计组-微程序控制器设计报告

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之微程序控制器实验一、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、实验内容1．实验电路（1）时序发生器电路本实验所用的时序电路见图4.1。

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4.1 时序信号发生器（2）微程序控制器电路图4.2微程序控制器电路微地址转移逻辑表达式:A5＝D5＝μA5；A4＝D4＝C•P2+μA4；A3＝D3＝IR7•P1+μA3；A2＝D2＝IR6•P1+SWC•P0+μA2；A1＝D1＝IR5•P1+SWB•P0+μA1；A0＝D0＝IR4•P1+SWA•P0+μA0。

2．一些关键技术（1）微指令格式图4.3微指令格式（3）上述8条指令的微程序流程图如图4.4所示图4.4微程序流程图（4）微程序代码表表4-2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 下一微地址08 1E 06 07 1E 1D 0D 0E 1D 02 03 02 04 05 04 0F 10P0 1 . . . . . . . . . . . . . . . .P1 . . . . . . . . . . . . . . . . 1P2 . . . . . . . . . . . . . . . . .备用. . . . . . . . . . . . . . . . .TJ . 1 . . 1 1 . 1 1 . 1 . 1 . 1 . .LDIR . . . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1PC+1 . . . . . . . . . . . . . . . . .LDPC# . 1 . . . 1 . . . . . . . . . 1AR+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 . . . . . . . . 1 CEL# . . 1 . . . 1 . . . 1 . . 1 . . . LR/W# . . 0 . . . 0 . . . 1 . . 0 . . . Cn# . . . . . . . . . . . . . . . . .M . . . . . . . . . . . . . . . . .S0 . . . . . . . . . . . . . . . . .S1 . . . . . . . . . . . . . . . . .S2 . . . . . . . . . . . . . . . . .S3 . . . . . . . . . . . . . . . . .表4-2微程序代码表(续)微指令ADD SUB AND STA LDA JC STP OUT当前微地址10 18 11 19 12 1A 13 1B 14 1C 15 1F 16 17 下一微地址18 0F 19 0F 1A 0F 1B 0F 1C 0F 0F 0F 0F 0FP0 . . . . . . . . . . . . . .P1 . . . . . . . . . . . . . .P2 . . . . . . . . . . 1 . . .备用. . . . . . . . . . . . . .TJ . . . . . . . . . . . . 1 1LDIR . . . . . . . . . . . . . .PC+1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 1 . 1 1LDPC# . . . . . . . . . . . 1 . .AR+1 . . . . . . . . . . . . . .LDAR# . . . . . 1 . 1 . . . . .LDDR1 1 . 1 . 1 . 1 . . . . . . .LDDR2 1 . 1 . 1 . . . . . . . . .LDRi . 1 . 1 . 1 . . . 1 . . . .SW_BUS# . . . . . . . . . . . . . .RS_BUS# . . . . . . 1 . 1 . . 1 . 1ALU_BUS# . 1 . 1 . 1 . 1 . . . . . .RAM_BUS# . . . . . . . . . 1 . . . .CER# . . . . . . . . . . . . . .CEL# . . . . . . . 1 . 1 . . . .LR/W# . . . . . . 0 . 1 . . . .Cn# . . . 1 . . . . . . . . . .M . 0 . 0 . 1 . 0 . . . . . .S0 . 1 . 0 . 1 . 0 . . . . . .S1 . 0 . 1 . 1 . 0 . . . . . .S2 . 0 . 1 . 0 . 0 . . . . . .S3 . 1 . 0 . 1 . 0 . . . . . .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。

《计算机组成原理》微程序设计实验报告

《计算机组成原理》实验报告学院：计算机学院专业：交通工程班级学号：AP0804114学生姓名：黄佳佳实验日期：2010.12.14指导老师：李鹤喜成绩评定：五邑大学信息学院计算机组成原理实验室实验五微程序设计实验一、实验目的：深入掌握微程序控制器的工作原理，学会设计简单的微程序。

