微程序控制器实验
计算机组成原理-微程序控制器实验报告
计算机组成原理实验之微程序控制器实验一、实验目的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。
二、实验内容1．实验电路（1）时序发生器电路本实验所用的时序电路见图4.1。
电路由一个500KHz晶振、2片GAL22V10、一片74LS390组成，可产生两级等间隔时序信号T1-T4、W1-W3，其中一个W由一轮T1-T4组成，相当于一个微指令周期或硬连线控制器的一拍，而一轮W1-W3可以执行硬连线控制器的一条机器指令。
另外，供数字逻辑实验使用的时钟由MF经一片74LS390分频后产生。
图4.1 时序信号发生器（2）微程序控制器电路图4.2微程序控制器电路微地址转移逻辑表达式:A5＝D5＝μA5；A4＝D4＝C•P2+μA4；A3＝D3＝IR7•P1+μA3；A2＝D2＝IR6•P1+SWC•P0+μA2；A1＝D1＝IR5•P1+SWB•P0+μA1；A0＝D0＝IR4•P1+SWA•P0+μA0。
2．一些关键技术（1）微指令格式图4.3微指令格式（3）上述8条指令的微程序流程图如图4.4所示图4.4微程序流程图（4）微程序代码表表4-2微程序代码表微指令KT RRF WRF RRM WRM PR当前微地址00 0C 1E 06 07 0B 1D 0D 0E 0A 02 03 09 04 05 08 0F 下一微地址08 1E 06 07 1E 1D 0D 0E 1D 02 03 02 04 05 04 0F 10P0 1 . . . . . . . . . . . . . . . .P1 . . . . . . . . . . . . . . . . 1P2 . . . . . . . . . . . . . . . . .备用. . . . . . . . . . . . . . . . .TJ . 1 . . 1 1 . 1 1 . 1 . 1 . 1 . .LDIR . . . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1PC+1 . . . . . . . . . . . . . . . . .LDPC# . 1 . . . 1 . . . . . . . . . 1AR+1 . . . . . . . . . . . 1 . . 1 . .LDAR# . 1 . . . 1 . . . 1 . . 1 . . . . LDDR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . LDDR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . LDRi . . . . . . . . 1 . . . . . . . .SW_BUS# . 1 1 . . 1 1 . 1 1 . . 1 1 . 1 . RS_BUS# . . . . 1 . . . . . . . . . . . . ALU_BUS# . . . . . . . . . . . . . . . . . RAM_BUS# . . . . . . . . . . 1 . . . . . . CER# . . . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1 CEL# . . 1 . . . 1 . . . 1 . . 1 . . . LR/W# . . 0 . . . 0 . . . 1 . . 0 . . . Cn# . . . . . . . . . . . . . . . . .M . . . . . . . . . . . . . . . . .S0 . . . . . . . . . . . . . . . . .S1 . . . . . . . . . . . . . . . . .S2 . . . . . . . . . . . . . . . . .S3 . . . . . . . . . . . . . . . . .表4-2微程序代码表(续)微指令ADD SUB AND STA LDA JC STP OUT当前微地址10 18 11 19 12 1A 13 1B 14 1C 15 1F 16 17 下一微地址18 0F 19 0F 1A 0F 1B 0F 1C 0F 0F 0F 0F 0FP0 . . . . . . . . . . . . . .P1 . . . . . . . . . . . . . .P2 . . . . . . . . . . 1 . . .备用. . . . . . . . . . . . . .TJ . . . . . . . . . . . . 1 1LDIR . . . . . . . . . . . . . .PC+1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 1 . 