计算机组成原理实验3-微程序控制器实验
计算机组成原理实验
DR1 65
DR2 A7
S3S2S1S0 0000
M=0 Cn=1 Cn=0
M=1
0001
0010 0110 1000 1001 1011 1101
1111
运算器实验原理图
实验线路
74LS181功能表
注意: F=A+B 不带进位加 F=A加B 带进位加
实验二
一、实验目的
存储器实验
了解静态存储器的工作原理
注:
A7…A0 => AD7…AD0
写存储器
读存储器
实验三
一、实验目的
微程序控制器实验
学习微程序的编写方法，了解微程序控制的实现过程 二、实验设备 TDN-CM++实验仪一套、PC机一台 三、实验内容
要求编写以下五条指令的微程序，在数据通路图中 观察执行过程
1、IN R0 INPUT →R0
2、OUT [ADDR]
02
03 04 05 06 07
00C043
01ED84
RAM →IR
PC →AR，PC+1 →PC RAM →AR RAM →DR1 R0 →DR2
*****3
DR1+DR2->R0
六、实验线路
注: 从实验箱手动输入微码时 : UA5…UA0 => MA5…MA0 从电脑输入微码时 : UA5… UA0 =源自 SE6…SE1微指令格式
WE A9 A8 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1
INPUT RAM读 RAM写 LED 无
S3-S0,M,Cn是运算器74LS181的运 算控制（看P16)； UA5-UA0是下一条微指令地址.
微程序控制器实验报告
计算机组成原理实验及课程设计报告书系别：计算机系专业：计算机科学与技术课程：计算机组成原理指导教师：实验人：班级：实验时间：2009.5.28-2009.6.7 编制时间：2009.6.14微程序控制器实验报告（一） 实验目的通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的数条基本指令（例如：ADD,MVRR,OUT,MVRD,JR,RET 等命令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。
其最终要达到的目的是： 1. 深入理解计算机微程序控制器的功能、组成知识； 2. 深入的学习计算机各类典型指令的执行流程；3. 对指令的格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体的概念；4. 学习微程序控制器的设计工程和相关技术。
（二）实验过程 RCL 指令 一、指令设计a)指令格式及功能：汇编格式： RCL DR机器指令： 00101010 00000000功能：带进位C 循环左移，最高位移入C ，C 移入最低位 b)指令流程图：c)控制信号表： MAPROM MP1 MP2 MP3MP4MP5 MP6 MP7 微指下指CI 3-0 SCC 3-0 0 /MR/W 0 I 2-0 SA I 8-6 SB I 5-3 B 口 A 口 0 SST SSHSCI DC2 DC1 50H 01H30H43H78H00H64H00H说明：把地址位2AH 单元内容修改为50H ，实现译码，找到为程序的入口地址。
二、实验操作：修改MAPROM 和控存 a)MAPROM 的修改：1、 试验箱断电2、取下M APROM ，插入扩展槽，连片选信号（6000H-7FFFH ）3、试验箱开电，PC 机开机4、设置试验机工作模式为：连续、内存区、组合逻辑、16位、联机5、运行PCEC16，进行PC 机与试验箱联机取地址带进位C 循环左移6、>E 602BXXXX: 0050提示：修改完之后检查是否破坏了基本指令内存。
计算机组成原理实验报告(四个实验 图)
福建农林大学计算机与信息学院计算机类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：周孙彬系：计算机专业：计算机科学与技术年级：2012级学号：3126010050指导教师：张旭玲职称：讲师2014年06 月22日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 算术逻辑运算单元实验张旭玲2 存储器和总线实验张旭玲3 微程序控制单元实验张旭玲4 指令部件模块实验张旭玲福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机专业：计算机科学与技术年级： 2012级姓名：周孙彬学号： 3126010050 实验课程：实验室号：_______ 实验设备号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验一算术逻辑运算单元实验实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握74LS181的功能和应用实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验。
按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。
