计算机组成原理微程序设计
Logisim平台微程序控制实验-计算机组成原理
CPU的结构与功能
结构：CPU由控制器、运算器和寄存器组成
功能：控制器负责控制计算机的运行，运算器负责执行算术和逻辑运算，寄存器负责存储数据 和指令
指令集：CPU能够执行各种指令，包括算术指令、逻辑指令、控制指令等
工作原理：CPU通过读取指令、解码指令、执行指令的循环过程，实现对计算机的控制和运算。
控制器：控制计算机的运行，包括指令的 执行和程序的控制
运算器：进行算术和逻辑运算，包括加、 减、乘、除等基本运算
存储器：存储数据和程序，包括内存和外 存
输入设备：将数据或程序输入计算机，包 括键盘、鼠标等
输出设备：将计算机的处理结果输出，包 括显示器、打印机等
总线：连接计算机的各个部件，包括数据 总线、地址总线和控制总线
实验结果分析与讨论
实验目的：验证计算机组成原理的基 本概念和原理
实验方法：使用Logisim平台进行微 程序控制实验
实验结果：成功实现计算机组成原理 的基本功能
分析与讨论：实验结果与预期相符， 验证了计算机组成原理的基本概念和 原理，为后续课程学习打下基础。
06 实验总结与展望
实验总结回顾
实验目的：掌握微程序控制的基本原理和实现方法
实验内容：设计并实现一个简单的微程序控制器
实验方法：使用Logisim平台进行模拟和验证 实验结果：成功实现了微程序控制器的功能，并对计算机组成原理有了更 深入的理解
实验收获与感悟
掌握了Logisim平台的基本操作和微程序控制的原理 提高了计算机组成原理的理解和应用能力 学会了如何分析和解决实际问题 培养了团队合作和沟通能力 提高了对计算机科学的兴趣和热情
微程序控制的优势与局限性
优势：微程序控制可以实现复杂的控制功能，提高系统的灵活性和可扩展性。 优势：微程序控制可以简化硬件设计，降低硬件成本。 局限性：微程序控制需要大量的存储空间，可能导致系统资源紧张。 局限性：微程序控制可能会导致系统响应速度降低，影响系统性能。
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 2816A.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。
计算机组成原理微程序系统实验总结
计算机组成原理微程序系统实验总结在计算机科学领域中，计算机组成原理是一门重要的课程，它涵盖了计算机硬件的各个方面，包括处理器、存储器、输入输出等。
而微程序系统则是计算机的重要组成部分，它负责控制计算机的指令执行过程，是计算机内部的一个重要的工作流程。
在本次计算机组成原理的微程序系统实验中，我深入学习了微程序系统的工作原理和设计方法，并通过实践了解了微程序的编写和调试过程。
下面是我对本次实验的总结：在实验中，我们通过学习微程序设计的原理和方法，了解了微程序的工作方式。
微程序是一种控制计算机指令执行的方式，它将指令的执行过程分解成一系列微操作，通过微指令的控制来完成指令的执行。
这种方式可以提高指令的执行效率和灵活性，使得计算机的指令集更加丰富和灵活。
在实验中，我们学习了微程序的编写和调试方法。
微程序的编写需要根据指令的执行过程和微操作的控制流程进行设计，然后将微操作编码成微指令。
在编写过程中，我们需要考虑指令的执行顺序、条件分支、循环等复杂情况，以保证微程序的正确性和高效性。
在调试过程中，我们通过观察微指令的执行结果和状态寄存器的变化，来检查微程序的正确性和性能。
然后，在实验中，我们还学习了微程序的优化方法。
微程序的优化可以通过减少微操作的数量和提高微操作的并行度来实现。
在编写过程中，我们可以通过合并相似的微操作、去除无效的微操作和重排微操作的顺序来减少微操作的数量。
而通过增加并行执行的微操作和优化微指令的编码方式，可以提高微程序的执行效率和速度。
在实验中，我们还进行了微程序系统的性能测试和评估。
通过测试不同指令序列的执行时间和资源消耗，我们可以评估微程序系统的性能和效率。
在评估过程中，我们可以通过调整微程序的设计和优化方法来改善系统的性能和效果。
总结起来，本次计算机组成原理微程序系统实验，我深入学习了微程序的工作原理和设计方法，通过实践了解了微程序的编写和调试过程，并掌握了微程序系统的优化方法和性能评估技巧。
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。
计算机组成原理微程序系统实验总结
计算机组成原理微程序系统实验总结计算机组成原理是计算机科学与技术专业的基础课程之一，它主要研究计算机硬件系统的组成和工作原理。
在这门课程中，我们学习了计算机的基本组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等，并了解了它们之间的工作原理和相互关系。
