实验三 微程序控制器实验

计算机学院 计算机科学与技术 专业 班_____组、学号310

姓名 协作者___________ 教师评定______________ 实验题目 微程序控制器实验 1. 实验目的与要求：

目的：

(1) 理解时序发生器的原理，了解时钟信号和时序信号的波形。 (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) 掌握为程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。

要求：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Φ的周期。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。

2. 实验方案：

1. 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）按图接线。

SIGNAL UNIT H24 STATE UNIT ф

（2）用探笔的按颜色分别插到实验仪左上角的CH1，CH2，将黑探笔插在Ф接线上孔，红探笔的探针夹在TS1两针之间。

（3）实验仪STOP开关置为RUN，STEP开关置为EXEC，”SWITCH UNIT”中CLR开关置1状态,按动START按键。

（4）启动“组成原理联机软件“，点击“调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口”。点示波器开关，即可在屏幕上看到波形。使用“步数”或“速度”调整波形，波形调整好后，不要用同步通道来稳定波形，效果不好，应该单击示波器开关，这样整个波形都听下来。

（5）鼠标停留在波形线上，会有时间提示，两者相减可以算出波形的周期。 （6）测完Ф和TS1，接着测量TS1，TS2以及TS2，TS3和TS3，TS4。

2.观察微程序控制器的工作原理：

（1）连接好实验线路，仔细查线无误后接通电源。 （2）编程写入EPROM 2816

A.将编程开关（MJ20）置为PROM状态

B将实验板上STATE UNIT中的STEP置为“STEP”状态，STOP置为“RUN”

C在右下角的UA5-UA1开关上置表中要写的某个微地址

D在MK24-MK1开关上置表中的微地址后面的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开头量为“1”时灯两，开关量为“0”灭

E启动时序电路，即将微代码写入到EPROM 2816对应的地址单元中 F重复C-E步骤，将表的每一行写入 （3）校验

A将编程开关READ

B将STEP置为“STEP”STOP置为“RUN” C在开关UA5-UA0上按表要读没个地址 D按动START，启动时序电路，就能读出微代码，观察显示灯MD24-MD1的状态，检查读出的微代码是否与已写入的相同。

E重复C-D （4）单步运行指令

A将编程开关置“RUN” B“STEP”“STOP”保持原状 C“SW-BUS”开关置“0”，D5-D0全1

D操作CLR开关，使CLR信号系统1-》0-》1 ，地址寄存器清零 E按动“START”，启动时序电路，则没按动一次启动键，读出一条微指令后停机，此时实验台上的微地址显示灯和微命令显示灯将显示所读出的一条指令。

3. 实验结果和数据处理：

Φ

TS1 TS2

TS3

TS4

4. 实验结果分析： 微地址（八进制） S3 S2 S1 S0 M Cn WEA9 A8 A 00 01 02 10 20 23 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 B C μA5--μA0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 分析STA、JMP的每条微指令的指令格式和功能。由00微指令、01微指令、02微指令、10微指令、20微指令、23微指令组成。指令格式如上表所示，其中UA5—UA0为6位的后续微地址，其余18位为微命令信号；S3、S2、S1、S0、M、CN是算术逻辑运算器ALU的运算选择控制信号，选择ALU进行哪种运算；WE是存储器RAM的写命令信号，WE=1时，RAM进行写操作，WE=0时，RAM进行读操作。A8、A9是2：4译码器(74LS139)的输入端，Y0、Y1、Y2、Y3是选择器的输出端，其中Y0为SW-B，Y1为CE，Y2为LED—B，Y3为空；A、B、C三个译码字段，通过3：8译码器分别译码出多位控制信号。A字段中，主要是寄存器的打入信号，B字段中主要是寄存器的输出信号，C字段中，主要是测试信号。

5. 写出你掌握了的控制信号的作用

通过实验我们可以了解到A、B、C三个译码字段，通过3：8译码器分别译码出多位控制信号。A字段中，主要功能是寄存器的打入信号，B字段中，主要功能是寄存器的输出信号，C字段中，主要功能是测试信号。C字段中的AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。LOAD是PC(程序计数器)加1信号，P(1)—P(4)是四个测试判别信号，其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序输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。B字段中的RS-B、RD-B、RI-B分别为源寄存器选通输出信号、目的寄存器选通输出信号及变址寄存器选通输出信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通输出译码。A字段中LDRi是存入工作寄存器信号的译码器使能控制位，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选择存入译码。

6. 结论

（1）不同的微命令能组合出各种不同的指令。 （2）微指令是由一系列二进制代码组成的。

（3）为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还设计了三个控制台操作微程序。

（4）通过改变S3、S2、S1、S0、M、CN控制信号，能够实现操作数与被操作数的算术运算或逻辑运算。

（5）一个24位的微指令中，UA5-UA0是后继微地址，其余18为微命令信号。

7. 问题与讨论及实验总结

通过实验掌握了理解时序发生器的原理，了解时钟信号和时序信号的波形，微程序控制器的功能、组成知识。进一步掌握微指令格式和各字段功能，以及为程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。

本次实验时间较长，通过此次较长时间的思考与动作操作，让我认识了计算机结构和组

成，以及指令系统,实验技巧与操作能力有了更进一步的提高，也更为深化了我对理论知识的理解。

8. 思考选择题：（单选题）

１、（ A ） ２、（ C ） ３、（ B ） 4、（ A ） 5、（ B ） 6 、（ C ） 7、（ B ） 8、（ A ） 9、（A ） 10、（ B ） 11、（ C ）

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