的频率及脉宽。

图中STEP(单步)、STOP(停机)分别是来自实验板上方中部的两个二进制开关STEP ，STOP 的模拟信号。

START 键是来自实验板上方左部的一个微动开关START 的按键信号。

当STEP 开关为0时(EXEC)，一旦按下启动键，时序信号TSI--TS4将周而复始地发送出去。

当STEP 为1(STEP)时，一旦按下启动键，机器便处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU 周期的时序信号就停机。

利用单步方式，每次只读一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。

另外，当机器连续运行时，如果STOP 开关置“1”(STOP)，也会使机器停机，或使CLR 开关拨至零也可以使时序清零。

时序状态图17。

由于时序电路的内部线路已经连好，所以只需将时序电路与方波信号源连接，即将时序电路的时钟脉冲输入端φ接至方波信号发生器输出端H23，就可产生时序信号TS1--TS4。

时序电路的CLR 已接至实验板左下方的CLR 模拟开关上。

2) 微程序控制电路与微指令格式 (A) 微程序控制电路微程序控制器的组成见图10，其中控制存储器采用3片2816的E 2PROM ，具有掉电保护功能，微命令寄存器18位，用两片8D 触发器(74273)和一片4D(74175)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(7474)组成，它们带有清“0”端和预置端。

微程序控制器实验报告

微程序控制器实验报告微程序控制器实验报告引言微程序控制器是一种常见的计算机控制器，它采用微程序的方式来实现指令的执行。

在本次实验中，我们将学习和探索微程序控制器的工作原理，并通过实验验证其功能和性能。

实验目的本次实验的主要目的是通过设计和实现一个简单的微程序控制器，来深入理解微程序控制器的工作原理和原理图设计。

实验过程1. 设计微指令集在设计微程序控制器之前，首先需要确定微指令集。

微指令集是由一系列微指令组成的，每个微指令对应一个控制信号，用于控制计算机的各个组件的操作。

在本次实验中，我们选择了常见的微指令集，包括存储器读写、算术逻辑运算、数据传输等指令。

2. 设计微指令控制存储器微指令控制存储器是微程序控制器的核心组件，用于存储微指令集。

在本次实验中，我们使用了静态随机存储器（SRAM）来实现微指令控制存储器。

通过将微指令集编码为二进制数，并将其存储在SRAM中的不同地址位置，实现对微指令的存储和读取。

3. 设计微指令解码器微指令解码器用于解析微指令，并产生相应的控制信号。

在本次实验中，我们使用了组合逻辑电路来实现微指令解码器。

通过将微指令的不同位与控制信号相连，实现对微指令的解码和控制信号的生成。

4. 设计微程序计数器微程序计数器用于控制微程序的执行顺序。

在本次实验中，我们使用了计数器和触发器来实现微程序计数器。

通过将微程序计数器的输出与微指令控制存储器的地址输入相连，实现对微指令的顺序读取。

实验结果通过实验，我们成功设计并实现了一个简单的微程序控制器。

在实验中，我们编写了微指令集，并将其存储在微指令控制存储器中。

通过微指令解码器和微程序计数器的协作，我们成功实现了对微指令的解码和执行。

实验结果表明，微程序控制器能够准确地控制计算机的各个组件的操作，并实现指令的执行。

实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制器的工作原理和原理图设计。

微程序控制器作为一种常见的计算机控制器，具有灵活性和可扩展性。

微程序控制实验报告（共10篇）

微程序控制实验报告(共10篇)微程序控制器实验报告计算机组成原理实验报告一、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，观察微程序的运行过程。

二、实验设备：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，称为控制存储器,微程序控制器原理框图如图所示：微程序控制器组成原理框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（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，实验平台提供了便利的手动操作方式。

以向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KK1 拨至‘停止’档、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8 位（00010001），连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），M23——M16 显示当前数据（00110011）。

微程序控制器组成实验

实验五、微程序控制器组成实验一、实验目的1.掌握时序产生器的组成原理。

2.掌握微程序控制器的组成原理。

3.掌握微指令格式的化简和归并。

二、实验设备TEC-4计算机组成原理教学实验仿真系统三、实验电路1．数据通路微程序控制器是根据数据通路和指令系统来设计的。

这里采用的数据通路是在综合前面各实验模块的基础上，又增加程序计数器PC（U18）、地址加法器ALU2（U17）、地址缓冲寄存器R4（U25、U26）和中断地址寄存器IAR（U19），详见第二节的图4。