在计算机组成原理课程的实验环节中，我们进行了微程序系统的实验。
微程序系统是一种将指令集的控制逻辑以微指令的形式存储在存储器中的控制方式。
通过实验，我们进一步加深了对计算机硬件组成和工作原理的理解，并掌握了微程序系统的设计和实现方法。
在实验过程中，我们首先需要了解微程序系统的基本原理和设计思想。
微程序系统通过将指令的控制逻辑以微指令的形式存储在存储器中，然后通过控制器按照微指令的顺序来执行指令。
这种方式可以使得计算机的指令集更加灵活，并且可以方便地进行指令的扩展和修改。
在实验中，我们使用了VHDL语言来描述微程序系统的控制逻辑。
VHDL是一种硬件描述语言，可以用于描述数字电路的结构和行为。
通过使用VHDL语言，我们可以将微程序系统的控制逻辑以硬件的形式描述出来，并通过仿真软件来验证其正确性。
在实验中，我们首先进行了微程序系统的设计。
我们根据指令集的要求，设计了适当的微指令，并将其存储在存储器中。
然后，我们设计了控制器的逻辑电路，用于按照微指令的顺序来执行指令。
最后，我们使用仿真软件对设计的微程序系统进行了验证，确保其能够正确地执行指令。
通过实验，我们不仅加深了对计算机组成原理的理解，还掌握了微程序系统的设计和实现方法。
我们学会了使用VHDL语言来描述微程序系统的控制逻辑，并通过仿真软件来验证其正确性。
通过这些实验，我们对计算机硬件的工作原理有了更加深入的了解，并且提高了我们的实践能力和问题解决能力。
计算机组成原理微程序系统实验是计算机科学与技术专业中重要的实践环节。
通过这个实验，我们加深了对计算机硬件组成和工作原理的理解，掌握了微程序系统的设计和实现方法，并提高了实践能力和问题解决能力。
计算机组成原理10 第十章 CU的设计(2)
⑨ JMP X
T0
T1 T2 Ad ( IR ) PC
⑩ BAN X
T0
T1 T2 A0 • Ad ( IR ) + A0• PC PC
5. 中断周期 微操作的 节拍安排
T0
T1 T2
10.1
硬件关中断
0
PC MDR
MAR
MDR M ( MAR )
1
W
向量地址
PC
中断隐指令完成
三、组合逻辑设计步骤
T0
EX 执行
1
1 T1
M(MAR) AC
W
(AC)+(MDR) AC T2
MDR
MDR 0
M(MAR)
AC AC 1
1
2. 写出微操作命令的最简表达式
M ( MAR ) MDR
10.1
= FE · 1 + IND · 1 ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) T T + EX · 1 ( ADD +LDA ) T = T1{ FE + IND ( ADD + STA + LDA + JMP + BAN ) + EX ( ADD +LDA ) }
10.1
微操作命令信号 CLA COM ADD SAT LDA JMP PC 1 M(MAR) ( PC ) +1 MDR OP( IR ) MAR R MDR PC IR ID IND EX 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
FE 取指
T0 T1 T2 PC 1 R MDR PC IR ID
计算机组成原理微程序系统实验总结
计算机组成原理微程序系统实验总结本次实验是针对计算机组成原理中微程序系统的设计与实现，通过实际编程实现了微程序的编写、调试和烧录。
在这个实验中，我们深入了解了微程序系统的实现原理，也掌握了设计和实现微程序的方法。
实验中，我们首先学习了微指令的不同格式和功能码的含义，接着，我们利用Logisim软件设计了微程序控制器的逻辑电路，编写了微程序，并进行了测试，实现了各种指令的操作。
在此过程中，我们深入了解了微程序的实现原理，并学会了如何利用微指令控制各种操作，从而实现了计算机程序的运行。
本次实验的收获可以总结为以下几点：1.深入理解微程序控制原理。
在实验中，我们学习了微程序控制的原理和实现方法，这是计算机组成中的一个重要的概念和技术，它能使计算机能够运行各种指令，实现计算和控制等操作。
通过实验，我们更加深入了解了这一技术的实现原理和使用方法。
2.掌握了Logisim软件的使用方法。
在实验中，我们使用了Logisim软件来设计和模拟微程序控制器的逻辑电路。
通过这个实验，我们学会了如何使用这个软件来设计和模拟各类电子电路，这对于电子电路的设计和实现都非常有帮助。
3.实践了微程序设计。
在实验中，我们实践了微程序的设计与实现，掌握了微指令的不同格式和功能码的含义。