二、预习要求：1．复习微程序控制器工作原理；2．复习计算机微程序的有关知识。

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、微程序的设计：1．微指令格式设计微指令编码格式的主要原则是使微指令字短、能表示可并行操作的微命令多、微程序编写方便。

微指令的最基本成份是控制场，其次是下地址场。

控制场反映了可以同时执行的微操作，下地址场指明下一条要执行的微指令在控存的地址。

微指令的编码格式通常指控制场的编码格式，以下几种编码格式较普遍。

1）最短编码格式这是最简单的垂直编码格式，其特点是每条微指令只定义一个微操作命令。

采用此格式的微指令字短、容易编写、规整直观，但微程序长度长，访问控存取微指令次数增多从而使指令执行速度慢。

2）全水平编码格式这种格式又称直接编码法，其特点是控制场每一位直接表示一种微操作命令。

若控制场长n位，则至多可表示n个不同的微操作命令。

采用此格式的微指令字长，但可实现多个允许的微操作并行执行，微程序长度短，指令执行速度快。

3）分段编码格式是将控制场分成几段。

若某段长i位，则经译码，该段可表示2i个互斥的即不能同时有效的微操作命令。

采用这种格式的微指令长度较短，而可表示的微操作命令较多，但需译码器。

2．微程序顺序控制方式的设计微程序顺序控制方式指在一条指令对应的微程序执行过程中，下一条微指令地址的确定方法，又叫后继地址生成方式。

下面是常见的两种。

1）计数增量方式这种方式的特点是微程序控制部件中的微地址中的微地址产生线路主要是微地址计数器MPC。

MPC 的初值由微程序首址形成线路根据指令操作码编码形成。

计算机组成原理实验报告微程序控制器实验

膁实验三微程序控制器实验一.二. 薅实验目的与要求：芄实验目的：1.2.薃理解时序产生器的原理，认识时钟和时序信号的波形；3.4.虿掌握微程序控制器的功能，构成知识；5.6.薈掌握微指令格式和各字段功能；7.8.莄掌握微程序的编制，写入，察看微程序的运转，学习基本指令的履行流程。

蚀实验要求：1.2.莁实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；3.4. 莇按练习一要求达成丈量波形的操作，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，并单步运转五条机器指令。

三.四. 蒄实验方案：肁按实验图在实验仪上接好线后，认真检查无误后可接通电源。

1.2. 肃练习一：用联机软件的逻辑示波器观察时序信号，丈量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4 信号的莀方法以下：螈(1)TATEUNIT 中 STOP开关置为“ RUN”状态（向上拨）， STEP开关置为“ EXEC”状态（向上拨）。

螆(2) 将 SWITCHUNIT中右下角 CLR开关置为“ 1” ( 向上拨）。

螅(3) 按动“ START”按钮，即可产生连续脉冲。

莃（ 4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现丈量波形的画面。

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

膇（ 6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATEUNIT中的 TS1 插座，即可测出TS1 的波形；节（ 7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATEUNIT中的 TS2 插座，即可测出TS2 的波形。

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

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

3.4.薇察看微程序控制器的工作原理：①②羄关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线；③2④羀编程写入 E PROM2816A.B.肈将编程开关（MJ20）置为 PROM（编程）状态；C.D. 蚄将实验板上 STATEUNIT中的 STEP置为 STEP状态， STOP置为 RUN状态， SWITCHUNIT中 CLR开关置为1 状态；E.F. 蒂在右上角的 SWITCHUNIT中 UA5-UA0开关上置表 3.2 中某个要写的微地点；G.H. 虿在 MK24-MK1开关上置表 3.2 中要写的微地点后边的 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；I.J. 膈启动时序电路，马上微代码写入到E2PROM2816的相应地点对应的单元中；K.L. 肅重复 C-E 步骤，将表 3.2 的每一行写入E2PROM2816。

微程序控制器组与微程序设计实验报告

微程序控制器组与微程序设计实验报告实验目的：1.了解微程序控制器组的组成和工作原理；2.掌握微程序设计的基本方法；3.学习使用微程序设计语言进行微程序编写；4.验证微程序的功能和正确性。