1 1LDPC# . . . . . . . . . . . 1 . .AR+1 . . . . . . . . . . . . . .LDAR# . . . . . 1 . 1 . . . . .LDDR1 1 . 1 . 1 . 1 . . . . . . .LDDR2 1 . 1 . 1 . . . . . . . . .LDRi . 1 . 1 . 1 . . . 1 . . . .SW_BUS# . . . . . . . . . . . . . .RS_BUS# . . . . . . 1 . 1 . . 1 . 1ALU_BUS# . 1 . 1 . 1 . 1 . . . . . .RAM_BUS# . . . . . . . . . 1 . . . .CER# . . . . . . . . . . . . . .CEL# . . . . . . . 1 . 1 . . . .LR/W# . . . . . . 0 . 1 . . . .Cn# . . . 1 . . . . . . . . . .M . 0 . 0 . 1 . 0 . . . . . .S0 . 1 . 0 . 1 . 0 . . . . . .S1 . 0 . 1 . 1 . 0 . . . . . .S2 . 0 . 1 . 0 . 0 . . . . . .S3 . 1 . 0 . 1 . 0 . . . . . .注：后缀为＃的信号都是低电平有效信号，为了在控存ROM中用“1”表示有效，这些信号在控制器中经过反相后送往数据通路。
微程序控制器实验
__计算机__学院___ _专业___ __班__学号_ _____ 姓名______协作者___________ 教师评定_____________ 实验题目_微程序控制器实验_______________________1.实验目的与要求：1.理解时序产生器的原理,了解时钟和时序信号的波形2.掌握微程序控制器的功能.组成知识.3.掌握微指令格式和各字段功能.4.掌握微程序的编制,写入,观察微程序的运行,学习基本指令的执行流程2.实验方案：1.按照各组的要求将二进制代码表的代码输入2.根据微程序流程图将程序通过机器指令执行3.通过手动操作将程序执行完毕3.实验结果分析：通过二进制代码表将微指令输入到RAM当中,并通过机器指令将这些微程序根据流程执行完,以达到执行程序的目的.4.写出你掌握了的控制信号的作用存数(STA)是将数据向RAM里面装入OUT(输出)是将RAM里面的数据取出,通过LED灯的形式显示出来5.结论微指令就是把同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。
将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。
一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。
6.问题与讨论及实验总结在微指令操作时需要将八进制的微地址转化成二进制,而且将它们输入到机器里面,在输入过程令我有时会混淆了一些二进制代码,从而操作出错,不过找到规律后就可以准确无误了.在执行程序时,要注意清零,不然会出错.7.思考选择题：（单选题）１、（ A ）２、（ B）３、（ B ）4、（ A ）5、（ B ） 6 、（ C ） 7、（ B ） 8、（ A ）9、（ A ） 10、（ B ） 11、（ D ）。
微程序控制器原理实验报告
微程序控制器原理实验报告一、引言微程序控制器作为计算机系统的重要组成部分，扮演着指挥和控制计算机操作的关键角色。
本实验报告将对微程序控制器的原理进行探讨，并描述相关实验的设计、步骤、结果和分析。
二、微程序控制器的原理2.1 微程序控制器的概念微程序控制器是一种控制计算机操作的技术，通过将指令集中的每个指令分解为一系列微操作，并以微指令的形式存储在控制存储器中，从而实现指令的执行控制。
2.2 微指令的组成和格式微指令由多个字段组成，每个字段代表一个微操作控制信号。
常见的微指令格式包括微地址字段、条件码字段、操作码字段等。
2.3 微指令的执行过程微指令的执行过程包括指令的取指、译码、执行和写回等阶段。
每个阶段对应微指令的不同部分，通过控制信号的转换和传递，完成相应的操作。
三、微程序控制器的设计与实验3.1 设计思路在进行微程序控制器实验前，需要明确实验的目标和设计思路。
实验通常包括以下几个步骤：确定指令集、确定微指令格式、设计控制存储器、设计控制逻辑电路等。
3.2 实验步骤1.确定指令集：根据实验需求，确定需要支持的指令集。
2.确定微指令格式：根据指令集的要求，设计适合的微指令格式。
3.设计控制存储器：根据微指令格式，设计控制存储器的结构和内容。
4.设计控制逻辑电路：根据微指令的执行过程，设计控制逻辑电路，实现指令的控制和转换。
