实验四 常规型微程序控制器组成实验
实验四 常规型微程序控制器组成实验
实验四常规型微程序控制器组成实验一、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。
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的功能集成在图中左边的一片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 'REG’;1ACT PIN ISTYPE ’COM’;S = ［T1，T2, T3，T4，QD1，QD2，QDR］；EQUATIONSQD1 := QD;QD2 ：= QD1;ACT = QD1 & ！QD2;QDR ：= CLR & QD ＃CLR ＆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。
实验四 微程序控制器实验
3、TEC-XP 教学机的微指令格式
TEC-XP 教学机的微指令共 48 位，由 16 位的下址字段和 32 位的操作控制字段形成， 其格式如图 4-3 所示。
图 4-3
TEC-XP 教学机的微指令格式
（1）下址字段 a) 8 位的微下址 用于给出下一条将要执行的微指令的地址。 微程序顺序执行， 即把已增 1 后的微指 令地址作为下地址 b) 4 位的测试控制码 CI3～0 用于决定微程序中的微指令寻址方式（顺序寻址、跳跃寻址） 。本实验中只使用到 0000（初始化，使微下址=0） 、0010（指令功能分支，做 MAPROM 映射） 、0011 （条件转移，由 SCC 决定是否转移） 、1110（顺序寻址，将当前微地址加 1 作为微 下址）这四个命令码。
图 4-4
TEC-XP 教学机的数据通路与微命令
实验步骤
请根据每个步骤的详细要求，完成本实验内容。
1、设定工作方式
接通 TEC-XP 教学机的电源，将功能开关拨为 11010，即设为单步、手动执行指令，使 用微程序控制器，联机操作。
2、验证 A 组基本指令——加法指令 ADD R0,R1 的微程序
根据如下所示的 ADD 指令格式，可得到指令 ADD R0 , R1 的机器代码为 00000000 00000001，其中高 8 位为 ADD 指令的操作码（详见代码表 4-1） ，接下来的两个 4 位分别对 应 R0 和 R1 寄存器。
先按下 RESET 按键，复位系统，然后通过 16 位的数据开关 SW 拨入指令代码，再按 下 RESET 按键，此时指示灯 Microp 亮，其它灯全灭。 注意：在本实验中，选择的是微程序控制器，Microp 指示灯会一直点亮。 由附录图 4-5 所示的基本指令流程可知，加法指令 ADD R0 , R1 的整个指令周期包含 6 个 CPU 周期，其中前 3 个 CPU 周期是取指阶段，所有指令都是一样的，第 4 个 CPU 周期 用于指令操作码的地址映射，第 5 个 CPU 周期完成加法指令的功能，第 6 个 CPU 周期用于 判断是否需要执行中断周期， 从而决定该加法指令执行结束后的流向。 该加法指令的微程序 如表 4-6 所示。 在完成以上设置后，接下来每次按下 START 按键，控制器就会执行一条微指令，请在 实验前看懂以下微指令，在实验中验证每条微指令，并记录每条微指令执行时微地址、微 下址指示灯的状态。
多思计算机组成原理实验四微程序控制器实验
实验四.. .微程序控制器实验。
1.-实验目的。
.(1)掌握微程序控制器的组成原理和工作过程。
(2)理解微指令和微程序的概念，理解微指令与指令的区别与联系。
(3)掌握指令操作码与控制存储器中微程序的对应方法，熟悉根据指令操作码从控制存储器中读出微程序的过程。
2.+实验要求。
(1)做好实验预习，看懂电路图，熟悉实验元器件的功能特性和使用方法。
u(2)按照实验内容与步骤的要求，认真仔细地完成实验。
(3)写出实验报告。
3.-实验电路。
. . ..本实验使用的主要元器件有: 4位数据锁存器74LS175,2KX8EPROM2716，时序发生器,或门、与门、开关、指示灯等。
芯片详细说明请见附录。
图1为实验电路图，其中3片EPROM2716构成控制存储器，1片74LS175为微地址寄存器，与74LS175数据输入引脚相连的输入信号线及6个门电路构成了地址转移逻辑。
注.意，2716输出信号中带后缀“#"的信号为低电平有效信号，不带后缀“#”的信号为高电平有效信号。
为简化电路结构，本实验没有使用微命令寄存器，并且在虚拟实验系统中，将3片EPROM组合为-一个虚拟EPROM组件。
本实验使用的EPROM和时序发生器一-样，均为虚拟实验系统提供的虚拟组件。
（5）答：000001101000000111100001 000001100000010110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000 000001101100000110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000 000001101100000110100010 000001101000011101100011 000001001000100111111000（6）（7）04 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 105 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 006 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 007 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 014 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 015 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0。
实验四 微程序控制器实验.