实验仪器：1.微程序控制器组；2.计算机。

实验原理：实验步骤：1.设计微指令集：根据实验要求，设计微指令的功能，并确定每个微指令的格式和编码方式。

2.设计微程序地址译码器：根据微指令的编码方式，设计地址译码器，将微指令的编码转化为实际的地址。

3.设计微程序存储器：根据微指令的格式和编码方式，设计存储器，存储微指令。

可以选择使用只读存储器或者随机存储器。

4.设计微指令执行器：根据微指令的格式和编码方式，设计执行器，执行微指令的功能操作。

可以使用组合逻辑电路或者微控制器实现。

5.进行微程序编写：使用微程序设计语言，根据微指令集的功能要求，编写微程序，并存储到微程序存储器中。

6.连接实验仪器：将微程序控制器组和计算机连接起来，确保数据传输的正确性。

7.运行实验程序：根据实验要求，执行微程序，并通过计算机输出结果。

实验结果：经过实验，微程序控制器组成功控制了计算机的各个部件的操作和数据流。

微程序设计也能够正确的控制计算机的运行，并输出了预期的结果。

实验总结：通过本次实验，我对微程序控制器组的组成和工作原理有了更深入的了解。

微程序设计是一种灵活、可扩展的指令级程序设计方法，可以根据需求设计出各种功能强大的微程序。

通过实验，我学会了使用微程序设计语言进行微程序编写，并验证了微程序的功能和正确性。

微程序控制器组的应用范围广泛，不仅可以用于计算机中，还可以应用于其他各种控制系统中。

本次实验让我对计算机控制系统的理论和实践有了更深入的了解，提高了我在计算机控制领域的专业技能。

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。

计组-微程序控制器设计报告

实验10 微程序控制器设计实验报告姓名：X XX 学号：X XX 专业：计算机科学与技术课程名称：计算机组成同组学生姓名：无实验时间：实验地点：指导老师：XXX一、实验目的和要求1.掌握微程序控制原理2.掌握微程序控制器的设计方法二、实验内容和原理实验内容：1.设计一个微程序控制单元并进行仿真实验原理：1.微程序的原理：●在多时钟CPU设计的实验中，所有的控制信号均根据操作码以及所处的时钟周期，由组合逻辑的方式产生各个状态下的控制信号。

●微程序是将CPU每条指令和所有时钟的控制信号，预先以二进制形式写在控制存储器中。

●多时钟周期的每个状态都对应一组控制信号。

●每条指令都有若干个状态对应若干组控制信号。

●微指令按一定顺序存放在控制存储器中。

2.工作原理图3.微程序控制逻辑图4.微指令及其控制码5.控制存储器内容三、主要仪器设备1.Spartan-III开发板1套2.装有ISE的PC机1台四、操作方法与实验步骤实验步骤：1.创建新的工程和新的源文件2.编写verilog代码（包括以下模块top，MicroCtrl,pbdebounce,time_1ms）3.对程序进行波形仿真4.编写UCF引脚文件，通过编译。