通过这个实验，我们学会了如何通过微指令来控制各种操作，实现计算机程序的运行。
4.增强了团队协作能力。
在实验中，我们形成了一个小组，共同完成了这个项目。
通过这个实验，我们学会了如何与他人合作，如何利用互相的优势，以及如何在团队中进行有效的沟通和协调。
这对于我们的职业生涯和学术研究都非常有帮助。
总之，本次实验是一个非常有意义的实践活动。
通过这个实验，我们学会了深入理解微程序控制原理，掌握了Logisim软件的使用方法，实践了微程序设计，增强了团队协作能力。
这些经验和技能对我们的未来职业生涯和学习研究都具有重要的意义。
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。
计算机组成原理微程序设计
1.已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512×48（位），微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示：（1）微指令中的三个字段分别应多少位？（2）画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。
解：（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位，（如采用字段译码只需2位），下地址字段为9位，因为控制容量为512单元，微命令字段是（48 – 4 - 9 ）= 35 位。
（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B1.2如下：其中微地址寄存器对应下地址字段，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。
地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1），其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。
图B1.22．某计算机有8条微指令I1—I8，每条微指令所包含的微命令控制信号见下表，a—j 分别对应10种不同性质的微命令信号。
假设一条微指令的控制字段仅限8位，请安排微指令的控制字段格式。
a*(b,c,d,e,f,g,h,j) b*(c,d,e,h) c*(d,e,g,h) d*(e,f,g,h) e*(g,,i) f*(g) g*(i) h*(j) 解：为了压缩指令字的长度，必须设法把一个微指令周期中的互斥性微命令信号组合在一个小组中，进行分组译码。
经分析，（e ,f ,h）和（b, i, j）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a, c, d, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：01 e 01 b直接控制10 f 10i4位2位2位3．运算器结构如图B5.2所示，R1 ，R2，R3是三个寄存器，A和B是两个三选一的多路开关，通路的选择由AS0 ,AS1 和BS0，BS1端控制，例如BS0BS1 = 11时，选择R3 ，BS0BS1 = 01时，选择R1……，ALU是算术/ 逻辑单元。
计算机组成原理微程序系统实验总结
计算机组成原理微程序系统实验总结计算机组成原理是计算机科学中的重要课程，它涉及到计算机硬件的组成和工作原理。
微程序系统是计算机组成原理中的一个重要概念，它是一种将指令集和控制逻辑分离的设计思想，可以提高计算机的可维护性和可扩展性。
在本次实验中，我们学习了微程序系统的原理和实现方法，并进行了相关的实验。
在实验中，我们首先了解了微程序系统的基本原理。
微程序系统是一种将指令集和控制逻辑分离的设计思想，它将指令集中的每个指令都分解成一系列微操作，然后通过微指令控制器来执行这些微操作。
微指令控制器是一个硬件模块，它根据指令寄存器中的指令码来产生相应的微指令，然后将微指令送到微程序存储器中执行。
微程序存储器是一个ROM芯片，它存储了所有的微指令序列，每个微指令序列对应一个指令。
接着，我们进行了实验，实现了一个简单的微程序系统。
在实验中，我们使用了VHDL语言来描述微指令控制器和微程序存储器的行为。
我们首先设计了微指令控制器，它根据指令码产生相应的微指令序列，并将微指令序列送到微程序存储器中执行。
微程序存储器中存储了所有的微指令序列，每个微指令序列对应一个指令。
我们还设计了一个简单的CPU，它包括指令寄存器、数据寄存器、ALU和存储器等模块。
我们将CPU和微程序系统连接起来，通过微程序系统来控制CPU的运行。
我们进行了实验结果的分析。