南京工程学院计算机工程学院计算机组成与结构实验报告书实验学生班级K网络工程121实验学生姓名王云峰学号*********实验地点信息楼A115实验四微程序控制器实验同组同学李翔240121515朱赛杰240121533 实验日期12月11日一、实验目的1.掌握微程序控制器的组成及工作过程，初步掌握TEC-XP+机的数据通路。
2.理解动态微程序设计的概念，初步掌握在TEC-XP+机上设计及实现新指令的步骤。
3.从指令的微操作序列层次上理解指令的执行过程，明确指令的格式及寻址方式，初步掌握TEC-XP+机微指令的格式及各字段的含义。
二、实验内容1.理解基本指令（ADC、LDRA、CALR）的格式、数据通路、微程序流程和微指令各字段的含义，使用手拨开关输入机器指令，在单步运行方式下，观察和记录实现各指令的微码；2.理解扩展指令（ADC、LDRA、CALR）的格式、数据通路、微程序流程和微指令各字段的含义，使用手拨开关输入机器指令，在单步运行方式下，观察和记录实现各指令的微码；3.设计验证程序，验证扩展指令(ADC、LDRA、CALR）并记录验证结果。
三、实验步骤与结果1.设计新指令步骤(1).明确指令格式及功能(2).数据通路(3).画微程序流程图(4).微程序代码化---微码(5).将微码加载到微控存中(6).验证2. 运行结果【1】选择基本指令的A 组指令中的ADD指令，观察其节拍流程<1>置拨动开关SW=00000000 00000001；（表示指令ADD R0，R1 ）<2>按RESET按键；指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮），其它灯全灭；<3>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000，微址和下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作0→PC、DI#=0）<4>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 1110 0000，微址指示灯显示0000 0001，下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作PC→AR、PC+1→PC）<5>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 1110 0000，微址指示灯显示0000 0010，下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作MEM→IR）<6>以上三步为公共操作，其它指令同；<7>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0010 0000，微址指示灯显示0000 0011，下址的指示灯显示0000 0100；（本拍完成/MAP操作功能）<8>按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示 0011 0000，微址指示灯显示0000 0100，下址的指示灯显示0011 0000 (本拍执行ADD指令，DR←DR+SR 操作)。
微程序控制器的组成与微程序设计实验报告
微程序控制器的组成与微程序设计实验报告1.实验目的了解微程序控制器的组成和工作原理，掌握微程序设计方法。
2.实验器材和仪器-计算机-开发板-逻辑门集成电路3.实验过程a.程序设计首先，需要设计微程序控制器所使用的指令集。
本实验选取了一个简单的指令集，包括加载寄存器、存储器和输入输出操作等指令。
b.微指令设计根据指令集的要求，设计相应的微指令。
每个微指令包含了控制信号的信息，用于控制计算机的不同部件。
c.微程序设计根据微指令的设计，设计相应的微程序。
微程序是一系列的微指令的有序序列，用于控制计算机的指令执行。
d.实验搭建根据设计好的微程序，搭建微程序控制器的电路，并将电路与开发板连接。
e.实验验证将编写好的程序加载到存储器中，并通过控制信号监测计算机的运行情况。
验证微程序控制器的设计是否正确。
4.实验结果与分析经过实验验证，微程序控制器能够正常工作，并且能够按照设计好的微程序执行指令集中的各项操作。
通过观察控制信号的变化，可以得出微程序控制器是否正常工作的结论。
5.实验结论本实验以设计一个简单的微程序控制器为目标，通过设计微指令和微程序，并搭建相应的电路，成功实现了微程序控制器的功能。
通过本实验，我对微程序控制器的组成和设计原理有了更深入的了解。
6.实验总结微程序控制器是计算机中的重要组成部分，通过控制信号的变化，实现了对指令执行的控制。
本实验通过设计微指令和微程序，搭建相应的电路，成功实现了微程序控制器的功能。
通过本实验，我不仅对微程序控制器有了更深入的理解，还提高了我对计算机原理的理解能力和动手实践能力。
实验四 微程序控制器的组成与微程序设计实验(12-14)
3片74HC74 ， 片 锁存6位微地址 位微地址， 锁存 位微地址， 该地址可以外 部输入或内部 产生