PC和ALU2各采用一片GAL22V10，两者配合使用，可完成程序地址的存储、增1和加偏移量的功能。

R4由两片74HC298组成，带二选一输入端。

IAR是一片74HC374，用于中断时保存断点地址。

有关数据通路总体的详细说明，请参看第一节。

2．微指令格式与微程序控制器电路图4 微指令格式根据给定的12条机器指令功能和数据通路总体图的控制信号，采用的微指令格式见图4。

微指令字长共35位。

其中顺序控制部分10位：后继微地址６位，判别字段４位，操作控制字段25位，各位进行直接控制。

微指令格式中，信号名带有后缀“#”的信号为低有效信号，不带有后缀“#”的信号为高有效信号。

图5 微程序控制器的组成对应微指令格式，微程序控制器的组成见图5。

控制存储器采用5片EEPROM 28C64(U8、U9、U10、U11、U12)。

28C64的输出是D0—D7，分别与引脚11、12、13、15、16、17、18、19相对应，CM0是最低字节，CM4是最高字节。

微地址寄存器６位，用一片6D触发器74HC174（U1）组成，带有清零端。

两级与门、或门构成微地址转移逻辑，用于产生下一微指令的地址。

在每个T1上升沿时刻，新的微指令地址会打入微地址寄存器中，控制存储器随即输出相应的微命令代码。

微地址转移逻辑生成下一地址，等下一个T1上升沿时打入微地址寄存器。

跳转开关JUMP（J1）是一组6个跳线开关。

微程序控制器实验报告

组成原理No.4实验---微程序控制器实验组员：组号：21号时间：周二5、6节【实验目的】(1)掌握时序发生器的组成原理。

(2)掌握微程序控制器的组成原理。

(3)掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况【实验设备】TDN-CM++，【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硬件逻辑部件工作的微命令序列，以完成数据传输和各种处理操作。

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，该存储器称为控制存储器。

实验所用的时序控制电路框图如图1可产生四个等间隔的时序信号TS1~TS4。

在图1中，为时钟信号，由实验台左上方的方波信号源提供，可产生频率及脉宽可调额方波信号；STEP是来自实验板上方中部的一个二进制开关STEP的模拟信号；START键是来自实验板上方左部的一个微动开关START的按键信号。

当STEP开关为EXEC（0TS1~TS4将周而复始地发送出去。

当STEP为STEP（1）时，按下START启动键，机器便处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机了。

利用单步方式，每次只读一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。

另外，如果STEP开关置“STEP”，会使机器停机，CLR开关执行1→0→1操作可以使时序清零。

时序状态图如下图所示。

由于时序电路的内部线路已经连好，因此只需将时序电路与方波信号源连接，即将时序电路的时钟脉冲输入端接至方波信号发生器输入端H23上，按动启动键START后，就可产生时序信号TS1~TS4.时序电路的CLR已接至CLR模拟开关上。

编程开关具有三种状态：PROM(编程)、READ(校验)和RUN(运行)。

微程序控制器的实验报告

计算机科学与技术系实验报告专业名称计算机科学与技术课程名称计算机组成与结构项目名称微程序控制器实验一、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、观察微程序的运行情况。

二、实验逻辑原理图与分析2.1 实验逻辑原理图及分析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硬件逻辑部件工作的微命令序列，以完成数据传输和各种处理操作。

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，该存储器称为控制存储器，如图所示：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。

本实验所用的时序单元来提供，分为四拍TS1、TS2、TS3、TS4。

在微程序控制器的组成中，控制器采用3片2816的E^2PROM，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。

为地址寄存器6位，用三篇正沿触发的双D触发器（74）组成，他们带有清“0”端和预置端。

在不判别测试的情况下，T2时刻打入微地址寄存器的内容即为吓一条微指令地址。

当T4时刻惊醒测试判别式，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。

三、数据通路图及分析(画出数据通路图并作出分析)本实验安排了四条机器指令，分别为ADD（00000000）、IN（00100000）、OUT（00110000）和HLT（01010000），括号中为各指令的二进制代码，指令格式如下：助记符机器指令码说明IN 0010 0000 IN->ROADD 0000 0000 RO+RO->ROOUT 0011 0000 RO->OUTHLT 0101 0000 停机试验中机器指令由CON单元的二进制开关手动给出，其余单元的控制信号均由微程序控制器自动产生，为此可以设计出相应的数据通路图，如下图所示：数据通路图几条机器指令对应的参考微程序流程图如下图所示。

微程序控制器实验报告

微程序控制器实验预习报告1.微程序控制器的组成和工作原理。

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：一、将程序和数据通过输入设备送入存储器；二、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；三、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；四、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2．微程序、微指令、微命令之间的关系。

