《微程序控制器模型机的设计与分析》.docVIP

序 号：课 程 设 计课程名称 计算机组成原理课程设计 设计题目 微程序控制器模型机的设计与分析 学院/专业 计算机学院计算机 班 级 计1203 学 号 08 姓 名 韩旭 指导教师唐建雄 日 期 2013年12月8日课程设计任务书 学生姓名：韩旭专业班级： 计算机1201--1204 指导教师： 唐建雄工作单位：计算机科学与技术学院 题目：微程序控制器模型机的设计与分析 1 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。 2 实验设备 PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。 3 实验原理及原理图 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。微程序存储在一种专用的存储器中，称为控制存储器,微程序控制器原理 框图如图 3-2-1 所示。控制器是严格按照系统时序来工作的，因而时序控制对于控制器的设计是非常重要的，从 前面的实验可以很清楚地了解时序电路的工作原理，本实验所用的时序由时序单元来提供，分为四拍 TS1、TS2、TS3、TS4。 微程序控制器的组成见图 3-2-2，其中控制存储器采用 3 片 2816 的 E2PROM，具有掉电保 护功能，微命令寄存器 18 位，用两片 8D 触发器（273）和一片 4D（175）触发器组成。微地址 寄存器 6 位，用三片正沿触发的双 D 触发器（74）组成，它们带有清“0”端和预置端。在不判别测试的情况下，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 时刻进行测 试判别时，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置为“1”状态，完成地址修改。 在实验平台中设有一组编程控制开关 KK3、KK4、KK5（位于时序与操作台单元），可实现 对存储器（包括存储器和控制存储器）的三种操作：编程、校验、运行。考虑到对于存储器（包 括存储器和控制存储器）的操作大多集中在一个地址连续的存储空间中，实验平台提供了便利 的手动操作方式。以向 00H 单元中写入 332211 为例，对于控制存储器进行编辑的具体操作步骤 如下：首先将 KK1 拨至‘停止’档、KK3 拨至‘编程’档、KK4 拨至‘控存’档、KK5 拨至 ‘置数’档，由 CON 单元的 SD05——SD00 开关给出需要编辑的控存单元首地址（000000）， IN 单元开关给出该控存单元数据的低 8 位，连续两次按动时序与操作台单元的开关 ST（第一次按动后 MC 单元低 8 位显示该单元以前存储的数据，第二次按动后显示当前改动的 数据），此时 MC 单元的指示灯 MA5——MA0 显示当前地址（000000），M7——M0 显示当前数 据。然后将 KK5 拨至‘加 1’档，IN 单元开关给出该控存单元数据的中 8 位， 连续两次按动开关 ST，完成对该控存单元中 8 位数据的修改，此时 MC 单元的指示灯 MA5— —MA0 显示当前地址（000000），M15——M8 显示当前数据；再由 IN 单元开关给 出该控存单元数据的高 8 位，连续两次按动开关 ST，完成对该控存单元高 8 位数 据的修改此时 MC 单元的指示灯 MA5——MA0 显示当前地址（000000），M23——M16 显示当 前数据。此时被编辑的控存单元地址会自动加 1（01H），由 IN 单元开关依次给出 该控存单元数据的低 8 位、中 8 位和高 8 位配合每次开关 ST 的两次按动，即可完成对后续单元 的编辑。 编辑完成后需进行校验，以确保编辑的正确。以校验 00H 单元为例，对于控制存储器进行 校验的具体操作步骤如下：首先将 KK1 拨至‘停止’档、KK3 拨至‘校验’档、KK4 拨至‘控 存’档、KK5 拨至‘置数’档。由 CON 单元的 SD05——SD00 开关给出需要校验的控存单元 地址（000000），连续两次按动开关 ST，MC 单元指示灯 M7——M0 显示该单元低 8 位数据 ；KK5 拨至‘加 1’档，再连续两次按动开关 ST，MC 单元指示灯 M15——M8 显 示该单元中 8 位数据