LOAD LDAR LDPC P(4) P(3) P(2) P(1) AR INTA PC_G ALU_G 299_G RI_G RD_G RS_G
LDIR
LDRI
LDDR1
LDDR2
M16 M17 M18 M19 M20 M21 M22 M23 M24
实验四 微程序控制器的组成 与微程序设计实验
一、实验目的
1、掌握微程序控制器的组成原理。 、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 、掌握微程序的编制、写入， 察微程序的运行。 察微程序的运行。 3、为整机实验打好基础。 、为整机实验打好基础。
二、实验内容
编制微程序并观察其运行过程。 编制微程序并观察其运行过程。
TS1
4-D上升 上升 沿触发器
CK
SP03拨到 拨到 STEP位 位 置，单步 通过调节 电位器 RW1改 改 变频率
CLR
STEP1
图1-10 时序电路原理图
表1 TS1-TS4脉冲信号产生时序
D1= /(D2+D3+D4) = /D2/D3/D4 Q1/D2 Q2/D3 （ D2= / Q1 ）（D3=Q2） ） Q3/D4 （D4=Q3） ） Q4
2、读出写入的5个单元数据，同写入的进行 、读出写入的 个单元数据 个单元数据， 比较，检查是否正确。 比较，检查是否正确。
检查第1操作数 检查第 操作数
输入存储器地址。 输入存储器地址。第一循环00H,第二 第一循环 第二 循环01H,…. 循环 记录读出的存储器 各单元数据。 各单元数据。第一 循环00H单元 第二 单元,第二 循环 单元 循环01H单元 单元,….。 循环 单元 。 同写入的做比较
计算机组成原理实验说明
实验一运算器组成实验一、实验目的1.熟悉双端口通用寄存器堆（组）的读写操作。
2.熟悉简单运算器的数据传送通路。
3.验证运算器74LS181的算术逻辑功能。
4.按给定数据，完成指定的算术、逻辑运算。
二、实验原理上图是本实验所用的运算器数据通路图。
参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆RF中。
RF由一个ispLSI1016实现，功能上相当于四个8位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到RF中保存。
双端口寄存器堆模块的控制信号中，RS1、RS0用于选择从B端口（右端口）读出的通用寄存器，RD1、RD0用于选取从A端口（左端口）读出的通用寄存器。
而WR1、WR0用于选择写入的通用寄存器。
LDRi是写入控制信号，当LDRi=1时，数据总线DBUS上的数据在T3写入由WR1、WR0指定的通用寄存器。
RF的A、B端口分别与操作数暂存器DR1、DR2相连：另外，RF的B端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS上，因而RF 中的数据可以直接通过B端口送到DBUS上。
DR1和DR2各由1片74LS273构成，用于暂存参与运算的数据。
DR1接ALU 的A输入端口，DR2接ALU的B端口。
ALU由两片74LS181构成，ALU的输出通过一个三态门(74LS244)发送到数据总线DBUS上。
图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号，其中S3，S2，Sl，S0，M，Cn#，LDDR2，LDDRl， ALU-BUS#，SW-BUS#、LDRi、RS1、RS0、RD1、RD0、WR1、WR0等是电位信号，用电平开关K0—Kl5来模拟。
T2、T3是脉冲信号，印制板上已连接到实验台的时序电路上。
#为低电平有效。
K0—K15是一组用于模拟各控制电平信号的开关，开关向上时为1，开关向下时为0，每个开关无固定用途，可根据实验具体情况选用。
实验中进行单拍操作，每次只产生一组Tl，T2，T3，T4脉冲，需将实验台上的DP，DB开关进行正确设置。
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。
实验四 常规型微程序控制器组成实验
实验四常规型微程序控制器组成实验一、实验目的1、分析时序产生器的实例。
2、深入理解、掌握微程序控制器的组成原理。
3、学习、掌握微指令格式的化简和归并。
二、实验类型验证型。
三、实验仪器1、TEC-4计算机组成原理实验系统一台。
2、双踪示波器一台。
3、直流万用表一只4、逻辑测试笔一支四、实验原理1、时序发生器TEC-4计算机组成原理实验系统的时序电路如图4所示。
电路采用2片GAL22V10（U6，U7），可产生两级等间隔时序信号T1-T4和W1-W4，其中一个W由一轮T1-T4循环组成，它相当于一个微指令周期或硬联线控制器的一拍，而一轮W1-W4循环可供硬联线控制器执行一条机器指令。
图4时序电路本次实验不涉及硬联线控制器，因此时序产生器中的相关内容也可根据需要放到硬联线控制器实验中进行。
