实验的五微控制器实验的

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1、实用标准文案实验五微控制器实验一、实验目的1.掌握微程序控制器的工作原理。2.定义五条机器指令，并为其编制相应的微程序，掌握微程序的编制、写入的方法，观察微程序的运行，理解指令的执行流程。二、实验设备1、TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台2、排线若干三、实验内容1.实验原理在前面四个实验中，所有的控制信号是人为用开关单元产生的，但是在实际的CPU中，所有的控制信号都是由CPU自动产生的。所以在本次实验中用微程序来控制，自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束

2、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段微程序。本实验设计了五条机器指令，其指令格式如下：助记符机器指令码说明IN00000000；输入，“INPUT”设备中的开关状态→R0ADDaddr00010000XXXXXXXX；二进制加法，R0＋［addr］→R0STAaddr00100000XXXXXXXX；存数，R0→［addr］OUTaddr00110000XXXXXXXX；输出，［addr］→BUSJMPaddr01000000XXXXXXXX；无条件转移，addr→PC机器指令码的前4位为操作码。其中IN为单字长，其余为双字长指令，XXX

3、XXXXX为addr对应的二进制地址码。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，还必须设计三个控制台操作微程序。存储器读操作（READ）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“00”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。精彩文档实用标准文案存储器写操作（WRITE）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA设置为“01”时，按START微动开关可对RAM进行连续手动写入。启动程序（RUN）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA设置为“11”时，按START微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启

4、动程序运行。上述三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如下：SWBSWA控制台命令00读内存（READ）01写内存（WRITE）11启动程序运行（RUN）根据以上要求设计数据通路框图，如图5-1。图5-l数据通路框图实验所用的时序电路内部线路已经连好（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中控制存储器采用3片2816的E2精彩文档实用标准文案PR0M，具有掉电保护功能。微命令寄存器18位，用两片8D触发器（74LS273）和一片4D（74LS175）触发器组成

5、。微地址寄存器6位，用三片正沿触发的双D触发器（74LS74）组成，它们带有清“0”端和置“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即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出的负脉冲通过强置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，在控制台单元有一个编程开关，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

6、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。（2）微指令格式微指令字长24位，其控制位顺序如表5-1所示。其中uA5一uA0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位。C字段中的Pl一P4是四个测试字位。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。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位

7、，其为零有效。B字段中的RS-B、RD-B、RI-B分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及R2的选通译码。精彩文档实用标准文案表5-1微指令结构图微程序242322212019181716151413121110987654321控制信号S3S2S1S0MCNWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0A字段B字段C字段151413控制信号121110控制信号987控制信号000000000001LDRI001RS_B001P1010LDDR1010RD_B010