5.构建实验平台：将设计的控制存储器和控制逻辑电路构建成实验平台，并与计算机系统相连。
6.进行实验：在实验平台上执行指令，观察和记录实验结果。
3.3 实验结果与分析根据实验步骤中的设计和操作，得到了相应的实验结果。
通过比对实验结果和预期效果，可以对微程序控制器的设计和实验进行分析和评估。
四、总结与展望微程序控制器作为计算机系统的关键组成部分，通过微操作的方式实现指令的执行控制。
本实验报告对微程序控制器的原理进行了探讨，并描述了相关实验的设计、步骤、结果和分析。
通过实验，我们深入理解了微程序控制器的工作原理和设计方法。
微程序控制器实验报告
微程序控制器实验报告微程序控制器实验报告引言微程序控制器是一种常见的计算机控制器，它采用微程序的方式来实现指令的执行。
在本次实验中，我们将学习和探索微程序控制器的工作原理，并通过实验验证其功能和性能。
实验目的本次实验的主要目的是通过设计和实现一个简单的微程序控制器，来深入理解微程序控制器的工作原理和原理图设计。
实验过程1. 设计微指令集在设计微程序控制器之前，首先需要确定微指令集。
微指令集是由一系列微指令组成的，每个微指令对应一个控制信号，用于控制计算机的各个组件的操作。
在本次实验中，我们选择了常见的微指令集，包括存储器读写、算术逻辑运算、数据传输等指令。
2. 设计微指令控制存储器微指令控制存储器是微程序控制器的核心组件，用于存储微指令集。
在本次实验中，我们使用了静态随机存储器（SRAM）来实现微指令控制存储器。
通过将微指令集编码为二进制数，并将其存储在SRAM中的不同地址位置，实现对微指令的存储和读取。
3. 设计微指令解码器微指令解码器用于解析微指令，并产生相应的控制信号。
在本次实验中，我们使用了组合逻辑电路来实现微指令解码器。
通过将微指令的不同位与控制信号相连，实现对微指令的解码和控制信号的生成。
4. 设计微程序计数器微程序计数器用于控制微程序的执行顺序。
在本次实验中，我们使用了计数器和触发器来实现微程序计数器。
通过将微程序计数器的输出与微指令控制存储器的地址输入相连，实现对微指令的顺序读取。
实验结果通过实验，我们成功设计并实现了一个简单的微程序控制器。
在实验中，我们编写了微指令集，并将其存储在微指令控制存储器中。
通过微指令解码器和微程序计数器的协作，我们成功实现了对微指令的解码和执行。
实验结果表明，微程序控制器能够准确地控制计算机的各个组件的操作，并实现指令的执行。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制器的工作原理和原理图设计。
微程序控制器作为一种常见的计算机控制器，具有灵活性和可扩展性。
微程序控制实验报告（共10篇）
微程序控制实验报告(共10篇)微程序控制器实验报告计算机组成原理实验报告一、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。
二、实验设备：PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。
三、实验原理：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所示：微程序控制器组成原理框图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（00010001），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（00010001）。
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（00100010），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（00100010）；再由IN 单元开关给出该控存单元数据的高8 位（00110011），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（00110011）。
微程序控制器实验心得
经过一学期的微程序控制器实验课程学习和实验操作，我积累了不少经验和收获。以下我将分享我的实验心得体会。
一、实验前的准备
在进行微程序控制器实验之前，我首先要熟悉实验器材和实验指导书，了解实验的基本原理和操作步骤。此外，我还需要做好实验器材的调试和连接，确保实验环境的稳定和安全。这些都是实验成功的前提准备工作，也是我在实验中非常重视的环节。
四、实验中的经验和教训
在实验中，我经常会遇到一些小失误，比如接线错误、程序逻辑不清晰等。但通过这些失误，我不断总结经验，提升自己的实验技能。我明白了失败乃成功之母，教训的背后蕴含着宝贵的经验，只有不断总结，才能不断进步。
五、实验中的进步和提升
在实验过程中，我逐渐掌握了实验技能和方法，提高了自己的动手操作能力和实际问题解决能力。我还学会了团队合作和沟通交流的重要性，这些都是我在实验中不断提升和进步的重要体现。
