微程序控制单元实验、指令部件模块实验、时序与启停实验
计算机组成原理实验报告 微程序控制单元实验(整理).pptx
程序的运行，学习了指令的执行流程 ，我觉得这次实验的原理比较容易理解，实施起来也不 难，但是在实验过程中，不知道是因为接线的问题还是仪器的问题一度不能成功，录入了数 据还是跳转不到要去的地方。我们小组以为是输入数据时出错，重新输了好多遍，但是都还 是一样的结果。在老师的指导下终于得到了正确的结果。顺利的完成了实验。这次实验使我 懂得要认真弄清楚每一步实验的原理和所需要的知识点，这样才可以有速度完成实验，同时 也知道做实验需要持之以恒的恒心、信心与耐心。
（M0～M23）。 3. 按脉冲单元中的 PLS2 脉冲按键，在 MOCK 上产生一个上升沿，把当前微程序存储器
输出的微指令打入微指令锁存器。可在 CPT-B 上的微指令指示灯显示出当前微指
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学海无涯
令，应为 11H、11H、11H。
4．置 MLD＝1，微代码的地址 MD0～MD7（对应二进制开关 H0~H7）为 05H（对应开关如
五总结通过本次实验我掌握了微程序控制器的原理同时也掌握了微程序的编制写入观察微程序的运行学习了指令的执行流程我觉得这次实验的原理比较容易理解实施起来也不难但是在实验过程中不知道是因为接线的问题还是仪器的问题一度不能成功录入了数据还是跳转不到要去的地方
学海无 涯
西华大学数学与计算机学院实验报告
课程名称：计算机组成原理 指导教师：祝昌宇 实验名称：微程序控制单元实验
完毕后按“NEXT”键，在地址 06H 处输入 66H、66H、66H 三个字节，完毕后
按“ENTER”键。输入完毕。
（二）微地址打入操作
1. 按启停单元中的停止按钮，置实验机为停机状态，此时微地址寄存器被请零。 2. 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。此时微程序存储器为读状态，微
实验三 微控制器实验
实验三微控制器实验一. 实验目的1. 掌握时序产生器的组成原理。
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。
二. 实验设备CCT－IV计算机组成原理教学实验系统一台。
三.实验内容实验所用的时序电路原理如图3-1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，由实验台右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。
图中STEP（单步）、STOP（停机）分别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。
由于时序电器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已接至实验板左下方的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3－2，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。
计算机组成原理微程序控制单元实验
计算机组成原理微程序控制单元实验## 微程序控制单元实验### 简介微程序控制单元（Microprogram Control Unit）是计算机组成原理中的一个重要概念。
它是一种基于微指令的控制方式，有效地解决了指令复杂度高、设计难度大的问题。
本篇文档将介绍微程序控制单元的实验原理和方法。
### 实验目的通过本次实验，我们将能够深入了解微程序控制单元的工作原理，理解微程序控制单元在计算机系统中的重要性，并通过实践掌握微程序的设计与编写。
### 实验内容1. 将微指令存储器的内容读入到微程序存储器中；2. 设计微指令的控制信号；3. 实现微程序控制单元的功能；4. 编写测试程序，验证微程序控制单元的正确性。
### 实验步骤#### 第一步：读取微指令存储器内容将微指令存储器中已经设计好的微指令读入到微程序存储器中。
这一步骤可以使用硬件开关、编程方式或者仿真软件进行。
#### 第二步：设计微指令的控制信号根据实验需求，设计微指令的控制信号。
微指令的控制信号包括指令码、操作码、地址码等等，根据具体的实验需求而定。
#### 第三步：实现微程序控制单元的功能将设计好的微指令的控制信号与微程序控制单元进行连接。
确保微程序控制单元能够正确地根据微指令的控制信号来执行相应的操作。
#### 第四步：编写测试程序编写测试程序，验证微程序控制单元的正确性。
测试程序需要覆盖到微程序控制单元的各个功能模块，包含不同类型的指令和操作，以确保微程序控制单元的完整性和鲁棒性。
#### 第五步：测试与调试将编写好的测试程序加载到微程序控制单元中，进行测试和调试。
通过观察微程序控制单元的输出结果，排查可能存在的问题并进行修正，以保证其正确性和稳定性。
### 实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制单元的工作原理，并通过实践掌握了微程序的设计与编写。
微程序控制单元的应用可以提高计算机系统的灵活性和可扩展性，同时也降低了整个系统的复杂度和设计难度。