5.. 生成FPGA代码，下载到实验板上并调试，看是否与实现了预期功能实验代码：Top.vmodule top(input system_clk,input clk_i,input rst_i,output [3:0] anode4,output [7:0] segment4,output reg [7:0] led);wire clk;wire rst;reg [2:0] pc;reg [5:0] opcode;wire [17:0] rom_out;pbdebounce p0(system_clk, clk_i, clk);pbdebounce p1(system_clk, rst_i, rst);initial beginpc=0;endalways @ (posedge clk or posedge rst) beginif (rst==1)pc=0;else if (rom_out[1:0]==0)pc=pc+1;endalways @ * begincase (pc)0: opcode = 6'b000000; //R-type1: opcode = 6'b100011; //LW2: opcode = 6'b101011; //SW3: opcode = 6'b000100; //BEQ4: opcode = 6'b000010; //Jdefault: opcode = 6'b000000;endcaseendMicroCtrl MicroCtrl(clk, rst, opcode, rom_out);display display(system_clk, rom_out[17:2], anode4, segment4); always @ * beginled[1:0] = rom_out[1:0];led[2]=0;case (pc)0: led[7:3] = 5'b10000; //R-type1: led[7:3] = 5'b01000; //LW2: led[7:3] = 5'b00100; //SW3: led[7:3] = 5'b00010; //BEQ4: led[7:3] = 5'b00001; //Jdefault: led[7:3] = 5'b11111;endcaseendendmodulempc=0;endalways @ * begincase (mpc)0: rom_out={16'h0851,2'b11};1: rom_out={16'h1800,2'b01};2: rom_out={16'h3000,2'b10};3: rom_out={16'h00C0,2'b11};4: rom_out={16'h0300,2'b00};5: rom_out={16'h00A0,2'b00};6: rom_out={16'hA000,2'b11};7: rom_out={16'h0500,2'b00};8: rom_out={16'h6006,2'b00};9: rom_out={16'h0009,2'b00};default: rom_out=0;endcaseendalways @ (posedge clk or posedge rst) begin if (rst==1)mpc=0;else begincase (rom_out[1:0])0: mpc=0;3: mpc=mpc+1;1: case (opcode)6'b000000: mpc=6; //R-type6'b100011: mpc=2; //LW6'b101011: mpc=2; //SW6'b000100: mpc=8; //BEQ6'b000010: mpc=9; //Jdefault: mpc=0;endcase2: case (opcode)6'b100011: mpc=3; //LW6'b101011: mpc=5; //SWdefault: mpc=0;endcaseendcaseendendendmoduleDisplay.vmodule display(input wire clk,input wire [15:0] digit,//显示的数据output reg [ 3:0] node, //4个数码管的位选output reg [ 7:0] segment);//七段+小数点reg [3:0] code = 4'b0;reg [15:0] count = 15'b0;always @(posedge clk) begincase (count[15:14])//与(count[1:0])的不同?起到分频的作用2'b00 : beginnode <= 4'b1110;code <= digit[3:0];end2'b01 : beginnode <= 4'b1101;code <= digit[7:4];end2'b10 : beginnode <= 4'b1011;code <= digit[11:8];end2'b11 : beginnode <= 4'b0111;code <= digit[15:12];endendcasecase (code)4'b0000: segment <= 8'b11000000;4'b0001: segment <= 8'b11111001;4'b0010: segment <= 8'b10100100;4'b0011: segment <= 8'b10110000;4'b0100: segment <= 8'b10011001;4'b0101: segment <= 8'b10010010;4'b0110: segment <= 8'b10000010;4'b0111: segment <= 8'b11111000;4'b1000: segment <= 8'b10000000;4'b1001: segment <= 8'b10010000;4'b1010: segment <= 8'b10001000;4'b1011: segment <= 8'b10000011;4'b1100: segment <= 8'b11000110;Timer_1ms.vmodule timer_1ms(input wire clk,output reg clk_1ms);reg [15:0] cnt;initial begincnt [15:0] <=0;clk_1ms <= 0;endalways@(posedge clk)if(cnt>=25000) begincnt<=0;clk_1ms <= ~clk_1ms;endelse begincnt<=cnt+1;endendmodule五、实验结果与分析1. 仿真结果如下（仿真时间较长，分2张图展示）：Ox00c00 0x0300 2’b003.程序运行成功后，将代码下载到实验板spartan3上验证按动按钮，发现数码管上显示的数值即仿真输出码的[17：2]位，且出现顺序一致，说明程序成功。

计算机组成原理课程设计(微程序)报告

微程序控制器的设计与实现第 1 页共22 页目录5 调试过程 (11)6 心得体会 (12)第 2 页共22 页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。

第 3 页共22 页三、设计要求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)尝试用C或者Java语言实现所设计的指令系统的加载、识别和解释功能。