微程序控制器只使用时序信号T1-T4，产生T信号的功能集成在GAL22V10芯片TIMER1（U6），另外它还产生节拍信号W1，W2，W3，W4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,T2,T3,T4’“2000,9“INPUTMF,CLR,QD,DP,DZ,TJ,P1,INTC,INTS,DB PIN 1..10W4 PIN 13;“OUTPUTT1,T2,T3,T4,QD1,QD2,ACT,INTE,QDR PIN 14..22;CLK1 PIN 23;T1,T2,T3,T4,QD1,QD2,INTE,QDR,ISTYPE’REG’;ACT,CLK1,ISTYPE’COM’;CLK=.C. ;S=[T1,T2,T3,T4,QD1,QD2,INTE,QDR];EQUATIONSQD1 :=QD;QD2: =QD1;ACT=QD1& ! QD2;QDR=CLR & QD #CLR & QDRQDR:=CLR & T4& ACT # CLR & T4 & ! (DP#TJ # DZ & P1 # DB & W4) & QDRT2:=CLR & T1;T3:=CLR & T2;T4:=!CLR # T3 # T4 & ! ACT & (DP # TJ # DZ & P1 # DB & W4) # ! QDR;INTE: = CLR & INTS # CLR & INTE & ! INTC;CLK1 = T1 # ! CLR & MF;S. CLK = MFEND硬联线控制器中使用时序信号W1-W4，产生W信号的功能集成在GAL22V10芯片TIMER2（U7）中，该芯片的逻辑功能用ABEL语言实现，其源程序如下：MODULE TIMER2TITLE’ CLOCK GGENERATOR W1 W2 W3 W4’“2000, 9”INPUTCLK1,INTR,IE,PIN 1..3;CLR, SKIP PIN 5..6”OUTPUTW1,W2,W3,W4,INTR1 PIN 14..18 ISTYPE”’REG;INTQ PIN 20 ISTYPE’COM’;CLK=.C. ;EQUATIONSW1: = CLR & W4W2: = CLR& W1 & ! SKIP;W3: = CLR & W2 & ! SKIP;W4: = ! CLR # W3 # SKIP & W1 # SKIP & W2INTR1: = INTR;INTQ = IE & INTR1;[W1,W2,W3,W4,INTR1].CLK = CLK1;ENDTIMER1和TIMER2中还集成了中断逻辑。
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）。
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）方案
实验一运算器[实验目的]1.掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的工作原理；2.熟悉简单运算器的数据传送通路；3.验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能；4.验证实验台4位乘4位功能。
[接线]功能开关：DB=0 DZ=0 DP=1 IR/DBUS=DBUS接线：LRW：GND（接地）IAR-BUS# 、M1、M2、RS-BUS#：接+5V控制开关：K0：SW-BUS# K1：ALU-BUSK2：S0 K3：S1 K4：S2K5：LDDR1 K6：LDDR2[实验步骤]一、(81)H与(82)H运算1.K0=0：SW开关与数据总线接通K1=0：ALU输出与数据总线断开2.开电源，按CLR#复位3.置数（81）H：在SW7—SW0输入10000001→LDDR2=1，LDDR1=0→按QD：数据送DR2置数（82）H：在SW7—SW0输入10000010→LDDR2=0，LDDR1=1→按QD：数据送DR1 4.K0=1：SW开关与数据总线断开K1=1：ALU输出与数据总线接通5. S2S1S0=010：运算器做加法（观察结果在显示灯的显示与进位结果C的显示）6.改变S2S1S0的值，对同一组数做不同的运算，观察显示灯的结果。
二、乘法、减法、直通等运算1.K0K1=002.按CLR#复位3.分别给DR1和DR2置数4.K0K1=115. S2S1S0取不同的值，执行不同的运算[思考]M1、M2控制信号的作用是什么？运算器运算类型选择表选择操作S2 S1 S00 0 0 A&B0 0 1 A&A(直通)0 1 0 A+B0 1 1 A-B1 0 0 A(低位)ΧB(低位)完成以下表格ALU-BUS SW-BUS# 存储器内容S2S1S0 DBUS C输入时：计算时：DR1：01100011DR2：10110100（与）DR1：10110100DR2：01100011（直通）DR1：01100011DR2：01100011（加）DR1：01001100DR2：10110011（减）DR1：11111111DR2：11111111（乘）实验二双端口存储器[实验目的]1.了解双端口存储器的读写；2.了解双端口存储器的读写并行读写及产生冲突的情况。