一系列微指令的有序集合称为微程序。

在微程序控制方式之下，从控制存储器中取出，完成一个或几个微操作的命令称为微指令。

控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令。

所以总的来说：微程序包含微指令，而每条微指令包含的微命令控制。

3.微指令、微程序的设计及调试。

在微程序流程图中，根据每个状态的微指令，将其进行编码，设计出所需硬件及执行效率较高的微程序控制电路，然后进行调试。

思考题：1.举例说明实验中出现的基本概念：微命令、微操作、微指令、微程序？微命令：控制器发出的每个控制信号，如对运算单元的控制m cn s3 s2 s1 s0发出的010101等。

微操作：由微命令控制实现的最基本的操作称为微操作。

如发出运算器加运算的微命令后，运算器进行加法计算，就称为微操作。

微指令：完成一个或几个微操作的指令。

如控制器进行存数据的命令后，需要有we信号有效，pc保持，来控制这些的指令即为微指令。

微程序：微程序包含微指令。

如微程序流程中包括很多微指令控制，进行一些加减运算，存储数据，地址自加一等等。

2.解释并比较微程序控制器的几种设计方法？微序列控制器通过吧控制信号存储在一个查找Rom，(1)用水平编码生成微操作(2)用垂直编码生成微操作(3)从微代码直接产生控制信号。

3.微程序控制器的控制对象、手段及方法？控制器如何取指令？微程序控制器控制对象分为硬件方面和软件方面，硬件方面为数据通路的控制信号，软件方面为测试程序的控制信号。

微程序控制实验报告

微程序控制实验报告微程序控制实验报告引言：微程序控制是一种通过微指令序列来控制计算机硬件的方法。

通过将指令的操作码映射到微指令序列，可以实现复杂的指令执行过程。

本实验旨在通过设计和实现一个简单的微程序控制器，加深对微程序控制原理的理解。

一、实验目的本实验的主要目的是设计和实现一个8位微程序控制器。

通过该实验，我们将能够：1. 理解微程序控制的工作原理；2. 掌握微程序控制器的设计方法；3. 学习如何使用微指令序列来控制计算机硬件。

二、实验原理微程序控制是一种基于微指令的控制方式，它将指令的操作码映射到一组微指令序列。

这些微指令序列定义了计算机硬件在执行指令过程中的控制信号。

通过微指令序列，我们可以实现复杂的指令执行过程，如数据传输、算术逻辑运算、分支跳转等。

三、实验设计本实验中，我们设计了一个简单的8位微程序控制器。

该控制器包括以下几个模块：1. 指令寄存器（IR）：用于存储当前执行的指令；2. 指令译码器（ID）：将指令的操作码解码为微指令地址；3. 微指令存储器（MS）：存储微指令序列；4. 控制信号发生器（CG）：根据微指令地址生成控制信号；5. 数据通路（DP）：执行指令的计算机硬件。