5)撰写课程设计报告。

四、设计方案1)设计思路按照要求设计指令系统，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、存储器直接第 4 页共22 页寻址、立即数寻址等五种寻址方式。

从而可以想到如下指令：24位控制位分别介绍如下：XRD ：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。

EMWR：程序存储器EM写信号。

EMRD：程序存储器EM读信号。

PCOE：将程序计数器PC的值送到地址总线ABUS上。

EMEN：将程序存储器EM与数据总线DBUS接通，由EMWR和EMRD决定是将DBUS数据写到EM中，还是从EM读出数据送到DBUS。

IREN：将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器uPC。

计算机组成原理实验报告三微程序控制器实验

微程序控制器实验报告一、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。

计算机组成原理微程序控制单元实验报告

姓名学号班级******************年级指导教师《计算机组成原理》实验报告实验名称微程序控制单元实验、指令部件模块实验、时序与启停实验实验室实验日期实验七微程序控制单元实验一、实验目的⒈ 掌握时序产生器的组成方式。

⒉ 熟悉微程序控制器的原理。

⒊ 掌握微程序编制及微指令格式。

二、实验原理图7-7-1图 7-7-4 微地址控制原理图微程序控制单元实验原理就是人为的给出一条微指令的地址，人为的去打开测试开关，观察机器怎么运行，打个比方就是我要你执行我下的某条命令，我先告诉你命令写在哪页纸上，你找到纸后，分析命令是什么之后再去执行。

观察机器微程序控制器的组成见图7-1-1 ，微地址的打入操作就是由操作者给出一条微指令的地址（同上面的例子就是仅仅告诉你我让你跑的这条命令写在哪页纸上，而没有告诉你命令的具体内容），不需要做测试去判断这是什么指令，所以由图7-7-1 ，其中微命令寄存器 32 位，用三片 8D 触发器 (273) 和一片 4D(175) 触发器组成。

它们的清零端由CLR来控制微控制器的清零。

它们的触发端CK接 T2，不做测试时 T2 发出时钟信号，将微程序的内容打入微控制寄存器（含下一条微指令地址）。

打入了微指令的地址（即告诉你命令在哪页纸上，此时你需要先找到这页纸并判断命令是叫你做什么，然后执行），进行测试，T4 发出时钟信号，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过置位端将某一触发器输出端置为“1”状态，按图 7-7-4 所示，微地址锁存器的置位端R 受 SE5~SE0控制，当测试信号 SE5~SE0输出负脉冲时，通过锁存器置位端R将某一锁存器的输出端强行置“1”，实现微地址的修改与转移，此时的地址指的是指令的操作码的地址（即你已经知道命令是跑，此时做的是跑的行为）。

再由数据开关置入微地址的值，再做测试，再跳到指令的操作码的地址准备开始执行指令，这就是微程序控制单元实验的原理。

三、实验连线连接图或“图 7-2-27-2-2 中的 B1、 B7、 B10、 B15，用双头实验导线连接上图中所有标明“”图案的插孔（注：Dais-CMH 的时钟信号以作内部连接）。

计算机组成原理微程序控制器

任课教师：张芳、许建龙《计算机组成原理》（2013-2014学年第2学期）实验报告学号：姓名：班级：微程序控制器实验报告一、实验目的：1)了解TEC-2机控制器部件的组成2)熟练掌握56位微指令中各字段的含义3)可以通过微码自己用监控程序编程序，实现两数相加和相减，以及更复杂的操作二、实验仪器：主机一台三、简要原理：1．TEC-2机的控制器部件的组成TEC-2机控制器部件的关键内容包括：（1）由7片LS6116随机读写存储器芯片组成的56位字长的微程序控制存储器，用于存放TEC-2机的微程序。

其内容在刚加电时不定，加电后将首先从2片ROM（LS2716芯片）中读出固化的、用于实现53条机器指令的微程序，经组织后写入这一控制存储器，这一过程称为装入微码。