实验四微程序控制器的组成与实现实验
实验四微程序控制器的组成与实现实验一、实验目的：1．掌握微程序控制器的组成及工作过程；2．通过用单步方式执行若干条微指令的实验，理解微程序控制器的工作原理。
二、预习要求：1．复习微程序控制器工作原理；2．预习本电路中所用到的各种芯片的技术资料。
三、实验设备：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一台，连接线若干。
四、电路组成：微程序控制器的电路图见图4-1，其中虚线部分电路由EP1K10实现。
本电路由一片三态输出8D触发器74LS374、三片EEPROM2816、一片三态门74LS245和EP1K10集成的逻辑控制电路组成。
28C16、74LS373、74LS245芯片的技术资料分别见图4-2~图4-4。
图4-2（a图4-2（c）28C16工作方式选择图4-1 微控制器部分电路图图4-3（a）74LS374引脚图4-3（b）74LS374功能图4-4（a）74LS245引脚图4-4（b）74LS245功能五、工作原理：1．脉冲源和时序电路：实验所用的脉冲源和时序电路中“脉冲源输出”为时钟信号，f的频率为500KHz，f/2的频率为250KHz，f/4的频率为125KHz，f/8的频率为62.5KHz，共四种频率的方波信号，可根据实验自行选择一种方波信号的频率。
每次实验时，只需将“脉冲源输出”的四个方波信号任选一种接至“信号输入”的“fin”，时序电路即可产生4种相同频率的等间隔的时序信号T1~T4，其关系见图4-9。
电路提供了四个按钮开关，以供对时序信号进行控制。
工作时，如按一下“单步”按钮，机器处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机，波形见图4-9。
利用单步运行方式，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。
如按一下“启动”按钮，机器连续运行，时序电路连续产生如图4-9的波形。
此时，按一下“停止”按钮，机器停机。
图4-9按动“单脉冲”按钮，“T+”和“T-”输出图4－10的波形：T+T-图4－10各个实验电路所需的时序信号端均已分别连至“控制总线”的“T1、T2、T3、T4”，实验时只需将“脉冲源及时序电路”模块的“T1、T2、T3、T4”端与“控制总线”的“T1、T2、T3、T4”端相连，即可给电路提供时序信号。
实验四 控制器的组成及设计实验
实验四控制器的组成及设计实验控制器是计算机的核心部件，计算机的所有硬件都是在控制器的控制下，完成程序规定的操作。
控制器的基本功能就是把机器指令转换为按照一定时序控制机器各部件的工作信号，合各部件产生一系列动作，完成指令所规定的任务。
控制器的实现有两大类：硬布线控制和微程序控制。
控制器的基本功能：取指令、分析指令、执行指令、对异常情况及中断请求处理。
控制器有以下基本部分组成：程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、时序发生器、微操作控制信号形成部件、中断机构、总线控制逻辑。
§1 微程序控制器实验一、实验目的掌握微程序控制器的组成原理及其设计方法。
二、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，完成数据传送和各种处理操作。
实验所用的时序信号为TS1－TS4，由时序电路产生（看第一章）。
微程序控制电路如图3.4－1所示，其中控制存储器采用3片2816的E²PROM，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3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一触发器置为“1”状态，完成地址修改。
电路中有一个编程开关，有 3种状态：PROM（编程）、READ（检验）、RUN（运行）。
当开关处于PROM状态时，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2816中。
当开关处于READ时，可以对写图3.4－1 微程序控制器实验原理图入的控制代码进行验证，判断是不是有错。
当开关处于RUN时，只要给出微程序的入口地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。
微指令格式如图3.4－2所示，有24位字长，其中UA0－UA5为6位后继微地址；A、B、C为3个译码字段，C字段中的P（1）－P（4）是4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程序入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，指令译码原理图如第一章中图1-2所示。
实验四 微程序控制器及指令部件实验