四、实验步骤1. 设计微指令序列：根据指令集的要求，设计一组微指令序列，包括数据传输、算术逻辑运算、分支跳转等操作。

2. 实现微指令存储器：使用存储器芯片或其他逻辑门电路实现微指令存储器，并将微指令序列存储其中。

3. 实现指令译码器：设计指令译码器，将指令的操作码解码为微指令地址。

4. 实现控制信号发生器：根据微指令地址生成控制信号，控制数据通路的操作。

5. 实现数据通路：根据指令要求，设计并实现数据通路，包括寄存器、算术逻辑单元等。

6. 连接各个模块：将指令寄存器、指令译码器、微指令存储器、控制信号发生器和数据通路连接起来，形成一个完整的微程序控制器。

五、实验结果与分析经过实验，我们成功实现了一个简单的8位微程序控制器。

微程序控制实验报告

微程序控制实验报告微程序控制实验报告一、引言微程序控制是一种基于微指令的计算机控制方式，它将指令的执行过程细化为一系列微操作，通过微指令控制单元来实现。

本实验旨在通过设计和实现一个简单的微程序控制器，加深对微程序控制原理的理解。

二、实验目的1. 掌握微程序控制的基本原理；2. 熟悉微程序控制器的设计和实现方法；3. 实践运用微程序控制器设计一个简单的计算器。

三、实验原理微程序控制器由微指令存储器、微程序计数器、微指令译码器和控制逻辑组成。

微指令存储器存储了一系列微指令，每个微指令对应一个微操作。

微程序计数器用于指示当前执行到的微指令地址。

微指令译码器负责将微指令转换为控制信号，控制逻辑根据控制信号来控制计算机各个部件的工作。

四、实验步骤1. 设计微指令集：根据计算器的功能需求，设计一套适合的微指令集，包括算术运算、存储器读写等操作。

2. 编写微指令存储器的初始化程序：将设计好的微指令集存储在微指令存储器中，为后续的微程序执行做准备。

3. 实现微程序计数器：设计一个计数器电路，用于指示当前执行到的微指令地址，并实现计数器的自增和重置功能。

4. 设计微指令译码器：根据微指令的格式和编码规则，设计一个译码器电路，将微指令转换为控制信号。

5. 实现控制逻辑：根据微指令的控制信号，设计一个控制逻辑电路，控制计算器各个部件的工作。

6. 连接和调试：将各个部件按照设计连接起来，并进行调试和测试，确保微程序控制器能够正常工作。

五、实验结果与分析经过实验，我们成功实现了一个简单的微程序控制器，并用它设计了一个计算器。

该计算器能够进行基本的算术运算和存储器读写操作。

在实验过程中，我们发现微程序控制器的设计和实现相对复杂，需要充分考虑微指令的设计和控制逻辑的编写。

同时，微程序控制器的执行效率相对较低，对于复杂的程序，可能需要较长的执行时间。

六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制的原理和实现方法。

微程序控制器是一种灵活且可扩展的控制方式，可以根据不同的需求设计不同的微指令集和控制逻辑，具有一定的通用性。

微程序控制器组成实验报告

微程序控制器组成实验报告微程序控制器组成实验报告一、引言微程序控制器是计算机中的重要组成部分，它负责解析指令并控制计算机的各个部件进行相应操作。

本实验旨在通过实际操作，深入了解微程序控制器的组成和工作原理。

二、实验目的1. 理解微程序控制器的基本概念和工作原理；2. 掌握微程序控制器的组成结构；3. 实践使用微程序控制器进行指令解析和控制。

三、实验原理微程序控制器由控制存储器和控制逻辑组成。

控制存储器中存储了一系列微指令，每个微指令对应一条机器指令的执行步骤。

控制逻辑根据当前指令的操作码，从控制存储器中读取相应的微指令，并根据微指令的控制信号控制各个部件的操作。

四、实验步骤1. 搭建实验平台：将微程序控制器与计算机主板相连，并连接相应的输入输出设备；2. 下载微程序控制器的控制存储器：将预先编写好的微指令存储到控制存储器中；3. 编写控制逻辑：根据机器指令的操作码，编写相应的控制逻辑，实现指令的解析和控制；4. 运行实验：通过输入指令，观察微程序控制器的工作情况，验证控制逻辑的正确性。

五、实验结果与分析在实验中，我们成功搭建了微程序控制器的实验平台，并下载了相应的微指令。

通过输入不同的指令，我们观察到微程序控制器能够正确解析指令并控制计算机的各个部件进行相应操作。

这证明了我们编写的控制逻辑是正确的。

六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制器的组成和工作原理。

微程序控制器通过控制存储器中的微指令，实现了对机器指令的解析和控制。

掌握了微程序控制器的基本原理后，我们能够编写相应的控制逻辑，实现自定义的指令解析和控制功能。

七、实验心得本次实验让我对微程序控制器有了更深入的了解。

通过亲自搭建实验平台和编写控制逻辑，我深刻体会到微程序控制器在计算机中的重要作用。

同时，实验过程中也遇到了一些问题，但通过不断尝试和调试，最终解决了这些问题，提高了自己的实践能力。

八、展望微程序控制器作为计算机的核心组件之一，具有广泛的应用前景。

微程序控制器设计实验报告

微程序控制器设计实验报告竭诚为您提供优质⽂档/双击可除微程序控制器设计实验报告篇⼀：微程序控制器的设计与实现微程序控制器的设计与实现⼀、设计⽬的1、巩固和深刻理解“计算机组成原理”课程所讲解的原理，加深对计算机各模块协同⼯作的认识。

2、掌握微程序设计的思想和具体流程、操作⽅法。

3、培养学⽣独⽴⼯作和创新思维的能⼒，取得设计与调试的实践经验。

4、尝试利⽤编程实现微程序指令的识别和解释的⼯作流程。

⼆、设计内容按照要求设计⼀指令系统，该指令系统能够实现数据传送，进⾏加、减运算和⽆条件转移，具有累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、存储器直接寻址、⽴即数寻址等五种寻址⽅式。