装入完成后，将从监控程序的零地址执行指令，完成TEC-2机的启动过程。

这之后，还可以用LDMC指令按规定的办法向控制存储器写入新的微程序，以实现新的机器指令。

从简化逻辑框图上可以看到，控制存储器的地址为μRA9~μRA0，读出的信息送微指令流水线寄存器PLR。

（2）微指令寄存器PLR由7片8位的寄存器芯片（6片LS374和1片LS273）组成，用于存放当前微指令的内容，更具体的说明将在后面给出。

（3）微程序定序器AM2910芯片（其内部结构、引脚信号和运行原理等稍候详细说明），是微程序控制器中非常关键、也是稍微难懂一点的部分。

在学习中要正确理解。

它的核心功能是依据机器的运行状态与当前微指令的有关内容等，正确地形成下一条微指令的地址，以保证微程序按要求的微指令序列关系自动地逐条衔接执行。

（4）程序计数器PC和当前指令地址寄存器IP，是用运算器通用寄存器组中的两个选定的寄存器R5和R6实现的，这在图上见不到。

（5）指令寄存器IR，用于存放当前正在执行的指令内容。

（6）为AM2910提供输入地址信号的配套线路，包括：①由两片LS2716 ROM芯片组成的MAPROM，它将指令寄存器中的操作码转换成一段微程序的入口地址；②由l片LS125和1片LS244组成的接收内部总线的IB9~IB0信号的选择门电路，它把由水平板上的开关提供的微指令地址送AM2910的地址输入端；③由1片LS125和微指令寄存器的PLR55~48组成的一组地址输入，把当前微指令中的后续地址B55~46送入AM2910的地址输入端；请注意，1片LS125（共4位独立的输入和输出端）分成两组（每组两位）分别用于②和③两项用途。

计算机组成原理课设报告微程序控制器设计

目录第一章设计任务与要求 3 1.1 设计内容 3 1.2 具体要求 3 1.3 设计环境 4 第二章设计方案 5 2.1 设计思路 5 2.2 微指令格式 6 2.3 指令流程图及其微程序清单 6 第三章调试过程 9 3.1 实验步骤 6 3.2 出现的问题与解决办法 15 小结 15 参考资料 161.1 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。

1.2 具体要求1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：COP2000模型机指令的最低两位(IR0和IR1)用来寻址R0~R3四个寄存器；IR2和IR3与ELP微控制信号，Cy和Z两个程序状态信号配合，控制PC的置数即程序的转移。

各种转移的条件判断逻辑如下所示：PC 置数逻辑当ELP=1时，不允许PC被预置当ELP=0时当IR3=1时，无论Cy和Z什么状态，PC被预置当IR3=0时若IR2=0，则当Cy=1时PC被预置若IR2=1，则当Z=1时PC被预置（1）模型机的寻址方式分五种：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；（2）模型机有一些缺省的指令集，分几大类：算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、数据传输指令、跳转指令、中断返回指令、输入/输出指令。

（3）模型机的指令集有：算术运算指令：ADD A, R? ADD A@R? ADD A, MM ADD A, #IISUB A, R? SUB A, @R? SUB A, MM SUB A, #II数据传输指令：MOV A, R? MOV A, @R? MOV A, MM MOV A, #II MOV R?, A MOV @R?, A MOV MM, A MOV R?, #II输入/输出指令: IN OUT跳转指令：JMP MM移位指令：RR A RL A RRC A RLC A NOP中断返回指令：RETI该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：COP2000 模型机的微指令字长为24 位，全部为操作控制部分，不含顺序控制字段。

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。

计算机组成原理课程设计(中央处理器--微程序控制器设计)

