学生实验 告

实验课名称：计算机组成原理
实验项目名称：微程序控制实验

一、实验名称：

微程序控制实验

二、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，观察微程序的运行过程。

三、实验要求：

通过一个微程序控制程序实验，了解微程序控制的的组成原理、工作原理，同时掌握微程序的编制、写入，观察微程序的翻译机器指令的运行过程。

四、实验内容：

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工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。这样就可以用一个微指令序列表示一条机器 指令，这种微指令序列称为微程序。微程序存储在-种专用的存储器中，称为控制存储器微程序控制器原理框图如图3-2-1所示。

其中MA…MA0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P为测试字位。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，从而实现完成对指令的识别，并实现微程序的分支，本系统上的指令译码原理如图3-2-3所示，图中17…2为指令寄存器的第7…2 位输出SE…SEO 为微控器单元微地址锁存器的强置端输出,指令译码逻辑在IR单元的INS_DEC(GAL20V8)中实现。从图3-2-2中也可以看出，微控器产生的控制信 比表3-2-1中的要多，这是因为实验的不同，所需的控制信 也不- -样，本实验只用了部分的控制信 。本实验除了用到指令寄存器(IR) 和通用寄存器R0外,还要用到IN和OUT单元，从微控器出来的信 中只有IOM、WR和RD三个信 ，所以对这两个单元的读写信 还应先经过译
码,其译码原理如图3-2-4所示。IR单元的原理图如图3-2-5所示，R0单元原理如图3-2-7所示，IN单元的原理图见图2-1-3所示，OUT单元的原理图见图3-2-6所示。

实验中机器指令由CON单元的二进制开关手动给出,其余单元的控制信 均由微程序控制器自动产生，为此可以设计出相应的数据通路图，见图3-2-8所示。几条机器指令对应的参考微程序流程图如图3-2-9所示。图中-一个矩形方框表示一条微指令，方框中的内容为该指令执行的微操作，右上角的数字是该条指令的微地址，右下角的数字是该条指令的后续微地址，所有微地址均用16进制表示。向下的箭头指出了下–条要执行的指令。P为测试字，根据条件使微程序产生分支。

五、实验设备及工具：

PC机一台，TD-CMA实验系统一套

六、实验过程详述：

1.按图3-2- 10所示连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。如果有‘滴’ 警声，说明总线有竞争现象，应关闭电源，检查接线，直到错误排除。