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

①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①，TS1,TS2,TS3,TS4信号的

方法如下：

⑴ 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①插座，即可测出时钟①的波形。

(6)探头一端接实验仪左上角的CH2另一端接STATBJNIT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STATBJNIT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PRO(编程)状态；

B.将实验板上STATRNIT中的STEP置为STEF状态，STOP S为RUN犬态，SWITCHJNIT

中CLR开关置为1状态;

C.在右上角的SWITCH UNI冲UA5-UA（开关上置表3.2中某个要写的微地址；

D.在MK24-MK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 281。6

③ 校验

A.将编程开关置为REA（校验）状态；

B.保持STEP,STOP,CL开关状态不变，将实验板上STATEJNIT中的STEP置为STEP犬态,

STOP S为RUN犬态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；

C.在开关UA5-UA（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-MD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UPROM 281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-BU”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丁变为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）；

& 在UA5-UA0丁变为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丁从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丁为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丁会变为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丁为000001时，按动一下START键UA5-UA0丁会变为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STRATO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

①

TS1

TS2

TS3

TS4 _________________________________ __________________

时钟①脉冲与TS1、TS2 TS3 TS4脉冲的波形，比较时钟①脉冲与TS1、TS2 TS3 TS4 脉冲的相互关系：时钟①脉冲的一个CPL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CPL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) PSAR;PC+1①指令格式：