六、实验心得体会
通过微程序控制器实验，我深刻地体会到了理论联系实际的重要性。实验不仅帮助我巩固了课堂知识，还培养了我的动手实践能力和解决问题的能力。我也认识到，实验中的困难和挫折都是成长的过程，只有坚持不懈地克服，才能不断进步。
综上所述，微程序控制器实验是一门非常有意义和价值的课程，通过实验，我不仅学到了专业知识，还培养了自己的实践能力和解决问题的能力。我相信这些收获和经验对我未来的学习和工作都将大有裨益。这也让我更加坚定了要将理论与实践相结合，不断学习和提升自己的信念。
二、实验过程中遇到的困难
在实验过程中，我遇到了不少困难，比如实验器材调试不成功、程序运行出现错误等。针对这些困难，我积极和老师和同学沟通交流，寻求解决方法。有时候，我还会查阅相关资料和书籍，不断摸索和尝试，最终克微程序控制器实验，我不仅加深了对课程知识的理解，还学会了如何正确地使用实验器材和编写程序。我还学会了分析和解决实际问题的能力，培养了动手实践的操作技能。这些收获对我以后的学习和工作都有着积极的影响。
微程序控制器实验
微程序控制器实验一、实验目的和要求（必填）通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的数条基本指令（例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JR、RET 等指令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。
其最终要达到的目的是：1．深入理解计算机微程序控制器的功能、组成知识；2．深入地学习计算机各类典型指令的执行流程；3．对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念；4．学习微程序控制器的设计过程和相关技术。
控制器设计是学习计算机总体组成和设计的最重要的部分。
要在T EC-XP＋教学计算机完成这项实验，必须比较清楚地懂得：1．T EC-XP＋教学机的微程序控制器主要由微程序定序器A M2910、产生当前微地址和下地址的微控存和M ACH 器件组成；2．T EC-XP＋教学机上已实现的全部基本指令和留给用户实现的19 条扩展指令的控制信号都是由微控存和M ACH 给出的。
3．应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P 命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行扩展指令。
4．要明白T EC-XP＋教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解T EC-XP ＋教学机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程，也包括控制器设计与实现中的具体线路和控制信号的组成。
5．要明确自己要实现的指令格式、功能、执行流程设计中必须遵从的约束条件。
二、实验内容和原理（必填）1．完成控制器部件的教学实验，主要内容是由学生自己设计几条指令的的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。
2．首先是看懂T EC-XP＋教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET 等指令）的功能、格式和执行流程，注意各操作功能所对应的控制信号的作用。
微程序控制器实验报告
4.6 微程序控制器实验预习翻阅计算机组成与体系结构等书籍，复习微代码等知识。
波形仿真（以LDA指令为例）参数设置：End time : 5.0us Grad size: 100.00ns信号设置：clk :时钟脉冲输入信号；qd :启动时序电路的输入信号，低电平有效tj :实现停机的输入信号，高电平有效dp :实现单拍执行的输入信号，高电平有效。
KWE|RD :强读强写输入信号，均为低电平有效。
CLR : 清零输入信号，低电平有效。
IR7~5 :即IR7 ,IR6 ,IR5 ,指令地址输入信号。
pc_sel: 包含:pc_clr (PC清零信号，低电平有效) pc_load , pc_en ;bus_sel:总线输出信号。
分别为：sw_bus , r4_bus ,r5_bus ,alu_bus ,pc_bus;ld_reg :显示寄存器装载的输出信号。
分别为:ldr5 ，ldr4 ，ldr2 ，ldr1 ，ldar ，lddirM , CN ,s4~1 : 共同为显示运算选择的输出信号。
we|rd :存储器的写信号和读信号。
P1 : 判别信号。
a 4~1 : 下址输出信号。
t 4~1:即t4, t3, t2, t1:节拍脉冲输出信号波形分析:仿真结论：波形仿真符合预期结果。