用微程序控制的方法，实现算术运算“A加B”，并输出运 算结果： ⑴ 将运算器的输入端与二进制开关相连，输与运算器控制相关 的控制信号与运算器相应的控制信号输入端相连。 ⑵ 将MOCK接PLS1，MCK、D1CK及D2CK均接PLS4. ⑶ 将操作过程分为3个步骤：① 将A送入DR1；② 将B送 入DR2；③ 执行算术运算“A加B”，并将运算结果输出到 数据总线。 ⑷ 将上述3个步骤的操作编写成以下3条微指令，依次写入 到控存的00，01和02单元，完成后按MENU键。
EP ET R
RC
Q3 ~ Q0 74161 PE P3 ~ P0
EP ET R
Vcc RUN
二进制开关 微程序控制器实验电路
控制信号说明： ⑴ RUN是系统的运行状态标志，RUN＝1，运行状态； RUN＝0，停机状态。 ⑵ STOP是系统的停机状态标志，STOP＝1，停机状态； STOP＝0，运行状态。
将微程序输入控存是在停机状态（STOP＝1， RUN＝0）下，通过键盘监控来完成的： ⑴ 在停机状态下，按下键盘上的任意键进入键盘 监控，LCD显示器上显示出操作主菜单。 ⑵ 按“1”选择微代码操作（Mcode），LCD显示： ADDR MICRO CODE 00 xx xx xx 通过按“TAB”键移动光标到微地址或微代码部 分，进行微地址或微代码的修改。修改完毕，按 “Next”键或“Enter”键保存该微地址单元的内容， 并使微地址加1。如此，可连续向多个微地址单元 输入微指令代码。
每段微程序都以取指微指令结束，以便取出下
条指令。
微指令格式如下：
RM EIR2 PC-O RR HALT X1 RA-O EDR2 Cn EIR1 IR2-O ELP WR X0 ERA EDR1 ALU-O S3 M S2 S1 S0
实验四 微程序控制器、
实验四COP2000微程序控制器实验一、实验目的掌握微程序控制器的工作原理，并学会汇编指令和反汇编指令的运用。
二、实验要求运用COP2000软件练习使用，并编制程序，检验输出结果和工作原理。
三、实验内容数据传送实验和输入输出实验：1．在COP2000软件中的源程序窗口输入下列程序2．将程序另存为EX1.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令。
3．按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。
2．将程序另存为EX1.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗3．按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC 及uPC如何工作。
中断实验1．在COP2000 软件中的源程序窗口输入下列程序2．将程序另存为EX6.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令。
3．按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，在跟踪程序时，按下实验仪上中断请求按钮（在软件模拟时，可以按菜单下方的中断请求快捷按钮）。
中断请求灯亮，在每个指令的最后一条微指令执行完，就会响应中断，中断响应灯高。
同时，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。
观察程序执行时，堆栈及中断请求，中断响应位的状态。
四、心得体会本次实验，我学会了如何使用COP2000，以及利用汇编指令及反汇编指令观察运算器的运算过程。
了解了一些基本的加减与或运算和中断处理。
微程序控制器实验
实验4 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。
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。
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）。
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。
实验四：微控制器实验
实验四微控制器实验一、实验目旳1.熟悉微控制器的的控制原理。
2.掌握微控制器的实现方法。
二、实验要求通过控制器实验，理解计算机内部工作过程，建立计算机整机工作概念。
三、控制器组成控制器是计算机的指挥和控制中心，由它把计算机的运算器、存储器、I/O设备等联系成一个有机的系统，并根据程序所特定的微指令序列对各部件的具体要求，适时地发出各种命令，控制计算机各部件有条不紊的进行工作。
如图4-1所示，本系统控制器由组合逻辑与存储逻辑集合组成。
两者按独立控制器的规范与标准设计，既可单独控制，亦可交替互补（混合）控制，在国内率先把PLA控制理念融入微控制器的设计与实现中。
图4-1控制器组成框图1.组合逻辑型如图2-4-13所示的PLD框为组合逻辑型控制器，由可编程器件XC9572独立组成，在器件编程环境的支撑下完成微操作控制信号的设计与下载。
以取得最高操作速度为设计目标，它的缺点是繁锁、杂乱、缺乏规律性，且不易修改和扩充,缺乏灵活性。
