[工学]_计算机组成原理实验5.docVIP

计算机组成原理实验日志5 实验题目： 微程序控制器实验(1)掌握时序发生器的组成原理。 (2)掌握微程序控制器的组成原理。 (3)掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况。(4)通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。 实验主要步骤： (1)图4-5为所设计的几条机器指令对应的参考微程序流程图，将全部微程序按微指令格式变成二进制代码，可得到表4-2所示的二进制代码表。图4-5中的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,为表示方便,所有微地址用八进制表示，向下的箭头指出了下一条要执行的指令。P(1)、P(4)为测试字，根据条件使微程序产生分支。 图4-5 微程序流程图 表4-2 二进制代码表 (2)按图4-6所示连接实验线路,仔细检查无误后接通电源。 图4-6 实验接线图 (3)观测时序信号： 用联机软件的PC示波器功能观察方波信号源的输出端H23，调节电位器W1，使输出波形的频率最慢。将时序电路中的“STOP”开关置为”RUN“，“STEP”开关置为“EXEC”，按动START按键，测量TS1、TS2、TS3、TS4各点的波形，比较它们相互的关系，画出波形图，并标注测量所得的脉冲宽度，可参见图4-7 时序状态图 图4-7 时序状态图 (4)观测微程序控制器的工作原理： 联机方式调试步骤： ①编程： 将编程开关置为PROM(编程状态)。 将“STATE UNIT”单元中的STEP开关置为“STEP”，STOP开关置为“RUN”状态。 启动联机软件： E:\计算机组成原理\CMP 进入联机调试软件窗口后,点击指令区的微指令,可键入微指令,键入一条微指令后回车,字体会变红,说明该指令已修改。 把表4-2的二进制代码翻译成16进制数,并用以上方法输入。 ②校验： 将编程开关READ(校验)状态。 将“STATE UNIT”单元中的STEP开关置为“STEP”，STOP开关置为“RUN”状态。 检查输入的微指令和机器指令是否正确。 ③单步运行： 将编程开关置于“RUN(运行)”状态。 将“STATE UNIT”单元中的STEP开关置为“STEP”，STOP开关置为“RUN”状态。 使CLR开关从1→0→1,此时微地址寄存器MA5-MA0清“0”，从而给出运行微指令的入口地址为000000(二进制)。 先选运行菜单\通路图。 再选运行菜单\单步微指令(C) 可观察到执行一条微指令时，计算机数据通路中数据的流动情况。 再根据图4－5微程序流程图，分析执行一条机器指令要执行多少条微指令及执行情况是否正确。 ④强置运行： 在当前条件下，可将“MICRO－CONTROLLER”单元的SE1－SE6接至“SWTICH－UNIT”单元中的S3－CN对应的开关上，可通过强置端人为的设置分支地址。 A.首先将SE1－SE6对应的二进制开关置为“1” B.当需要人为设置分支地址时，将某个或几个二进制开关置“0”，相应的微地址即被强置为“1”，从而改变下一条微指令的地址。(注意：在强制运行状态下，二进制开关置为“0”，相应的微地址位将被强置为“1”。开关量和正常情况相反。) C.特别注意：强置好地址后，一定把对应的二进制开关置为“1”。然后再单步运行微指令。 例如:要观察ADD机器指令的执行情况,先通过SE1－SE6对应的二进制开关将分支地址强置为11(8进制),用单步运行就可以观察到ADD机器指令在数据通路中执行每一条微指令时的数据流动情况及各部件的有效控制信号。 ⑤连续运行： 将编程开关置于“RUN(运行)”状态。 将单步开关“STEP”置为“EXEC”状态。 使CLR开关从1→0→1,此时微地址寄存器清“0”，从而给出运行微指令的入口地址为000000(二进制)。 启动时序电路，则从微指令的入口地址000000连续执行微指令。 ⑥观察、分析微程序运行情况： 根据联机调试界面的数据通路，观察微程序执行过程中，数据在数据通路中的流动情况各部件的有效控制信号。。 参考微程序流程图，分析微程序的执行过程是否正确。