实验说明1、ALU单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。
2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。
运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT 作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
图2-1-1图2-1-22、ALU单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。
同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。
当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。
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。
五邑大学计算机组成原理实验报告三：微程序控制器实验
《计算机组成原理》实验报告学院：计算机学院专业：计算机科学与技术班级学号：150801 3115000820学生姓名：黄家燊实验日期：2016.12.25指导老师：李鹤喜五邑大学计算机学院计算机组成原理实验室实验一一、实验名称：微程序控制器实验二、实验目的(1)掌握微程序控制器的功能、组成知识。
（2）掌握为程序的编制、写入、观察微程序的运行二、实验设备：PC机一台，TD-CM3+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的为命令序列，完成数据传送和个汇总处理操作，他的执行方法是将控制各部件的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照及其指令一眼，用数字代码的形式表示，这种表示陈伟微指令。
这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种为指令序列称作为程序。
微程序存储在一种专用的存储器中，成为控制储存器四、实验步骤1.对为控制器进行读写操作：（1）手动读写：①按图连线：②将MC单元编程开关置为“编程”档，时序单元状态开关置为“单步”档，ADDR 单元状态开关置为“置数”档③使用ADDR单元的低六位SA5…SA0给出微地址MA5…MA0，微地址可以通过MC 单元的MA5…MA0微地址灯显示④CON单元SD27…SD20，SD17…SD10，SD07…SD00开关上置24位微代码，待写入值由MC单元的M23…M024位LED灯显示⑤启动时序电路（按动一次TS按钮），即将微代码写入到E2PROM2816的相应地址对应单元中⑥重复③④⑤三步，将下图微代码写入2816芯片中二进制代码表（2）联机读写：①将微程序写入文件，联机软件提供了微程序下载功能，以代替手动读写微控制器，但微程序得以指定的格式写入本次试验的微程序如下：：//************************************************************// :// // :// 微控器实验指令文件 // ：// // ：//************************************************************// ：//***************Start Of MicroController Data****************//$M 00 000001;NOP$M 01 007070;CON(INS)->IR,P<1>$M 04 002405;R0->A$M 05 04B201;R0->B$M 30 001404;A加B->RO$M 32 183001;IN->R0$M 33 280401;R0->OUT$M 35 000035;NOP;//***************End Of MicroController Data*******************// ②写入微程序用联机软件的“【转存】-【装载数据】”功能将改格式文件装载入试验系统。
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）。
微程序控制器实验
得到下一条微指令地址的有关技术
主要包括：
①微程序顺序执行时，下地址为本条微指令地址加1。 ②在微程序必定转向某一微地址时，可以在微指令字中的相关字段中给出该 地址值。 ③按微指令(上一条或本条)的某一执行结果的状态，选择顺序执行或转向某 一地址，此时必须在微指令字中指明需判断的执行结果及转移地址。要判断的 执行结果，可以是运算器的标志位状态，控制器的执行状态，如多次的微指令 循环是否结束，外设是否请求中断等等。 ④微子程序的调用及返回控制，会用到微堆栈。 ⑤依条件判断转向多条微指令地址中的某一地址的控制，它可以是前述第③ 条的更复杂一点的用法，也包括依据取来的机器指令的操作码，找到对应该条 指令的执行过程的一段微程序的入口地址。这后一种情况通常被称为微程序控 制中的功能分支转移。此时在微指令字中直接给出多个下地址是不现实的或不 合理的，应找出更合理的解决方案。