实验结果表明，我们设计的微程序系统可以正确地执行指令集中的所有指令，并且具有较好的可扩展性和可维护性。
微程序系统的设计思想可以有效地将指令集和控制逻辑分离，从而提高计算机的可维护性和可扩展性。
微程序系统还可以实现指令级并行和流水线等高级特性，从而提高计算机的性能。
本次实验让我们深入了解了微程序系统的原理和实现方法，通过实验我们还掌握了VHDL语言的使用和CPU的设计方法。
微程序系统是计算机组成原理中的一个重要概念，它对于提高计算机的可维护性和可扩展性具有重要意义。
我们相信，在今后的学习和工作中，微程序系统的知识将会对我们有很大的帮助。
微程序设计
10.2
(P
MAR …
CMAR
Ad ( IR ) P
CMAR )
1 R + 0 0 1 P+1
CM ( CMAR ) 由 CMDR 发命令
CMDR
0001
形成下条微指令地址 P + 1 Ad (CMDR ) CMAR
CM (CMAR ) 由 CMDR 发命令
CMDR
M ( MAR ) P+ 1 0100
静态 动态 微程序无须改变， 微程序无须改变，采用 ROM
10.2
改变机器指令， 通过 改变微指令 和 微程序 改变机器指令， 有利于仿真， 有利于仿真，采用 EPROM
X Y Z
ADD 作
STA 作
3. 工作原理
(1) 取指阶段 执行取指微程序 M CMAR CM ( CMAR ) 由 CMDR 发命令
形成下条微指令地址
M+1 M ( MAR ) M+1 M+2 MDR M+2 00100 IR 0100
10.2
CMDR
M PC MAR … 1 R
100
+ 0 0 1 M+1
5. 其他
四、微指令序列地址的形成
1. 微指令的 下地址字段 指出 2. 根据机器指令的 操作码 形成 3. 增量计数器
( CMAR ) + 1 CMAR
10.2
4. 分支转移
操作控制字段 转移方式 转移地址
转移方式 转移地址
指明判别条件 指明转移成功后的去向
5. 通过测试网络
微指令地址 非测试地址 h 测试地址 l 测试网络
对应 LDA 操作的微程序
计算机组成原理中的指令系统与微程序
计算机组成原理中的指令系统与微程序指令系统和微程序是计算机组成原理中两个重要的概念。
指令系统是计算机内部实现各种功能的基本指令集合，而微程序是为了实现指令系统而设计的一种硬件逻辑。
本文将介绍指令系统和微程序的基本概念及其在计算机组成原理中的作用。
一、指令系统指令系统是计算机内部实现各种功能的指令的集合。
它定义了计算机可以执行的操作和数据处理方式。
指令系统包括指令的格式、寻址方式和操作码等要素。
指令系统决定了计算机的功能和性能。
指令系统中的指令可以分为多种类型，如数据传输指令、算术逻辑指令、控制指令等等。
不同类型的指令完成不同的操作，通过组合和执行这些指令可以实现计算机所需的各种功能。
指令系统的设计应考虑到计算机硬件的性能和复杂性。
一方面，指令系统应尽可能的简单，以提高计算机的执行效率；另一方面，指令系统也应具备足够的功能，以满足各种应用需求。
二、微程序微程序是为了实现指令系统而设计的一种硬件逻辑。
它是将指令系统的功能细化为一条条微指令，通过控制器按照微指令的顺序来执行各种操作。
微程序的设计思想是将指令的执行过程细化为若干个微操作，并将这些微操作编码为微指令。
每个微指令都包含了一条指令的执行操作，通过按照指令的顺序执行微指令，就可以实现整个指令系统的功能。
微程序的设计可以将指令系统的功能分解为若干个步骤，每个步骤对应一个微指令。
这样可以大大简化指令的执行过程，提高计算机的执行效率和灵活性。
微程序还可以方便地更新和修改，以适应不同的应用需求。
三、指令系统与微程序的关系指令系统和微程序是紧密相关的。
指令系统定义了计算机可以执行的操作和数据处理方式，而微程序则是实现这些操作和处理方式的具体方法。
微程序是指令系统的一种实现技术，它将指令系统的功能细化为一条条微指令，通过控制器按照微指令的顺序来执行各种操作。
通过微程序，可以实现复杂的指令功能，提高计算机的执行效率和灵活性。
指令系统和微程序之间的关系可以用一个类比来理解。
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”课程设计报告微程序控制器的设计一、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、存储器直接寻址、立即数寻址等五种寻址方式。
从而可以想到如下指令： （１）24位控制位分别介绍如下：位控制位分别介绍如下： XRD 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。