三、设计具体要求1、仔细复习所学过的理论知识，掌握微程序设计的思想，并根、据掌握的理论写出要设计的指令系统的微程序流程。

指令系统⾄少要包括六条指令，具有上述功能和寻址⽅式。

2、根据微操作流程及给定的微指令格式写出相应的微程序3、将所设计的微程序在虚拟环境中运⾏调试程序，并给出测试思路和具体程序段4、撰写课程设计报告。

四、设计环境1、伟福cop2000型组成原理实验仪，cop2000虚拟软件。

2、Vc开发环境或者Java开发环境。

五、设计⽅案（1）设计思想编写⼀个指令系统，根据所编写的指令的功能来设计相应的微程序。

⾸先利⽤moV传送指令来给寄存器和累加器传送⽴即数，实现⽴即数寻址；利⽤寄存器寻址⽅式，⽤ADDc指令对两者进⾏相加运算；利⽤寄存器间接寻址⽅式，⽤sub指令实现减运算；利⽤累加器寻址⽅式，⽤cpL指令实现对累加器寻址；利⽤存储器寻址⽅式，⽤Jmp指令实现程序的⽆条件跳转。

这样，所要设计的指令系统的功能就全部实现了。

（2）微指令格式采⽤⽔平微指令格式的设计，⼀次能定义并执⾏多个并⾏操作微命令的微指令，叫做⽔平型微指令。

其⼀般格式如下：按照控制字段的编码⽅法不同，⽔平型微指令⼜分为三种：全⽔平型(不译法)微指令，字段译码法⽔平型微指令，以及直接和译码相混合的⽔平型微指令。

实验五微程序控制器

实验五微程序控制器实验一．微程序控制器的组成（看小板实物）微程序定序器：Am2910：控制存储器：7片28C64（MPROM1-- MPROM7）地址映射部件：1片28C64（MAPROM ）微指令寄存器：1片74LS374，1片74LS273，7片GAL （大板）当前微地址寄存器：1片74LS377 条件判断线路：1片GAL20V8指令寄存器：1片377和1片244（IRH7--0）1片377和1片244（IRL7--0）1． AM2910内部组成（P68）AM2910功能------形成下一条指令地址。

(1) 四输入多路地址选择器：D R/C F μpc (2) R/C （寄存器/计数器）：寄存器——保存下一微地址，实现转移计数器——减1功能，用在循环结构的程序中，控制微循环次数 (3) μpc （微程序计数器）：增量器：CI=1 μpc 寄存器μpc(4) F（微堆栈）：放地址寄存器堆栈: 容量为5字，微堆栈指针μsp （用在子程序调用中）（5）D（外部直接输入）D7--0/PL：来自53位微码下地址字段（P67图6_1）/MAP：来自MAPROM/VECT ：来自手拨开关（6）命令移码器：CI3--CI0 (P69表)接收外部输入的命令码CI3--CI0，对其进行译码，产生芯片内所需的控制信号，和外部要用的/PL、/MAP、/VECT信号。

/CCEN≡0 /CC为低，表示测试成功/CC为高，表示测试失败。

2．AM2910输入/输出信号及功能（1）输入信号：D11~D0——外部直接输入的数据P68图CI3~I0——命令码，来自53位微码的有关字段/CCEN≡0；/CC 测试条件码/RLD ——R/C装入控制信号，低时，D装入R/CCI ——增量信号/OE——Y输出允许信号（2）输出信号：Y11~Y0 ——下一条微指令地址P68 /PL、/MAP、/VECT：三个使能信号，决定D的来源。

实验五—微程序控制器实验报告

实验报告专业：计算机科学与技术班级：计算机科学与技术（1）班学号：201024131147姓名：赵倩倩课程名称：计算机组成原理学年：2010—2011 学期1课程类别：专业必修试验时间：2011年11月28日实验名称：微程序控制实验实验目的和要求：实验目的：1.掌握微程序控制器的组成原理2.为模型机定义五条机器指令，并编写相应的微程序3.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行实验要求：按实验目的完成相应的操作，将实验结果记下并分析实验总结。

实验软硬件要求：TDN－CM＋＋计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

实验内容，方法和步骤（可附页）实验原理：1.时序控制电路：控制器的功能是产生执行指令所需的控制信号，但执行指令时所需的控制信号是依赖于具体计算机的数据通路的，电路框图如下数据通路结构图Ø：始终脉冲输入端，接到方波发生器的输出（H23）,W1调节频率，W2调脉宽。