组合逻辑控制器实质上是一个组合逻辑电骆，它将一组输入逻辑信号转換成一组输出控制信号，可称为硬布线控制器。
2.存储逻辑型如图4-1所示的CM框为存储逻辑型微程序控制器，它是采用存储逻辑来实现的，也就是把微操作信号代码化，使每条机器指令转化成为一段微程序，存入控制存储器中，微操作控制信号由微指令产生。
微程序控制器的设计思想和组合逻辑的设计思想截然不同。
它具有设计规整，调试、维修以及更改、扩充指令方便的优点，易于实现自动化设计，已成为当前控制器的主流。
但是，由于它增加了一级控制存储器，所以指令的执行速度比组合逻辑控制器慢。
3. 组合逻辑与存储逻辑结型如图4-1所示，本系统控制器由组合逻辑与存储逻辑集合组成PLA 控制器，它是吸收前两种的设计思想来实现的。
PLA 控制器实际上也是一种组合逻辑控制器，但它又与常规的组合逻辑控制器的硬联结构不同，它是程序可编的，某一微操作控制信号由存储逻辑控制器产生。
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实验员述职报告实验四常规型微程序控制器组成实验一、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。
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的功能集成在图中左边的一片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';常用软件课程设计实验员述职报告QD1, QD2, QDR PIN ISTYPE 'REG';ACT PIN ISTYPE 'COM';S = [T1, T2, T3, T4, QD1, QD2, QDR];EQUATIONSQD1 := QD;QD2 := QD1;ACT = QD1 & !QD2;QDR := CLR & QD # CLR & 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。
其源程序如下：MODULE TIMER2 //头部TITLE 'CLOCK GENERATOR W1-W3'DECLARATIONS //说明部CLK = .C.;"INPUTCLK1, CLR, SKIP PIN 1..3;"OUTPUTW1, W2, W3 PIN 16..18 ISTYPE 'REG';W = [W1, W2, W3];EQUATIONS //逻辑描述部W1 := CLR & W3;W2 := CLR & W1 & !SKIP;W3 := !CLR # W2 # W1 & SKIP;W.CLK = CLK1;END TIMER2 //结束部左边GAL的时钟输入MF是晶振的输出，频率为500KHz。
T1-T4的脉宽为2μs。
CLR实际上是控制台的CLR#信号，因为ABEL语言的书写关系改为CLR，仍为低有效。
CLR#＝0将系统复位，此时时序停在T4、W3，微程序地址为000000B。
建议每次实验台加电后，先按CLR#复位一次。
实验台上CLR#到时序电路的连接已连好。
对时序发生器TJ输入引脚的连接要慎重，当不需要暂停微程序的运行时，将它接地；常用软件课程设计实验员述职报告常用软件课程设计如果需要的话，将它与微程序控制器的输出微命令TJ 相连。
QD （启动）是单脉冲信号，在GAL 中用时钟MF 对它进行了同步，产生QD1和QD2。
ACT 表达式为QD1&!QD2，脉宽为2μs 。
QDR 是运行标志，QD 信号使其置1，CLR#将其置0。
DB （单步）、DP （单拍）是来自实验台的二进制开关模拟信号。
当TJ ＝0、DB ＝0、DP ＝0时，一旦按下QD 键，时序信号T1－T4周而复始的发送出去，此时机器处于连续运行状态。
当DP ＝1、TJ ＝0、DP ＝0时，按下QD 键，机器将处于单拍运行状态，此时只发送一组T1、T2、T3、T4时序信号就停机，此时机器时序停在T4。
利用单拍方式，每次只读出一条微指令，因而可以观察微指令代码以及当前的执行结果。
当机器连续运行时，如果TJ ＝1，也会使机器中断运行，时序停在T4。
DB 、SKIP 、CLK1信号以及W1-W3节拍电位信号都是针对硬连线控制器的。
硬连线控制器执行一条机器指令需要一组W1-W3时序信号。
CLK1是产生W 信号的控制时钟，由左边一片GAL 产生。
DB 信号就是控制每次发送一组W1-W3后停机。
执行某些机器指令不需要一组完整的W 信号，SKIP 信号就是用来跳过本指令剩余的W 节拍信号的。
2. 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的基础上，整合了运算器模块、存储器模块等形成的。
有关数据通路整体的详细说明，请参阅第一章。
3. 微指令格式根据给定的8条机器指令功能和数据通路总体图的控制信号，采用的微指令格式如图3.5所示。
微指令字长31位，其中顺序控制部分9位：判别字段3位，后继微地址6位。
操作控制字段22位，各位进行直接控制。