定外设读数据。
EMWR EMWR：： 程序存储器EM 写信号。
写信号。
EMRD EMRD：： 程序存储器EM 读信号。
读信号。
PCOE PCOE：： 将程序计数器PC 的值送到地址总线ABUS 上。
上。
EMEN 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 DBUS。
IREN 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 uPC。
EINT EINT：： 中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。
中断返回时清除中断响应和中断请求标志，便于下次中断。
ELP ELP：： PC 打入允许，与指令寄存器的IR3IR3、、IR2位结合，控制程序跳转。
转。
MAREN MAREN：将数据总线：将数据总线DBUS 上数据打入地址寄存器MAR MAR。
MAROE MAROE：将地址寄存器：将地址寄存器MAR 的值送到地址总线ABUS 上。
上。
OUTEN OUTEN：将数据总线：将数据总线DBUS 上数据送到输出端口寄存器OUT 里。
里。
STEN STEN：： 将数据总线DBUS 上数据存入堆栈寄存器ST 中。
中。
RRD RRD：： 读寄存器组读寄存器组R0-R3R0-R3，寄存器，寄存器R?R?的选择由指令的最低两位决定。
的选择由指令的最低两位决定。
的选择由指令的最低两位决定。
计算机组成原理微程序设计乘法指令
郑州轻工业学院本科计算机组成原理课程设计总结报告设计题目：基本模型机的设计与实现学生姓名：系别：专业：班级：学号：指导教师：2011 年1月7 日郑州轻工业学院课程设计任务书题目基本模型机的设计与实现专业、班级学号姓名主要内容：乘法指令、停机指令的设计与实现。
基本说明：由于乘法指令较为复杂，本次模型机设计只完成乘法机器指令和停机指令的设计与实现。
主要参考资料等：《计算机组成原理》白中英主编科学出版社。
完成期限：一周指导教师签名：课程负责人签名：2011年 1月 7 日目录课程设计任务书 (2)一、微程序控制器的基本原理 (4)二、模型机结构 (5)三、微指令格式 (6)四、指令系统 (7)五、指令流程图 (8)六、程序清单 (9)七、微程序清单 (10)八、心得与体会 (11)附录：微程序详解 (11)1. 总述 (11)2. 乘法算法 (11)3. 实现难点 (12)一、微程序控制器的基本原理微程序控制器原理框图如图所示。
它主要有控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。
其中微指令寄存器分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分。
（1）控制存储器控制存储器用来存放实现全部指令系统的微程序，机器运行时只读不写。
其工作过程是：每读出一条微指令，则执行这条微指令接着以读出下一条微指令，又执行这条微指令……。
（2）微指令寄存器微指令寄存器用来存放由控制存储器读出的一条微指令信息。
其中微地址寄存器决定将要访问的下一条微指令的地址，而微命令寄存器则保存一条微指令的操作控制字段和判别测试字段的信息。
（3）地址转移逻辑在一般情况下，微指令由控制存储器读出后直接给出下一微指令的地址，通常我们简称微地址，这个微地址信息就存放在微地址寄存器中。
如果微程序不出现分支，那么下一条微指令的地址就直接由微地址寄存器给出。
当微程序出现分支时，意味着微程序出现条件转移。
在这种情况下，通过判别测试字段P和执行部件的“状态条件”反馈信息，去修改微地址寄存器人内容，并按改好人内容去读下一条微指令。
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。
计算机组成原理实验报告4-微程序计数器uPC实验
千里之行，始于足下。
计算机组成原理实验报告4-微程序计数器uPC实验计算机组成原理实验报告4-微程序计数器uPC实验一、实验目的本次实验的目的是通过设计和实现微程序计数器uPC，加深对计算机组成原理中微程序控制的理解和掌握。
二、实验原理微程序控制是一种使用微操作指令来实现指令解码和控制的方法。
其基本原理是将指令的每个微操作独立编码，并存放在存储器中，再通过微程序计数器uPC逐步读取并执行这些微操作指令，从而实现对硬件的控制。
本次实验中，我们设计的微程序计数器uPC采用基于有限状态机的方式。
其工作流程如下：1. 在上升沿时，根据当前状态和输入，更新下一个状态。
2. 在状态更新完成后，判断是否需要进行微指令计数器的更新，如果需要，则计数器自增。