START键是实验板上一个微动开关START的按键信号。

STEP（单步开关）STEP开关为0时（EXEC），一旦按下启动键，时序信号TS0—TS3将周而复始地发送出去。

STOP:拨动开关，STOP停机；RUN，运行。

CLR:拨动开关，时序清零。

TS0—TS3等间隔的时序信号输出。

实验模型机有五条指令：IN(输入)ADD（加法）STA(存数)OUT(输出)JMP(无条件转移)指令对应的参考微程序流程2.微程序控制电路微程序控制电路组成：控制存储器，微命令寄存器，微地址寄存器。

编程开关：PROM（编程），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中。

READ(校验)：可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证。

RUN（运行）：只要给出微地址的入口微地址，则可以根据微程序流程图自动执行微程序。

3.微指令格式微指令字长共24位，其中UA5—UA0为6位的后续微地址，A,B,C为三个译码器字段，分别由三个控制位译码出多位。

微程序控制器原理实验

微程序控制器原理实验微程序控制器是一种基于微程序理论的控制器，被广泛应用于计算机系统的控制部分。

微程序控制器利用微指令来完成对计算机硬件的控制，通过将控制指令以微指令的形式存储在控制存储器中，再通过微程序计数器和指令寄存器的协作来实现对计算机中相关硬件的控制。

微程序控制器通过微指令的方式将指令的信息分解成若干微操作，每个微操作对应一个微指令。

每个微指令又由多个微操作组成，通过控制存储器中的微指令的读出来实现对相应的微操作的控制。

在微程序控制器的设计过程中，需要进行微指令的编码和微操作的选择，确保微操作的实现顺序和时序满足设计要求。

微程序控制器的实验可以通过设计一个简单的微程序控制器来进行验证。

首先，需要设计一个微指令的格式，其中包括操作码、操作数、地址等字段。

然后，根据需要控制的硬件模块设计相应的微操作，并将这些微操作编码成微指令。

通过控制存储器将微指令存储起来，并设计一个微程序计数器和指令寄存器来控制微指令的读取和执行过程。

在实验中，可以选择一些简单的指令例如加法指令来进行设计。

首先，设计一个微指令的格式，其中包括操作码字段和操作数字段。

然后，根据加法指令的功能设计相应的微操作，例如从寄存器中读取操作数、将操作数累加等。

将这些微操作编码成微指令，并将微指令存储在控制存储器中。

通过微程序计数器和指令寄存器来控制微指令的读取和执行过程，实现对加法指令的控制。

在实验中，需要设计相应的硬件电路来实现微程序控制器的功能。

这些电路包括控制存储器、微程序计数器、指令寄存器等。

可以使用逻辑门、触发器等基本的数字电路元件来实现这些电路。

通过将这些电路连接起来，形成一个完整的微程序控制器实验样机。

在实验过程中，需要根据设计的微指令格式和微操作进行编码和存储。

通过控制存储器将微指令读取并执行，控制相应的硬件模块进行操作。

通过示波器或LED 等辅助工具来监测和验证微程序控制器的工作状态和正确性。

微程序控制器原理实验可以帮助学生深入理解微程序的工作原理和实现方式。

微程序控制器实验报告

一、实验目的1、通过实验,进一步理解微程序控制器的组成结构。

理解微程序控制器的控制原理2、加深理解微程序控制器的工作原理。

掌握指令流程与功能3、理解掌握微程序控制器的设计思路与方法二、实验内容与步骤1、微程序控制器的组成原理控制存储器：实现整个指令系统的所有微程序，一般指令系统是规定的由高速半导体存储器构成，容量视机器指令系统而定，取决于微程序的个数，其长度就是微指令字的长度。

微指令寄存器：存放从控存读出的当前微指令。

微操作控制字段将操作控制信号送到控制信号线上，微地址字段指出下一条微地址的形成。

微地址寄存器：存放将要访问的下一条微指令地址地址转移逻辑：形成将要执行的微指令地址，形成方式：取指令公操作所对应的微程序一般从控存的0地址开始，所以微程序的人口地址0是由硬件控制的。

当出现分支时，通过判别测试字段、微地址字段、和执行部件的反馈信息形成后即微地址。

Cpu设计步骤：1.拟定指令系统2.确定总体结构（数据通路）3.安排时序4.拟定指令流程。

根据指令系统，写出对应所有机器指令的全部微操作机器节拍安排，然后列出操作时间表5.确定微指令的控制方式、下地址形成方式、微指令格式及微指令字长，编写全部的微指令的代码，最后将编写的微指令放入控制存储器中。