运用模拟器运行LDA装载指令说明：图中：OP 为操作码，对应IR；M_ADDR 为当前地址，M_NXT_ADDR 为下一地址；其他的显示寄存器数据。
如图中编号及箭头所示：1、初始状态。
所有数据都为02、执行当前地址M_ADDR=01H下的指令：PC->AR，PC+1；生成下一地址：M_NXT_ADDR=02H，此时PC=01H3、执行当前地址M_ADDR=02H下的微指令：RAM->IR；此时OP=20H，则在绝对跳转时会选择LDA，相对地产生的下一个地址为M_NXT_ADDR=09H。
4、执行当前地址M_ADDR=09H的微指令：PC->AR，PC+1，AR=01H，产生下一个微地址M_NXT_ADDR=15H；5、执行当前地址M_ADDR=15H的微指令：RAM->AR，此时01H地址中的值为0DH，故AR=0DH，产生下一个微地址为M_NXT_ADDR=16H；6、执行当前地址M_ADDR=16H的微指令：RAM->R5，此时0DH地址中存放的值为55H，故R5=55H，产生下一个微地址为M_NXT_ADDR=01H。
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计算机科学与技术系
实验报告
专业名称计算机科学与技术系
课程名称计算机组成原理
项目名称微程序控制器实验
班级
学号
姓名
同组人员无
实验日期 2016.5.24
一、实验目的与要求
（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
二、实验逻辑原理图与分析
原理图分析：
1.微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译个执行，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。
2.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，这种表示成为微指令。
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。
三、数据通路图及分析(画出数据通路图并作出分析)
微命令：CON(INS)->IR,P<1> 微地址：01
微命令：IN->R0 微地址：32
微命令：R0->A 微地址：30 微命令：R0->B 微地址：04
微命令：A加B->R0 微地址：05
微命令：R0->OUT 微地址：33
四、实验数据和结果分析
2.结果分析：
01 007070：CON（INS）->IR,P<1>
通过给定的微地址01，控制单元将其指令送入到译码器，输出成机器能识别的语言。
04 002405：R0->B
通过给定的微地址04，将输入的数据存到R0中，然后此命令将R0中的数据打入到B寄存器中。
05 04B201: A+B->R0
通过给定的微地址05，实验数据选择对应的微指令A+B->R0，根据A、B、C三个译码字段的值，对应的微命令为LDR0和ALU_B，实现此次的微指令操作。
30 001404: R0->A
通过给定的微地址04，将输入的数据存到R0中，然后此命令将R0中的数据打入到A寄存器中。
32 183001: IN->R0
通过给定的微地址32，根据指令对应的操作为IN->R0，然后其指令对应的机器码翻译出对应的微命令IOR和LDR0。
33 080401: R0->OUT
通过给定的微地址32，根据指令对应的操作为R0->OUT，然后其指令对应的机器码翻译出对应的微命令。
35 000035: NOP
通过给定的微地址35，根据实验数据选择对应的微指令NOP,执行停机微命令。
五、实验问题分析、思考题与小结
实验问题分析：
1、手动读写浪费时间很长。
对微控器进行读写操作时,可以手动读写,也可以联机读写。
在第一次实验时，进行的是手动读写，手动读写时需先读IN单元给出低8位数据，然后将时序与操作台单元的开关KK5置为“加1”档，继续读中8位，高8位。
由于操作繁琐，经常读写错误，导致重头开始重新读写，浪费了很多时间。
2、OUT单元的显示值不是01000110。
进行本机运行时，操作不正确，导致OUT单元显示值错误。
思考题：
1.当前的数据通路是由哪条微指令实现的？
R0->A。
2.当前微指令有几个微命令有效？
两个微命令有效，分别是R0_B#和LDA。
3.当前微指令的微地址？
30。
4.当前微指令是解释执行哪条机器指令的？
ADD。
5.当前的微程序有几条微指令？
三条。
6.基本模型机实验执行了几个微程序？实现了哪些功能？
四个，实现了IN->R0，R0+R0->R0，R0->OUT,停机等功能。
小结：
7.这次电路实验做的很顺利，根据实验步骤很快完成了实验，掌握模型机中程
序存储器的工作原理及控制方法。
明白了理论课程的重要性，也增加了我对模拟电路实验的兴趣喜爱，也要好好学习计算机组成原理这门课程。
得分（百分制）
实验报告分析评价。