华中科技大学组原第三次实验报告微程序控制器2014.docVIP

课 程 实 验 报 告 课程名称： 计算机组成原理 专业班级： 信息安全1203班 学 号： U201214xxx 姓 名： xxx 同组成员： xxx 指导教师： 秦磊华 报告日期： 2014年6月 计算机科学与技术学院 原创性声明：? 本人郑重声明:本实验的实验报告内容，是由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出。除文中已注明引用的内容外，本报告不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果，不存在抄袭行为。 特此声明 作者（签字）： 日期： 年 月 日 目录 1 实验名称 3 2 实验目的 3 3 实验设备 3 4 实验任务 3 5 实验设计方案、电路实现与电路分析 4 5.1 基本芯片介绍 4 5.2 设计方案 4 5.3电路实现与分析 7 6 实验结果与分析 10 6.1 基本操作准备 10 6.2 检查方案 10 7 实验中遇到的问题及解决方法 11 8 收获与体会 12 9 参考书目 12 1 实验名称 实验名称：微程序控制器实验 2 实验目的 （1）复习与巩固微程序控制器基本原理。 （2）练习简单微程序的控制与调试。 （3）为整机实验做准备。 （4）进一步加深对运算器、存储器及时序电路的理解。 （5）熟练连接硬件电路，为课程设计做好准备。 3 实验设备 实验台：JZYL—Ⅱ型计算机组成原理实验仪一台。 主要芯片： 74LS6116：静态存储器芯片 1片 74LSl81：运算器芯片 2片 74LS373：八D锁存器 3片 74LS244：八路原码输出三态门 1片 74LS193：同步4位计数器 1片 其它基本器件若干。 4 实验任务 （1）：我们可以将电路划分为个部分。运算器部件，存储器部件微程序控制部件。根据上两次的实验，我们将74LS181做数据运算器，进行算术运算和逻辑运算，接受运算指令的控制6116做数据存储器，存储实验中的数据，193做地址计数器，存取数据的过程中设置地址244做读写控制器，控制6116存储器的读写模式74LS373做指令锁存器，锁存微指令基本指令设计： 本实验要求至少设计5条机器指令。所以我们设计了LOAD，XOR，OR，ADD，SUB，NOP这几条指令（NOP即意为不做任何操作而保持原状）。因此机器指令可以用指令锁存器IR中的3位来表示（有8种状态），而地址值ADDR可以用4位来表示，故实际微指令应该有7位，而指令锁存器IR有8位数据位，因此我们可以用低4位表示ADDR，用高3位表示机器指令，第5位可以随便接一个高或者低电平（此位无效）。具体指令的设计如下： 7 6 5 3 2 1 0 OP ADDR 表1 微指令的格式 机器指令 机器码（OP） 功能 NOP 000 LOAD 100 AC((ADDR) XOR 101 AC((AC)(ADDR) OR 110 AC((AC)+(ADDR) ADD 111 AC((AC)加（ADDR） SUB 010 AC((AC)减（ADDR） C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 有效值 X X X X X X X X 功能 AC送181 181送373 M S3 S2 S1 S0 表3 微命令设计一览表 有了相关的微命令以后，现在分析相关的机器指令与微命令的对应关系。这里一个微指令对应一个机器指令（当然有几个微指令对应一个机器指令的情况），而一个微指令天然就是一个CPU周期（这里规定一个CPU周期为4个时钟周期），所以每个机器指令都对应一个CPU周期。 根据图1及以上分析，整个CPU周期的大致划分是： 第一个周期T0以前，控制开关K7~K0都已置好位，因此这个时间内6116会把相应地址的数据读入181中； 第一个周期T0内，将控制开关K7~K0的值送入指令锁存器IR中（这里实际上有一个控制信号，即指令锁存器IR的控制端LE，T0时间内需将K7~K0放入IR中，因此LE只在第一个时钟周期内有效，故直接将LE与T0相串联，就不在上表中讨论了）并且181经过了相应的运算； 第二个时钟周期T1内，181将运算的结果输入373中，此片373再将结果送入AC中； 第三个时钟周期T2内，AC将值送入181中。 相对于具体指令的分析如下：对于LOAD指令，需要将（ADDR）内的值送入AC，因此