微程序控制器的设计步骤（1）设计微程序确定微程序流程图，也就是控制算法流程图。

（2）确定微指令格式微指令格式中的操作控制字段取决于执行部件的子系统需要多少微指令。

假定采用直接控制方式，执行部件需要10个微命令，则操作控制字段需要10位。

??? 测试判别字段取决于微程序流程图中有多少处分支转移。

假定有3处分支，则测试判别字段需要3位。

下址字段取决于微程序流程图的规模。

假定微程序共用50条微指令，则下址字段至少需要6位。

这是因为ROM地址译码时，26=64，6位地址可容纳64条微指令。

（3）将微程序编译成二进制代码（4）微程序写入控制存储器（5）设计硬件电路三、实验现象--CPU 头文件 cpu_defsLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;PACKAGE cpu_defs IS --定义程序包，包头，包体TYPE opcode IS (load, store, add, sub, bne); --这个语句适合于定义一些用std_logic 等不方便定义的类型，综合器自动实现枚举类型元素的编码，一般将第一个枚举量（最左边）编码为0CONSTANT word_w: NATURAL :=8;CONSTANT op_w: NATURAL :=3;CONSTANT rfill: STD_LOGIC_VECTOR(op_w-1 downto 0):=(others =>'0');--FUNCTIOn slv2op(slv:IN STD_LOGIC_VECTOR) RETURN opcode;FUNCTION op2slv(op:in opcode) RETURN STD_LOGIC_VECTOR;END PACKAGE cpu_defs;PACKAGE BODY cpu_defs ISTYPE optable IS ARRAY(opcode) OF STD_LOGIC_VECTOR(op_w-1 DOWNTO 0);--数组有5个元素，其他均0CONSTANT trans_table:optable :=("000", "001", "010", "011", "100");FUNCTION op2slv(op:IN opcode) RETURN STD_LOGIC_VECTOR ISBEGINRETURN trans_table(op);END FUNCTION op2slv;END PACKAGE BODY cpu_defs;--实验 7-8 微程序控制器实验LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL,IEEE.NUMERIC_STD.ALL;USE WORK.CPU_DEFS.ALL;--使用自己定义的程序包ENTITY CPU ISPORT( clock : IN STD_LOGIC;--时钟reset : IN STD_LOGIC;--复位mode : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --查看用mem_addr : INUNSIGNED(word_w-op_w-1 DOWNTO 0);--地址output : OUT STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);data_r_out : OUT STD_LOGIC_VECTOR(19 DOWNTO 0);--微指令Rop_out : OUT STD_LOGIC_VECTOR(op_w-1 DOWNTO 0);--操作码add_r_out : OUT UNSIGNED(4 DOWNTO 0) --微地址R);END ENTITY;ARCHITECTURE rtl OF CPU ISTYPE mem_array IS ARRAY (0 TO 2**(word_w-op_w)-1) OF STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);--定义RAMSIGNAL mem : mem_array;CONSTANT prog : mem_array:=(0=> op2slv(load) & STD_LOGIC_VECTOR(TO_UNSIGNED(4,word_w-op_w)),1=> op2slv(add) & STD_LOGIC_VECTOR(TO_UNSIGNED(5,word_w-op_w)),2=> op2slv(store) & STD_LOGIC_VECTOR(TO_UNSIGNED(6,word_w-op_w)),3=> op2slv(bne) & STD_LOGIC_VECTOR(TO_UNSIGNED(7,word_w-op_w)), --TO_UNSIGNED转换函数将4转换为5位“00100”4=> STD_LOGIC_VECTOR(TO_UNSIGNED(2,word_w)),5=> STD_LOGIC_VECTOR(TO_UNSIGNED(3,word_w)),OTHERS => (OTHERS =>'0'));TYPE microcode_array IS ARRAY (0 TO 14) OF STD_LOGIC_VECTOR(19 DOWNTO 0); CONSTANT code : microcode_array:=(--控制存储器14=> "00000000000000000000");SIGNAL count : UNSIGNED(word_w-op_w-1 DOWNTO 0);SIGNAL op : STD_LOGIC_VECTOR(op_w-1 DOWNTO 0);SIGNAL z_flag : STD_LOGIC;SIGNAL mdr_out : STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);SIGNAL mar_out : UNSIGNED(word_w-op_w-1 DOWNTO 0);SIGNAL IR_out : STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);SIGNAL acc_out : UNSIGNED(word_w-1 DOWNTO 0);SIGNAL sysbus_out : STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);EGINPROCESS(reset,clock)VARIABLE instr_reg : STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);VARIABLE acc : UNSIGNED(word_w-1 DOWNTO 0);CONSTANT zero : UNSIGNED(word_w-1 