计算机组成原理课程设计：中央处理器-微程序控制器设计摘要本文档介绍了一个针对计算机组成原理课程的设计项目，即中央处理器的微程序控制器设计。

在设计中央处理器的微程序控制器时，我们将考虑指令的执行、数据的处理以及控制信号等关键方面。

通过这个设计项目，学生将深入了解计算机系统的核心组件并掌握微程序控制器的设计方法。

引言计算机组成原理课程旨在帮助学生理解计算机硬件系统的基本原理和组成部分。

其中，中央处理器是计算机系统中最核心的部分之一。

微程序控制器是中央处理器的关键组件，它通过微指令序列控制着处理器的各个部件。

本设计项目旨在实践计算机组成原理的理论知识和设计方法，使学生能够了解中央处理器的内部结构和工作原理，并掌握微程序控制器的设计技术。

设计目标本次设计的目标是： 1. 使用合适的指令集设计一个完整的微程序控制器。

2. 实现基本的指令执行功能，包括算术逻辑单元(ALU)操作、内存读写、条件分支和跳转等。

3. 考虑控制信号与数据通路之间的兼容性和时序关系。

4. 考虑指令的效率和性能，实现合理的指令编码和微指令生成策略。

设计内容1. 指令集设计在设计微程序控制器时，首先需要确定适合该设计的指令集。

指令集应该包括基本的算术、逻辑、移位和控制指令，以及内存读写指令。

根据实际需求，可以添加其他合适的指令。

2. 微指令设计为了实现指令集中的每个指令，需要设计相应的微指令。

微指令是一系列控制信号的序列，用于控制中央处理器中各个部件的操作。

每个微指令应该包含控制信号、操作码、寄存器的选择和数据通路的选择等信息。

3. 数据通路设计数据通路连接了CPU中各个部件，包括寄存器、ALU、控制器等。

在设计数据通路时，需要考虑指令的执行顺序、数据的传递和处理，以及控制信号的生成等。

数据通路应该支持指令的执行和数据操作。

4. 控制信号设计控制信号是微程序控制器中最关键的部分，它确定了中央处理器中各个部件的操作方式和时序。

在设计控制信号时，需要考虑不同指令的差异性和并行性，确保指令的正确执行。

计算机组成原理实验报告_微控制器

计算机组成原理实验报告题目：微程序控制器实验一、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) 掌握微指令的编制、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、实验内容及要求：（一）实验原理：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E2PROM，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。

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一触发器置为“1”状态，完成地址修改。

在该实验电路中设有一个编程开关(位于实验板右上方)，它具有三种状态：PROM (编程)、READ(校验)、RUN(运行)。

当处于“编程状态”时，实验者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，从而可以判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。

微程序控制器原理图图10(B) 微指令格式微指令字长共24位，其控制位顺序如图所示。

图11 微指令格式A 字段B 字段C 字段MA 5--MA 0为6位的后续微地址，A ，B ，C 为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多个微命令。

C 字段中的P(1)是测试字位。

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地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，。

计算机组成原理课程设计 - 设计一个微程序控制器

第一章设计概述1.1课程设计的目的本课程设计的教学目是在掌握计算机系统的组成及内部工作机制,理解计算机各功能部件工作原理的基础上,深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程,进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识和整机的概念,培养开发和调试计算机的技能,在设计实践中提高应用所学专业知识分析问题和解决问题的能力。

1.2设计任务和基本要求本课程设计以TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统为平台设计完成。

1.按给定的数据格式和指令系统,设计一个微程序控制器。

2.设计给定机器指令系统以及微程序流程图,按微指令格式写出微程序的为指令代码。

3.连接逻辑电路完成启动,测试,编程,测试,效验和运行,并观测运行过程及结果。

4.将微程序控制器模块与运算器模块,存储器模块联机,组成一台模型计算机。

5.用微程序控制器控制模型机的数据通路。

6.通过在模型机上运行由机器指令组成的简单程序,掌握机器指令与微指令的关系,建立计算机整机的概念,掌握计算机的控制机制。

7.按指定的应用项目进行汇编指令格式及功能设计,并设计相应的机器指令代码,按照模型机数据通路设计实现机器指令功能的微程序.在PC机上编辑机器指令和微程序,装载代码到TDN-CM++实验系统并运行,实现应用要求。

