计算机组成原理微程序控制单元实验报告.doc

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 掌握时序产生器的组成方式。 熟悉微程序控制器的原理。 掌握微程序编制及微指令格式。二、实验原理图7-7-1微控制器原理图图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SE5SE0控制，当测试信号SE5SE0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、实验连线图7-2-2连接图7-2-2中的B1、B7、B10、B15，用双头实验导线连接上图中所有标明“”或“”图案的插孔（注：Dais-CMH的时钟信号以作内部连接）。四、实验内容及结果分析（1）微地址的打入操作具体操作步骤如下： 数据开关（00000001）微地址灯（00000001）SW-B=0按单步数据开关（00000010）微地址灯（00000010）SW-B=0按单步（）微地址的修改与转移数据开关（00100000）CBA=000 CE=0SW-B=1微地址灯（001001）P（1）=1数据开关（00001000）LDIR=0SW-B=0微地址灯（001000）指令寄存器IR（00100000）LDIR=1结果分析：图7-7-3中断M9M1选择测试字PX3PX2PX1000关闭测试001P (1)识别操作码010P (2)判寻址方式011P (Z)Z标志测试100P (I)中断响应101P (D)中断服务110P (C)C标志测试111保留位表7-1-1CBA选择000禁止001PC-B010ALU-B011299-B100Rs-B101Rd-B110保留位111保留位表7-1-2（1） 微地址的打入操作：令SW-B=0，拨动数据开关给出一条微指令的地址，就是数据不送总线，在机器周期的T2时刻把数据开关的内容打入微地址锁存器。（）微地址的修改与转移令CBA=000、CBA的状态从000-111表示其他部件送总线，由表7-1-2得为000表示禁止，存储器控制端CE=0，令SW-B=1就是其它部件送总线；令指令寄存器的端LDIR=1，由图7-1-1，LDIR连接74LS273,74LS273连着6116,6116连着6位微地址显示灯，依次接受到数据开关置入的数，所以将数据打入到指令寄存器IR中，且微地址显示灯亮，此时打入的是微指令的操作码；令LDIR=0，SW-B=0，关闭指令寄存器和其它部件送总线，置数据开关为00001000，进入微指令的地址08H，进行测试指令的操作，令P（1）=1，由表7-1-1得进行识别操作码，由图7-1-1，P（1）连着时序发生器74LS175，得到T4的时钟信号，进行指令的测试，按单步后微地址灯亮值为09H，由图7-3-3，测试结果为进行IN操作；重复上述步骤，打入指令60H，微地址为0BH，是STA操作。五、实验总结经过反复的操作，明白了一条微指令是怎么在计算机中运行的，其实计算机是很笨的，先把指令存到一个地址里，控制计算机找到地址，取出指令，再进行判断是什么指令再找到执行该指令的那一段程序，才能执行完一条指令，现在对计算机就是对预先存储的程序进行高效的执行深有体会，大到一个软件，小到一条微指令，都是按照这样的方式进行的。