DOWNTO 0):=(OTHERS =>'0')VARIABLE mdr : STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);VARIABLE mar : UNSIGNED(word_w-op_w-1 DOWNTO 0);VARIABLE sysbus : STD_LOGIC_VECTOR(word_w-1 DOWNTO 0);VARIABLE microcode : microcode_array;VARIABLE add_r : UNSIGNED(4 DOWNTO 0);VARIABLE data_r : STD_LOGIC_VECTOR(19 DOWNTO 0);VARIABLE temp : STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);BEGINIF reset='0' THENadd_r:=(OTHERS =>'0');count <= (OTHERS =>'0');instr_reg := (OTHERS =>'0');acc := (OTHERS =>'0');mdr := (OTHERS =>'0');mar := (OTHERS =>'0');z_flag <='0';mem <= prog;sysbus :=(OTHERS =>'0');ELSIF RISING_EDGE(clock) THEN--microprogram controllerdata_r := code(TO_INTEGER(add_r));IF data_r(4 DOWNTO 0)="01111" THEN --判断下地址temp:="01" & op(2 DOWNTO 0);add_r := UNSIGNED(temp);ELSIF data_r(4 DOWNTO 0)="10000" THENIF z_flag='1' THENadd_r:="01110";ELSEadd_r :="01101";END IF;ELSEadd_r := UNSIGNED(data_r(4 DOWNTO 0));END IF;data_r_out <=data_r;add_r_out <= add_r;--PCIF data_r(16)='1' THEN --PC_bus='1'sysbus := rfill & STD_LOGIC_VECTOR(count);END IF;IF data_r(19)='1' THEN --load_PC='1'count <= UNSIGNED(mdr(word_w-op_w-1 DOWNTO 0));ELSIF data_r(10)='1' THEN --INC_PC='1'count <= count+1;ELSEcount <= count;END IF;--IRIF data_r(15)='1' THEN --load_IRinstr_reg := mdr;END IF;IF data_r(9)='1' THEN --Addr_bus='1'sysbus := rfill & instr_reg(word_w-op_w-1 DOWNTO 0);END IF;op <= instr_reg(word_w-1 DOWNTO word_w-op_w);IR_out <= instr_reg;op_out <=op;--ALUIF data_r(17)='1' THEN --load_ACC='1'acc:=UNSIGNED(mdr);END IF;IF data_r(11)='1' THEN --ALU_ACC='1'IF data_r(6)='1' THEN --ALU_add='1'acc := acc + UNSIGNED(mdr);ELSIF data_r(5)='1' THEN --ALU_sub='1'acc := acc - UNSIGNED(mdr);END IF;END IF;IF data_r(18)='1' THEN --ACC_bus='1'sysbus := STD_LOGIC_VECTOR(acc);END IF;IF acc=zero THENz_flag <='1';ELSEz_flag <='0';END IF;acc_out<= acc;--RAMIF data_r(14)='1' THEN --load_MAR='1'mar := UNSIGNED(sysbus(word_w-op_w-1 DOWNTO 0));ELSIF data_r(12)='1' THEN --load_MDR='1'mdr := sysbus;ELSIF data_r(8)='1' THEN --CS='1'IF data_r(7)='1' THEN --R_NW='1'mdr := mem(TO_INTEGER(mar));ELSEmem(TO_INTEGER(mar))<=mdr;END IF;END IF;IF data_r(13)='1' THEN --MDR_bus='1'sysbus:=mdr;END IF;mdr_out <= mdr;mar_out <= mar;END IF;sysbus_out <=sysbus;END PROCESS;PROCESS(mode,mem_addr)BEGIN--mode=0 -> sysbus--mode=1 -> PC--mode=2 -> result of ALU--mode=3 -> IR--mode=4 -> MAR--mode=5 -> MDR--mode=6 -> memoutput <= (OTHERS =>'0');CASE mode isWHEN "000" =>output<=sysbus_out;WHEN "001" =>output(word_w-op_w-1 DOWNTO 0)<= STD_LOGIC_VECTOR(count);WHEN "010" =>output <= STD_LOGIC_VECTOR(acc_out);WHEN "011" =>output <= IR_out;WHEN "100" =>output(word_w-op_w-1 DOWNTO 0) <= STD_LOGIC_VECTOR(mar_out);WHEN "101" =>output <= mdr_out;WHEN "110" =>output <= mem(TO_INTEGER(mem_addr));WHEN others =>output <= (OTHERS =>'Z');END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE;现象结果：四、实验体会原本对于控制器的设计还是一片空白，通过实验初步理解微程序控制器的组成结构。

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