3. 根据计数器的值，从微指令存储器中读取相应的微指令。
4. 执行微指令。
三、实验步骤本次实验的主要步骤如下：第1页/共3页锲而不舍，金石可镂。
1. 设计微指令的编码对应的控制信号，并将其存储在微指令存储器中。
2. 设计并实现基于有限状态机的微程序计数器uPC。
3. 将uPC与微指令存储器、数据通路、输入设备等连接起来，以实现对硬件的控制。
四、实验结果在实验过程中，我们完成了微指令的编码，并将其存储在微指令存储器中，设计并实现了基于有限状态机的微程序计数器uPC，并将uPC与其他模块连接起来。
经过测试，我们发现uPC能够正确地执行微指令，并能够对硬件进行正确的控制。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制的原理和工作方式，加深了对计算机组成原理中微程序控制的理解和掌握。
在实验过程中，我们通过设计和实现微程序计数器uPC，对于掌握微程序控制有了更深入的认识，并且锻炼了自己的设计和调试能力。
虽然在实验过程中遇到了一些困难和问题，但通过思考和团队合作，我们最终成功地完成了实验并取得了满意的结果。
通过本次实验，我们不仅提高了对计算机组成原理的理论理解，也增强了自己的动手实践能力。
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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1. 已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512×48（位），微程序在整个控制存
储器中实现转移，可控制微程序的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示：
（1） 微指令中的三个字段分别应多少位？
（2） 画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。
解：（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段
为4位，（如采用字段译码只需2位），下地址字段为9位，因为控制容量为512单元，微命令字段是（ 48 – 4 - 9 ）= 35 位。
（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B1.2如下：其中微地址寄存器对应下
地址字段，P 字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。
地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP 码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1），其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。
图B1.2
2．某计算机有8条微指令I 1—I 8，每条微指令所包含的微命令控制信号见下表，a —j 分别对应10种不同性质的微命令信号。
假设一条微指令的控制字段仅限8位，请安排微指令的控制字段格式。
a*(b,c,d,e,f,g,h,j) b*(c,d,e,h) c*(d,e,g,h) d*(e,f,g,h) e*(g,,i) f*(g) g*(i) h*(j) 解：为了压缩指令字的长度，必须设法把一个微指令周期中的互斥性微命令信号组合在一个小组中，进行分组译码。
经分析，（e ,f ,h ）和（b, i, j ）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a, c, d, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：
01 e 01 b 直接控制 10 f 10 i
4位 2位 2位
3．运算器结构如图B5.2所示，R 1 ，R 2，R 3 是三个寄存器，A 和B 是两个三选一的多路开关，通路的选择由AS 0 ,AS 1 和BS 0 ，BS 1端控制，例如BS 0BS 1 = 11时，选择R 3 ，BS 0BS 1 = 01时，选择R 1……，ALU 是算术 / 逻辑单元。
S 1S 2为它的两个操作控制端。
其功能如下：
图B5.2
S 1S 2 = 00时，ALU 输出 = A S 1S 2 = 01时，ALU 输出 = A + B
S 1S 2 = 10时，ALU 输出 = A – B S 1S 2 = 11时，ALU 输出 = A ⊕B 请设计控制运算器通路的微指令格式。