μA 0μA 1μA 2μA 3μA 4μA 5P0P1P2备用TJL D I RP C +1L D P C #A R +1L D A R #L D D R 1L D D R 2L D R i S W -B U S #R s -B U S #A L U -B U S #R A M -B U S #C E R #C E L #L R W C n #M S0S1S3S2图3.5 微指令格式对应微指令格式，微程序控制器的组成见图3.6。
控制存储器采用4片E 2PROM （HN58C65）组成，HN58C65是8K ×8位的，地址输入端有13位（A12－A0），实验中只用到A5－A0，所以A12－A6接地，实际的使用空间为64字节。
微地址寄存器μAR 共6位，用一片8D 触发器74LS174组成，带有异步清零端。
两级与、或门构成微地址转移逻辑，用于产生下一微指令地址。
在每一个T1的上升沿，新的微指令地址打入微地址寄存器中，控制存储器随即输出该条微指令的控制信号。
微地址转移逻辑生成下一微地址，等到下一个T1上升沿，将其打入微地址寄存器中。
微地址转移逻辑的多个输入信号中，SWC 、SWB 、SWA 是控制台指令的定义开关，它们用来决定控制台指令微程序的分支。
C 是进位信号，IR7－IR4是机器指令的操作码字段，根据它们的值来控制微程序转向某个特定的分支。
三、机器指令与微程序为教学中简单明了，本实验仪器使用了8条机器指令，均为单字长（8位）指令。
指令功能及格式如表3.3所示。
指令的高4位IR7－IR4是操作码，提供给微程序控制器用作地址实验员述职报告常用软件课程设计转移；低4位提供给数据通路。
C IR7IR6IR5IR4SWC SWB SWA图3.6 微程序控制器电路图应当指出，用这8条指令来编写实际程序是远远不够的。
我们的目的是为了教学，通过执行一些最简单的程序来掌握微程序控制器的工作原理。
上述8条指令的微程序流程图如图3.7所示。
每条微指令可按前述的微指令格式转换成二进制代码，然后写入微程序控制器的控制存储器中。
实验员述职报告常用软件课程设计00KT图3.7 微程序流程图微指令代码表根据图3.7的微程序流程图计算出微程序代码比较困难。
为了计算出微程序代码，需要1个各微指令使用的信号表，即代码表。
表3.4 微程序代码表微指令KT RRF WRF RRM WRM PR 当前微地址00 0C 1E 06 07 0B 1D 0D 0E 0A 02 03 09 04 05 08 0F实验员述职报告下一微地址08 1E 06 07 1E 1D 0D 0E 1D 02 03 02 04 05 04 0F 10 P0 1 . . . . . . . . . . . . . . . .P1 . . . . . . . . . . . . . . . . 1P2 . . . . . . . . . . . . . . . . .备用. . . . . . . . . . . . . . . . .TJ . 1 . . 1 1 . 1 1 . 1 . 1 . 1 . .LDIR . . . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1PC+1 . . . . . . . . . . . . . . . . .LDPC# . 1 . . . 1 . . . . . . . . . 1 .AR+1 . . . . . . . . . . . 1 . . 1 . .LDAR# . 1 . . . 1 . . . 1 . . 1 . . . .LDDR1 . . . . . . . . . . . . . . . . .LDDR2 . . . . . . . . . . . . . . . . .LDRi . . . . . . . . 1 . . . . . . . .SW_BUS# . 1 1 . . 1 1 . 1 1 . . 1 1 . 1 .RS_BUS# . . . . 1 . . . . . . . . . . . .ALU_BUS# . . . . . . . . . . . . . . . . .RAM_BUS# . . . . . . . . . . 1 . . . . . .CER# . . . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1CEL# . . 1 . . . 1 . . . 1 . . 1 . . .LR/W# . . 0 . . . 0 . . . 1 . . 0 . . .Cn# . . . . . . . . . . . . . . . . .M . . . . . . . . . . . . . . . . .S0 . . . . . . . . . . . . . . . . .S1 . . . . . . . . . . . . . . . . .S2 . . . . . . . . . . . . . . . . .S3 . . . . . . . . . . . . . . . . .注：后缀为＃的信号都是低电平有效信号，为了在控存ROM中用“1”表示有效，这些信号在控制器中经过反相后送往数据通路。