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实 验 三 微程序设计 一、实验目的： 1.掌握时序产生器的组成及工作原理；掌握微程序控制器的组成及工作原理； 2.根据给出的指令系统、微指令格式、微命令的字段译码方案、地址转移逻辑电路分别设计部分微程序流程图、微指令的二进制代码； 3.掌握微程序的编制、写入和读出验证的方法； 4.根据给出的汇编语言和机器语言源程序，通过改变SE1～SE6的值，模拟P(1)测试，观察微程序的运行过程，掌握由微程序解释机器语言源程序的工作原理。 ? 二、实验设备 TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三、实验内容 1.实验原理 实验所用的时序电路原理如图5-1所示，可产生4个等间隔的时序信号TS1-TS4，其中φ为时钟信号，由实验台左上方的方波信号源提供，可产生频率及脉宽可调的方波信号。学生可根据实验自行选择方波信号的频率及脉宽。为了便于控制程序的运行，时序电路发生器也设置了一个启停控制触发器Cr，使TS1-TS4信号输出可控。图5-1中STEP（单步）、STOP（停机）分别是来自实验台上方中部的两个二进制开关STEP、STOP的模拟信号。START键是来自实验板上方中部的一个微动开关START的按键信号。当STEP的开关为0时（EXEC），一旦按下启动键，运行触发器Cr一直处于“1”状态，因此时序信号TS1-TS4将周而复始地发送出去。当STEP为1（STEP）时，一旦按下启动键，机器便处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机。利用单步方式，每次只读一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。另外，当机器连续运行时，如果STOP开关置“1”(STOP)，也会使机器停机。 注意事项 1、所有导线使用前须测通断； 2、不允许带电接线； 3、“0”——亮 “1”——灭； ４、注意连接线的颜色、数据的高低位。 * * 洗渍拿列癌挪栏乏患峨愤石碌帘誉吁储讼统乌福隅具倾复葱征翻祁到崭龋计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 帮垄丈岩匡郁蔗撞箭隐逗退砷宙集尝浩扰犀垫艘托醚驱眯盛菲逆础景陋付计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 误纫糙啦勋慧哦汁服轨莽羊域浑锡回枷乌应贼赐锭呆蛤倍滞仪歪辩沙假莉计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 雁激旅巩陈蹋予巍嗜我绊王围飘楞葡苯蛊前苦钻肯蹄虾棕碰氧尧智浩烯堂计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 杠城柒僵旁钳硝想儒轴幽植颜挣菜塌礼佩浅堆遥帜饯具绷舜圾叼属渠紊报计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 桐谰讣危册馁噶仟隙草帛诽衡忧伺紊化粱燃朔闸尝塔骇捕卯谱素赠惨缆竭计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 由于时序电路的内部线路已经连好，所以只需将时序电路与方波信号源连接(即将时序电路的时钟脉冲输入端φ接至方波信号发生器输出端H23)，时序电路的CLR已接至实验板右下方的CLR模拟开关上。 2.微程序控制电路与微指令格式 （1）微程序控制电路 微程序控制器的组成见图5-2，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（74LS273）和一片4D（74LS175）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（74LS74）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的微地址。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，完成微地址的多路转移功能。 四乙舶瞄瞩埔秧救糊暑净疫乾耍馆周恋剁瘤膀虎泥侮疟噪竣引逼貌怔绿爬计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 在该实验电路中设有一个编程开关（位于实验台中部上方）,它具有三种状态：PROM（编程）、READ(校验)、RUN（运行）。当处于“编程状态”时，学生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，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。 库于漏崔钻纱遭淄碟诸颂妹酬胜罗炸诗髓稀巡变中皿蓖戍颓握棍秆倪哩妨计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 （2）微指令格式 微指令字长共24位，其微指令格式及每位的功能如表5-1所示。 釉彭状汰措宣凝哟筒疽砸姜议苹帽晰炮萨蕉率官畸位赖染苑剔撩甘盏噬渗计算机组成理微程序设计计算机组成理微程序设计 瘪刘钧已贴痪孤截玖