用／VECT信号把通 过水平板上的开关给出 分 别 用 ／ MAP 的10位微指令的手拨地 控制器的第三 和 ／ PL两 个信 号 选 址接通到Am2910的D输 个组成成分，是 通 MAPROM 和 微 指 入端。 微程序定序器 与 Am2910 配 套 的 址 字 段 的 输要 包 括 令下地 电 路 ， 主 MAPROM和用于形成／CC信号逻辑值的条件 出 送 到 Am2910 的 D Am2910器件及其 判定线路。MAPROM被用作为指令微地址映 输入端，从而形成D 配套电路。 把 CP 接选 1 逻 辑 输入端的3 电源， 射部件，它变换指令的操作码为该指令对应的 把／CCEN接 使微 微程序段入口地址，由两片74LS2716ROM芯 功能。 指 令 地 地，使Am2910的条 址十1总是执 片组成，其地址为指令的操作码，对应单元中 件判断结果只取决于 行。 存放相应微程序段的入口地址，执行读操作， ／CC。 并用／MAP选通读出的信息，解决的是指令 功能分支问题。 把Am2910的 ／OE端接地，使其 输出Y11一Y0总保 持有效(实用Y9一YO 共10位)。
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。
计算机组成原理微程序控制器组成实验课程实验报告书
学生课程实验报告书13 级计算机与信息科学系软件工程专业 1303 班学号 3138907308 姓名王明渊2014 --2015 学年第 2 学期实验项目：微程序控制器组成实验实验时间：实验原理：（任务）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。
二、实验电路1. 时序发生器本实验所用的时序电路见图3.4。
电路由一个500KHz晶振、2片GAL22V10、一片74LS390组成，可产生两级等间隔时序信号T1-T4、W1-W3，其中一个W由一轮T1-T4组成，相当于一个微指令周期或硬连线控制器的一拍，而一轮W1-W3可以执行硬连线控制器的一条机器指令。
另外，供数字逻辑实验使用的时钟由MF经一片74LS390分频后产生。
图3.4 时序信号发生器本次实验不涉及硬连线控制器，因此时序发生器中产生W1-W3的部分也可根据需要放到硬连线控制器实验中介绍。
产生时序信号T1-T4的功能集成再图中左边的一片GAL22V10中，另外它还产生节拍信号W1-W3的控制时钟CLK1。
该芯片的逻辑功能用ABEL语言实现。
其源程序如下:MODULE TIMER1TITLE ‘CLOCK GENERATOR T1-T4’CLK = C;“INPUTMF, CLR, QD, DP, TJ, DB PIN 1..6;W3 PIN 7;“OUTPUTT1, T2, T3, T4 PIN 15..18 ISTYPE ‘REG’;CLK1 PIN 14 ISTYPE ‘COM’;QD1, QD2, QDR PIN ISTYPE ‘PEG’;ACT PIN ISTYPE ‘COM’;S = [T1, T2, T3, T4, QD1, QD2, QDR];EQUATIONSQD1 := QD;QD2 := QD1;ACT = QD1 & !QD2;QDR := CLR & QD # CLE & QDR;T1 := CLR & T4 & ACT # CLR & T4 & !(DP # TJ # DB & W3) & QDR;T2 := CLR & T1;T3 := CLR & T2;T4 := !CLR # T3 # T4 & !ACT & (DP # TJ # DB & W3) # !QDR;CLK1 = T1 # !CLR & MF;S.CLK = MF;END节拍电位信号W1-W3只在硬连线控制器中使用，产生W信号的功能集成在右边一片GAL22V10中，用ABEL语言实现。
微控制器实验
4.连续运行
①．将编程开关MJ20置为“RUN(运行)”状态。
②．将实验板的单步开关“STEP”置为“EXEC”状态。
③.拨动CLR开关使CLR从l→0→l，此时微地址寄存器清“0”，从而给出取指微指令的入口地址为000000(二进制)。
④．按动“START”键，启动时序电路，则可连续读出微指令。
四、实验过程与分析
五．实验总结：
校检步骤中，检查读出的微代码与输入的相同，微指令代码已经正确写入E2PROM2816中；单步运行步骤中，每次按下一次“START”键，得到一条微指令，与二进制位代码表进行对比，发现读出的指令代码与输入的吻合，说明微指令代码已经正确写入E2PROM2816中。连续运行步骤中，当按下START键后，发现各显示灯连续跳动显示，出现闪烁。经过多次观察，可以发现，输出的信号与我们输入的二进制微代码是一致的，说明微指令代码已经正确写入E2PROM2816中。
实验题目
微控制器实验
小组合作
否
一、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。
二、实验环境：