解：采用水平微指令格式，且直接控制方式，顺序控制字段假设4位，其中一位判别测试位：
当P = 0时，直接用μAR 1——μAR 3形成下一个微地址。
当P = 1时，对μAR 3进行修改后形成下一个微地址。
4．某机运算器框图如图B7.1所示，其中ALU 由通用函数发生器组成，M 1—M 3为多路开关，采用微程序控制，若用微指令对该运算器要求的所有控制信号进行微指令编码的格式设计，列出各控制字段的编码表。
图B7.1
解：当24个控制信号全部用微指令产生时，可采用字段译码法进行编码控制，采用的微指令格式如下（其中目地操作数字段与打入信号段可结合并公用，后者加上节拍脉冲控制即可）。
3位 3位 5位 3位 2位 目的操作数 源操作数 运算操作 直接控制 判别 下地址字段
5． 图B8.2给出了微程序控制的部分微指令序列，图中每一框代表一条微指令。
分支点a
由指令寄存器I R5 ，I R6两位决定，分支点b 由条件码标志c 决定。
现采用断定方式实现微程序的程序控制，已知微地址寄存器长度为8位，要求： （1）设计实现该微指令序列的微指令字顺序控制字段的格式。
（2）画出微地址转移逻辑图。
图B8.2 解：（1）已知微地址寄存器长度为8位，故推知控存容量为256单元。
所给条件中微程序有
两处分支转移。
如不考虑他分支转移，则需要判别测试位P 1 ，P 2（直接控制），故顺序控制字段共10位，其格式如下,A I 表示微地址寄存器：
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（2）转移逻辑表达式如下：
A 8 = P 1·IR 6·T I A 7 = P 1·IR 5·T I A 6 = P 2·C 0·T I
其中T I 为节拍脉冲信号。
在P 1条件下，当IR 6 = 1时，T I 脉冲到来时微地址寄存器的第8位A 8将置“1”，从而将该位由“0”修改为“1”。
如果IR 6 = 0，则A 8的“0”状态保持不变，A 7，A 6 的修改也类似。
根据转移逻辑表达式，很容易画出转移逻辑电路图，可用触发器强制端实现。
6．假设某计算机的运算器框图如图B13.1所示，其中ALU 为16位的加法器（高电平工作），
S A 、S B 为16位锁存器，4个通用寄存器由D 触发器组成，O 端输出，其读写控制如下表所示：
要求：（1）设计微指令格式。
（2）画出ADD ，SUB 两条微指令程序流程图（不编码）。
解：（1）微指令格式如下：
各字段意义如下：F1—读RO —R3的选择控制。
F2—写RO —R3的选择控制。
F3—打入SA 的控制信号。
F4—打入SB 的控制信号。
F5—打开非反向三态门的控制信号。
LDALU 。
F6—打开反向三态门的控制信号。
LDALU ，并使加法器最低位加1 F7－清锁存器SB 位零的RESET 信号。
F8－ 一段微程序结束，转入取机器指令的控制信号。
R — 寄存器读命令 W —寄存器写命令
(2) ADD ，SUB 两条微指令程序流程图如图B13.2所示
图B13.2
7已知MOV，ADD，COM，ADT四条指令微程序流图，已知P（1）的条件是指令寄存器OP字段，即IR0，IR1，P（2）的条件码是进位寄存器C J，请设计画出微程序控制器地址转移逻辑
图。
地址寄存器的最后两个触发器即可。
在P（2）处微程序出现2路分支，对应两个微地址，
此时的测试条件是进位触发器C j 的状态。
为此用C j 修改μA2即可。
转移逻辑表达式如下：μA 0=P 1·T 4·IR 0,μA 1=P 1·T 4·IR 1, μA 2=P 2·T 4·C j 。
由此可画出微地址转移逻辑。
如图B16.2所示。
9某计算机的数据通路如图B19.1所示，其中M —主存， MBR —主存数据寄存器， MAR —主存地址寄存器， R0-R3—通用寄存器， IR —指令寄存器， PC —程序计数器（具有自增能力）， C 、D--暂存器， ALU —算术逻辑单元（此处做加法器看待）， 移位器—左移、右移、直通传送。
所有双向箭头表示信息可以双向传送。
请按数据通路图画出“ADD （R1），（R2）+”指令的指令周期流程图。
该指令的含义是两个数进行求和操作。
其中源操作地址在寄存器R1中，目的操作数寻址方式为自增型寄存器间接寻址（先取地址后加1）。
图B19.1 解：“ADD （R1），（R2）+”指令是SS 型指令，两个操作数均在主存中。
其中源操作数地址
在R1中，所以是R1间接寻址。
目的操作数地址在R2中，由R2间接寻址，但R2的内容在取出操作数以后要加1进行修改。
指令周期流程图如下：
M → I R 0000
图B19。
3。