第二章规定项目的验证实现2.1规定项目任务和要求：任务：从输入设备输入一个数与内存中地址为0AH存放的数字1相加结果送地址为0BH单元中。

并能从内存中取出到外围设备显示之。

要求：通过此验证实验来学会数据通路电路图的连接、机器指令的设计、微指令设计中相关字段的作用、微程序流程图的设计以及能熟练掌握用微程序控制数据通路来实现机器指令的功能，为以后的实验设计做好准备。

2.2规定项目实现原理：（1）在本设计中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。

计算机从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。

计算机组成原理课设报告微程序控制器设计

目录第一章设计任务与要求 3 1.1 设计内容 3 1.2 具体要求 3 1.3 设计环境 4 第二章设计方案 5 2.1 设计思路 5 2.2 微指令格式 6 2.3 指令流程图及其微程序清单 6 第三章调试过程 9 3.1 实验步骤 6 3.2 出现的问题与解决办法 15 小结 15 参考资料 161.1 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。

1.2 具体要求1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：COP2000模型机指令的最低两位(IR0和IR1)用来寻址R0~R3四个寄存器；IR2和IR3与ELP微控制信号，Cy和Z两个程序状态信号配合，控制PC的置数即程序的转移。

各种转移的条件判断逻辑如下所示：PC 置数逻辑当ELP=1时，不允许PC被预置当ELP=0时当IR3=1时，无论Cy和Z什么状态，PC被预置当IR3=0时若IR2=0，则当Cy=1时PC被预置若IR2=1，则当Z=1时PC被预置（1）模型机的寻址方式分五种：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；（2）模型机有一些缺省的指令集，分几大类：算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令、数据传输指令、跳转指令、中断返回指令、输入/输出指令。

（3）模型机的指令集有：算术运算指令：ADD A, R? ADD A@R? ADD A, MM ADD A, #IISUB A, R? SUB A, @R? SUB A, MM SUB A, #II数据传输指令：MOV A, R? MOV A, @R? MOV A, MM MOV A, #II MOV R?, A MOV @R?, A MOV MM, A MOV R?, #II输入/输出指令: IN OUT跳转指令：JMP MM移位指令：RR A RL A RRC A RLC A NOP中断返回指令：RETI该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：COP2000 模型机的微指令字长为24 位，全部为操作控制部分，不含顺序控制字段。

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。

计算机组成原理实验报告-微程序控制器

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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-微程序控制器的组成与微程序设计实验

计算机组成原理-微程序控制器的组成与微程序设计实验福建农林⼤学计算机与信息学院信息⼯程类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：系：计算机专业：计算机科学与技术年级：09级学号：指导教师：职称：2010年12⽉29⽇实验项⽬列表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： 09 姓名：学号：实验课程：实验室号：____509 实验设备号：试验台8 实验时间：指导教师签字：成绩：实验名称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。

2.掌握微程序的编制、写⼊、观察微程序的运⾏。

⼆.实验设备ZYE1603B 计算机组成原理教学实验系统⼀台，排线若⼲。

三.实验原理实验所⽤的时序电路原理可以参考时序实验，由于时序电路的内部线路已经连好（时序电路的CLR已接到实验板中下⽅的CLR清零开关上），所以只需将时序电路与⽅波信号源连接即可。

1.微程序控制电路微程序控制器的组成见图1-16。

其中控制存储器采⽤三⽚2816E2（平⽅）PROM具有掉线保护功能。

微指令寄存器18位，⽤两⽚8D触发器（74LS175）触发器组成，它们带有清“0”断和置“1”端。

在不进⾏判别测试的情况下，T2时刻打⼊微地址寄存器的内容极为下⼀条微指令地址。

当T4时刻进⾏判别测试时，转移逻辑满⾜条件后输⼊的负脉冲通过强制端将某⼀触发器设置为“1”状态，完成地址修改。

在该实验电路中，控制台但愿有⼀个编程开关SP06，它具有两种状态：WRITE（编程）、READ（校验）、RUN（运⾏）。

当处于“编程状态”时，实验者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，从⽽可以判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⼆态门74LS245，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。