计算机组成原理试验箱，导线若干。
3、实验内容：
1、实验原理
实验所用的时序电路，可产生4个等间隔的时序信号Ts1-Ts4，其中φ为时钟信号，有实验台左上方的方波信号源提供，可产生频率即脉宽可调的方波信号。为了便于控制程序的运行，是电路发生器也设置了一个启停控制触发器Cr，使Ts1-Ts4信号输出可控。实验时Step为单步运行状态，stop为停机状态。当step开关为0时（EXEC），一旦按下启动键，运行触发器Cr一直处于1状态，因此时序信号Ts1—Ts4将周而复始打得发送出去。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。另外当机器连续运行时，如果stop开关置于1时，也会使机器停机。当处于校检状态时，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。
计算机组成原理微程序控制单元实验
计算机组成原理微程序控制单元实验微程序控制单元是计算机系统中的一种控制方式，它通过存储在存储器中的一组微指令序列来完成对计算机操作的控制。
微程序控制的特点是将指令解码操作交给微程序控制器来完成，使得计算机系统更加模块化，易于维护和升级。
在本文中，我们将介绍计算机组成原理微程序控制单元实验相关参考内容，包括实验原理、实验步骤和实验结果分析等。
实验原理微程序控制单元实验的目的是了解微程序控制器的工作原理，熟悉微指令的生成和调用过程。
实验中，我们需要使用一个可编程逻辑器件（如FPGA）来实现微程序控制单元。
具体的实验原理可分为以下几个方面：1.微程序控制单元的基本结构微程序控制单元的基本结构由微程序存储器、微指令计数器、数据线、地址线和状态寄存器等组成。
微程序存储器用于存储微指令序列，微指令计数器用于计数微指令的执行次数，数据线用于传输数据信息，地址线用于传输地址信息，状态寄存器用于存储各个状态的标志位。
2.微指令的生成方式微指令可以通过硬布线方式生成，也可以通过微程序存储器生成。
本实验中，我们将采用微程序存储器生成的方式。
微程序存储器的结构类似于一个ROM，存储着各个微指令的操作码。
通过地址线和控制信号的组合，我们可以选择需要执行的微指令操作。
3.微指令的调用过程在执行一条指令时，首先要将指令解码，得到该指令的操作码和操作数。
接着，通过微控制器的微程序存储器，查找并执行对应的微指令操作。
微指令的执行可能涉及到内存、寄存器、算术逻辑单元等各个部分，最终完成指令的执行。
实验步骤下面是计算机组成原理微程序控制单元实验的具体步骤：步骤一：设计微程序控制器的硬件电路根据FPGA开发板的型号和实验要求，设计微程序控制单元的硬件电路，并且将其烧录到FPGA芯片中。
在设计电路时要考虑到各种指令和相应的微指令，分析指令的执行流程，进而推导出各种情况下微指令的生成方式。
步骤二：编写微指令程序利用软件编写微指令程序，将每条指令拆分成组合微命令的形式，生成微程序。
计算机组成原理微程序控制器部件教学实验
计算机组成原理微程序控制器部件教学实验微程序控制器是由微指令组成的，每个微指令对应一个操作或一个操作序列。
它通过微指令来描述指令的执行过程，包括指令的取指，指令的解码，操作数的获取，以及操作的执行。
微程序控制器的本质是一个状态机，通过不同的状态和状态转移来完成指令的执行，从而实现计算机的功能。
在计算机组成原理的教学实验中，微程序控制器部件是非常重要的一个实验内容。
通过搭建微程序控制器的实验平台，学生可以更好地理解计算机指令的执行过程，加深对计算机硬件的认识。
在微程序控制器部件的教学实验中，可以从以下几个方面展开。
1.搭建实验平台：首先需要搭建一个微程序控制器的实验平台，包括微指令存储器、微指令控制器、状态寄存器等硬件部件。
同时需要编写相应的微指令和微程序，对不同的指令进行模拟执行。
2.模拟指令的执行过程：通过编写微指令和微程序，可以模拟指令的执行过程。
通过手动设置各个硬件部件的状态，可以观察指令的取指、解码、执行等过程。
通过模拟执行不同的指令，可以帮助学生理解指令的执行过程和计算机的工作原理。
3.分析指令的执行效率：在实验中，可以通过不同的指令和微程序，分析指令的执行效率。
比如，可以比较不同指令的执行时间，找出其中的瓶颈和优化方法。
通过实验分析，学生可以深入理解指令的执行原理和计算机硬件的优化方法。
4.扩展实验内容：在熟悉了微程序控制器的基本原理后，可以进一步扩展实验内容。
比如，可以设计一个简单的指令集，编写相应的微指令和微程序，实现更复杂的指令的执行过程。
通过扩展实验内容，可以更好地理解微程序控制器部件的原理和功能。
总之，计算机组成原理微程序控制器部件的教学实验是一门重要的实践课程，通过搭建实验平台和编写微指令和微程序，可以帮助学生更好地理解计算机硬件的工作原理，加深对计算机指令执行过程的认识，提高计算机组成原理的学习效果。
计算机组成原理实验报告_2
计算机组成原理实验报告——微程序控制器实验1.一. 实验目的:2.能看懂教学计算机（TH-union）已经设计好并正常运行的数条基本指令的功能、格式及执行流程。
并可以自己设计几条指令, 并理解其功能, 格式及执行流程, 在教学计算机上实现。
