计算机组成原理实验报告微程序控制器实验

实验三微程序控制器实验

一. 实验目的与要求：

实验目的：

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。

实验要求：

1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；

2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲

Ф周期。按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。二. 实验方案：

按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。

1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下：

(1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。

(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。

(3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。

（4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。

（5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。

（6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形；

（7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。

（8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。

（9）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。

2.观察微程序控制器的工作原理：

①关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线；

②编程写入E2PROM 2816

A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；

B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT

中CLR开关置为1状态；

C.在右上角的SWITCH UNIT中UA5-UA0开关上置表3.2中某个要写的微地址；

D.在MK24-MK1开关上置表3.2中要写的微地址后面的24位微代码，24位开关对应

24位显示灯，开关置为1时灯亮，为0时灯灭；

E.启动时序电路，即将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中；

F.重复C-E步骤，将表3.2的每一行写入E2PROM 2816。

③校验

A.将编程开关置为READ（校验）状态；

B.保持STEP,STOP,CLR开关状态不变，将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，

STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；

C.在开关UA5-UA0上按表3.2置好要读的某个微地址；

D.按动START键，启动时序电路，就能读出微代码，观察显示灯MD24-MD1的状态，检查

读出的微代码是否与已经写入的相同，若不同，将开关置于PROM编程状态，重新执行；

E.重复C-D步骤，将表3.2的每一行从E2PROM 2816读出来。

练习二：步运行五条机器指令。

1、将编程开关置于“RUN”状态；

2、实验仪的“STEP”及”STOP”开关保持原状，即STEP置为“STEP”状态，STOP置

为”RUN”状态，“SWITCH UNIT”中CLR开关置为1状态；

3、实验仪的“SW-BUS”置为0，左下方开关D5-D0置为“111111”，D7和D6开关任意，

（置0或者1都可以）

4、将清零开关CLR从高拔到低，再从低拔到高，即将开关CLR置1→0→1，可以发现后

续微地址UA5-UA0灯变为000000，000000是微指令运行启始地址；

5、接着按动一下“START”键，UA5-UA0灯会变为010000，这是在读00（八进制）条微

指令，给出了下一条要读的微指令是10（八进制）；

6、在UA5-UA0灯变为010000时，可通过实验仪左下方开关D7-D0人为强置设置分支地址，

将D5-D0置“111111”→“111100”→“111111”，可以发现UA5-UA0灯从010000变为010011，这表示下一个要读的微指令从010000修改为了010011；

7、在UA5-UA0灯为010011时，也就是23（八进制）时，对微程序流程图，按动一下“START”

键，UA5-UA0灯会变为000001，也就是01（八进制），表示读出了23条微指令，给出了下一条要读的是01条微指令；

8、在UA5-UA0灯为000001时，按动一下START键，UA5-UA0灯会变为000010，表示读出

了01条微指令，下一条要读出的是02条微指令；

9、接着按动一下STRATOR键，读出02条微指令时，UA5-UA0灯显示为001000时，在当

前条件下，可通过强置端SE1-SE6相接的D5-D0人为强置修改分支地址；

10、执行完每个指令的最后一条微指令后，都会回到01微指令，这样才表示执行完了

一条指令，同时也表示可以执行新的指令了；

11、按照上述方法，把所有分支都执行一遍。

三. 实验结果和数据处理：

测量并画出时钟和时序信号波形，比较它们的相互关系。

波形图：

CPU 周期

Φ

TS1

TS2

TS3

TS4

时钟Ф脉冲与TS1、TS2、TS3、TS4脉冲的波形，比较时钟Ф脉冲与TS1、TS2、TS3、TS4脉冲的相互关系：时钟Ф脉冲的一个CPU周期的时间，是TS1、TS2、TS3、TS4脉冲的时间之和，即节拍脉冲把一个CPU周期划分成几个较小的时间间隔。

四.实验结果分析：

分析ADD的每条微指令的指令格式和功能：

1）PC→AR;PC+1:①指令格式：