3.深入理解计算机微程序控制器的功能与组成原理4.深入学习计算机各类典型指令的执行流程5.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念6.学习微程序控制器的设计过程和相关技术二. 实验原理: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:1.将程序和数据通过输入设备送入存储器；2.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；3.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；4、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三. 微指令格式:1）微地址形成逻辑TH—UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址.下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制.当为顺序执行时,下地址字段不起作用.下地址为当前微指令地址加1;当为转移指令(CI3—0=0011)时,由控制信号SCC提供转移条件,由下地址字段提供转移地址.2）控制字段控制字段用以向各部件发送控制信号,使各部件能协调工作。
控制字段中各控制信号有如下几类:①对运算器部件为了完成数据运算和传送功能, 微指令向其提供了24位的控制信号, 包括：4位的A、B口地址, 用于选择读写的通用积存器３组３位的控制码I８－I６、I５－I３、I２－I６, 用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。
３组共７位控制信号控制配合的两片GAL20V83位SST, 用于控制记忆的状态标志位2位SCI, 用于控制产生运算器低位的进位输入信号2位SSH, 用于控制产生运算器最高, 最地位（和积存器）移位输入信号②对内存储器I/O和接口部件, 控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号, 共3位, 即MRW③对CPU内部总线数据来源的控制, 主要通过3位编码标记为DCD, 来选择把哪一组数据发送到内部总线（IB）上。
计算机组成原理实验报告-微程序控制器
01
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（2）读微指令。
（3）产生微操作命令。
（4）形成下一条微指令地址。
（5）取下一条微指令。…………重复（1）~（4）过程，直到该机器指令送入IR为止。
2、执行阶段Βιβλιοθήκη （1）当指令存入IR后，由指令的OP部分送到微地址形成部件，形成该指令对应的微程序的首地址。
（2）读出微指令。
（3）产生微操作命令。
（4）形成下一条微指令地址。…………重复（1）~（4）过程，直到该机器指令执行完为止。
2、微指令寄存器：微指令寄存器（CMIR）存放由控制存储器读出的一条微指令信息
3、微地址寄存器（CMAR）：存放将要访问的下一条微指令的微地址。
计算机组成原理微程序控制器实验报告
计算机组成原理实验报告三：微程序控制器实验2011-05-06 01:00:09|分类：实验报告| 标签：实验微程序字段微指令信号|字号大中小订阅实验三：微程序控制器实验一、实验目的与要求：实验目的：1、掌握时序产生器的原理和具体操作。
2、掌握微程序控制器的功能、组成知识。
3、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。
要求：做好实验预习，掌握进位控制运算器的原理。
实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体分析内容，否则实验效率会特别低，一次实验时间根本无法完成实验任务，即使基本做对了，也很难说学懂了些什么重要教学内容。
二、实验方案：【1】、连接好实验线路，检查无误后接通电源。
【2】、编程：（1）将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；（2）将STATE UNIT中的STEP置为"STEP"状态，STOP置为"RUN"状态；（3）在UA5-UA0开关上置要写的某个微地址（八进制）；（4）在MK24-MK1开关上置要写的微地址相应的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关量为"1"灯亮，为"0"灯灭；（5）启动时序电路（按动启动按钮START），即将微代码写入到E2PROM2816的相应地址对应的单元中；（6）重复（3）～（5）步骤将每一条微指令写入E2PROM2816。
【3】、校验：(1)将编程开关置为READ状态；（2）将STEP开关置为"STEP"状态，STOP开关置为"RUN"状态；（3）在开关UA5~UA0上置好要读的某个微地址；（4）按动START键，启动时序电路，观察显示灯MD24-MD1的状态，检查读出的微代码是否已写入的相同。
如果不同在将开关置于PROM编程状态，重新执行编程步骤；（5）重复（3）、（4）步骤将每一条微指令从E2PROM2816中读出。
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经济管理学院信息管理与信息系统专业班 __组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：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：按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1、TS2、TS3、TS4的波形，并测出所有的脉冲Φ的周期。
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。
2.实验方案：1.用联机软件的逻辑示波器观测时序信号：测量Φ、TS1、TS2、TS3、TS4信号的方法：（1）按图接线，接一根即可；（2）把探笔的探头端按颜色分别插到试验仪左上角的CH1、CH2，黑探头插CH1，红探头插CH2，将黑探笔的探头插在Φ接线的上孔，将红探笔的探针夹在TS1两针之间；（3）将实验仪的STOP开关置为RUN、STEP开关置为EXEC，“SWITCH UNIT”中CLR开关置为1状态，按动START按键；（4）启动“组成原理联机软件”，点击“调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口”，点击示波器开关，即可在屏幕上看到波形。
使用“步数”或“速度”调整波形，波形调整好后，不要用同步通道来稳定波形，应该单击示波器开关，这样整个波形都停下来；（5）鼠标停留在波形线上，会有时间提示，两者相减可以算出波形周期；（6）测完Φ和TS1后，接着测量TS1和TS2，把黑红探针分别夹在TS1两根针之间和TS2两根针之间，相互比较，可以测量TS1和TS2之间相位关系。
同理通过测量TS2、TS3可以测量出TS2和TS3之间相位关系，同理通过测量TS3、TS4可以测量出TS3和TS4之间相位关系。
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，按图连接实验电路，仔细检查无误后接通电源；（2）编程写入E2PROM 2816A.将编程开关（MJ20）置为PROM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.在右下角的“SWITCH UNIT”中UA5-UA0开关上表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，开关置为“0”时灯灭；E.启动时序电路（按动启动按钮START），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状态；B.保持STEP、STOP、CLR开关状态不变，即实验板的STEP开关置为“STEP”状态，STOP开关置为“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写入的相同。
如果不同，将开关置为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E2PROM28 16中读出来。
单步运行五条机器指令：A.将编程开关置为“RUN”状态；B.将STEP置为“STEP”状态，STOP置为”RUN“状态，”SWITCHUNIT”中的CLR开关置为1状态；C.将“SW-BUS”开关置为“0”，左下方开关D5-D0置为“111111”，D6和D7开关任意；D.将清零开关CLR从高拔到低，再从低拔到高，即将开关CLR置为1——>0——>1,可发现后续微地址UA5-UA0灯变为000000，000000是微指令运行启始地址；E.按动“START”键，UA5-UA0灯变为010000，这是在读00条微指令，给出下一条要读的微指令是20。
以后每按动一次启动键“START”，都会读出后续微地址指定的一条微指令，微命令显示灯和微地址显示灯显示着正在所读出的微指令；F.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置为“111111”——>“111100”——>“111111”，可发现UA5-UA0灯从010000变为010011，表示下一个要读的微指令从010000修改为了010011；G.在UA5-UA0灯为010011时，也就是23时，对照微程序流程图，按动一下“START”键，UA5-UA0灯会变成000001，也就是01，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；H.在UA5-UA0灯为000001时，也就是01时，对照微程序流程图，按动一下“START”键，UA5-UA0灯会变成000010，也就是02，表示读出了01条微指令，下一步要的是02条微指令；I.按动“START”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；J.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；K.按照上述方法，把所有分支执行一遍。
3.实验结果和数据处理：通过比较各波形的相互关系可得：脉冲Ф的周期是TS1，TS2，TS3，TS4各点的周期的1/4,而且在时间为T的条件下，TS1与TS2， TS2与TS3， TS3与TS4各自之间相差1/4周期。
4.实验结果分析：ADD加法指令为双字长指令，第一字为操作码，第二字为操作地址，其含义是将R寄存器的内容与内存中以A为地址单元的数相加，结果放R寄存器。
ADD加法指令由7条微指令组成，分别为：01、02、11、03、04、05、06。
以微指令06为例：微指令功能是DR1+DR2；06微指令S3 S2 S1 S0 M CN的值为“100101”代表算术运算A加B；A字段“001”起的作用是选择LDRi，B字段“101”起的作用是选择ALU-B；06微指令中UA5-UA0中“00000001”代表的含义是后继执行的微地址。
(其他指令的功能均按以上方式解读)5.写出你掌握了的控制信号的作用1. 时钟时序电路时序电路可产生4个等间隔的时序信号Tsi-TS4，其中Ф为钟信号，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的方波信号。
可根据实验自行选择方波信号的频率及脉宽。
为了便于控制程序的运行，时序电路发生器也设置了一个启停控制触发器Cr，使TSl—TS4信号输出可控。
2．微程序控制电路微程序控制器的组成，本实验装置的微程序放在二片2816的E2PROM中，只有掉电保护功能，微命令寄存器为18位，由三片8D 触发器(273)和1片4D触发器(175)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，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—触发器置为“1”状态，完成地址修改。
在该实验电路中设有一个编程开头(位于实验板右上方)，它具有二种状态：PROM(编程)、READ(校验)、RUN(运行)。
当处于“编程状态”时，可根据微地址和微指令格将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。
当处于“校验状态”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，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。
3．微指令格式一个完整的程序是由若干条指令语句组成的，一条指令义由若干条微指令组成，而每一条微指令义由若干微命令及下一条微地址信号组成。
其中UA5—UA0为6位的后续微地址，A、B、C三个译码字段，分别有二个控制位译码出多位。
C字段中的AR为算术运算是否影响进位及判零标控控制位，其为零有效。
P(1)-P(4)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，使微程序输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， I7—I2为指令寄存器的第7—2位输出，SE5—SEl为微控器单元微地址锁存器的强置端输出。
B字段中的RS—B、R0-B、R1—B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， 10-14为指令寄存器的第0-4位，LDRi打入工作寄存器信号的泽码器位能控制位。
P(1)判别指令代码前四位(I7、I6、I5、I4)；P(2)判别指令代码I2、I3位：P(3)判别是否有进位或值是否为零：P(4)判别控制台指令(SWA、SWB)。
LDRi与指令代码I0、I1译出LDR0、LDRI、LDR2；RD-B与指令代码Io、I1译出目的通用寄存器：RS—B与指令代码I2、I3译出源通用寄存器：RI-B控制R2-B输出。
6.结论通过实验，能按照如《计算机组成原理实验指导书》给出的步骤输入微指令的二进制代码表并单步运行五条机器指令，且能精确得出计算机组成原理中所推出的结果。
7.问题与讨论及实验总结问题与讨论：在练习二所要求的输入微指令的二进制代码表的五条机器指令时，没有将编程开关置为READ(校验)状态，致使在校验的时候，读出的微代码一直不变，后经过改正，实验得以完成。
实验总结：通过本次实验，我掌握了微程序的编制及写入，学习了基本指令的执行流程。
掌握了时序产生器的原理和具体操作，掌握了一些微程序控制器的功能和组成知识。
在实验过程中，我基本能按步骤完成实验，但因为控制信号繁多而未能熟练地进行操作，最终还是能勉强完成实验。
因此，做实验时一定要认真仔细，课前更应做好充分的预习工作。
8.思考选择题：（单选题）１、（ A ）２、（ A ）３、（ A ）4、（ A ）5、（ B ） 6 、（ C ） 7、（ B ） 8、（ A ）9、（ A ） 10、（ B ） 11、（ C ）。