计算机组成原理实验
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理 通用寄存器单元的核心部件为2片GAL16V8，它 具有锁存、左移、右移、保存等功能。各个功能 都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。当置 ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上 的数据打入通用寄存器。可通过设置X0、X1来指 定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0-Q7接入判零电路。LED(ZD)亮时，表示当前通用 寄存器内数据为0。
A+B
CN=0，M=0 A+1 (A+B)+1
(A+B) + 1
0
0
AB
B A⊕B A B A +B A⊕B
A+AB (A+B)+AB
A-B-1
AB- 1
A+AB+ 1 (A + B )+ A B +1
A-B
A B
A+AB A+B AB-1 A+A (A+B)+A
(A+B)+A
(A+B)+AB
A+AB+1 A+B+1
一、算术逻辑运算单元实验
4.实验步骤 (2)不带进位位加法 74LS181的M=0，CN=1，S3S2S1S0=1110，则 74LS181工作在无进位位加法运算状态，运算为 F=A加B 本实验中，A=33H，B=55H 应得结果为：F=33H加55H=88H LED显示结果：88H 结果正确？
一、算术逻辑运算单元实验
一、算术逻辑运算单元实验
指令部件模块实验报告总结
指令部件模块实验报告总结一、实验目的本次实验的主要目的是了解指令部件模块的工作原理和设计方法，掌握指令部件模块的基本功能和操作流程，以及学习如何使用Verilog HDL语言进行指令部件模块的设计和仿真。
二、实验原理指令部件模块是计算机中最重要的模块之一，它负责执行CPU中所有指令的操作。
在现代计算机中，通常采用微程序控制器来实现指令部件模块。
微程序控制器是一种存储程序控制方式，它将CPU中所有可能执行的操作都编码成一系列微操作，并将这些微操作存储在一个ROM中。
当CPU需要执行某个指令时，微程序控制器会根据该指令所对应的微程序地址从ROM中读取相应的微操作，并将其送入CPU 中。
三、实验内容本次实验主要分为以下几个步骤：1. 设计ALU模块：ALU（算术逻辑单元）是指令部件模块中最重要的组成部分之一，它负责执行所有与算术和逻辑相关的操作。
在本次实验中，我们需要使用Verilog HDL语言设计一个ALU模块，并对其进行仿真验证。
2. 设计微程序控制器模块：微程序控制器是指令部件模块中最核心的组成部分，它负责执行所有CPU指令的操作。
在本次实验中，我们需要使用Verilog HDL语言设计一个微程序控制器模块，并对其进行仿真验证。
3. 设计指令译码器模块：指令译码器是指令部件模块中的一个重要组成部分，它负责将CPU中的二进制指令转换为相应的微程序地址。
在本次实验中，我们需要使用Verilog HDL语言设计一个指令译码器模块，并对其进行仿真验证。
4. 整合各模块并进行系统仿真：在完成以上三个步骤后，我们需要将ALU、微程序控制器和指令译码器三个模块整合起来，并进行系统级别的仿真测试。
四、实验结果经过多次实验测试和优化，我们最终成功地设计出了一个完整的指令部件模块，并对其进行了系统级别的仿真测试。
在测试过程中，我们发现该指令部件模块具有以下几个显著特点：1. 高效性能：该指令部件模块采用了高效的微程序控制方式，在执行各种CPU指令时具有极高的执行效率和速度。
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）。
微程序控制器组成实验
实验五、微程序控制器组成实验一、实验目的1.掌握时序产生器的组成原理。
2.掌握微程序控制器的组成原理。
3.掌握微指令格式的化简和归并。
二、实验设备TEC-4计算机组成原理教学实验仿真系统三、实验电路1．数据通路微程序控制器是根据数据通路和指令系统来设计的。
这里采用的数据通路是在综合前面各实验模块的基础上，又增加程序计数器PC（U18）、地址加法器ALU2（U17）、地址缓冲寄存器R4（U25、U26）和中断地址寄存器IAR（U19），详见第二节的图4。
PC和ALU2各采用一片GAL22V10，两者配合使用，可完成程序地址的存储、增1和加偏移量的功能。
R4由两片74HC298组成，带二选一输入端。
IAR是一片74HC374，用于中断时保存断点地址。
有关数据通路总体的详细说明，请参看第一节。
2．微指令格式与微程序控制器电路图4 微指令格式根据给定的12条机器指令功能和数据通路总体图的控制信号，采用的微指令格式见图4。
微指令字长共35位。
其中顺序控制部分10位：后继微地址６位，判别字段４位，操作控制字段25位，各位进行直接控制。
微指令格式中，信号名带有后缀“#”的信号为低有效信号，不带有后缀“#”的信号为高有效信号。
图5 微程序控制器的组成对应微指令格式，微程序控制器的组成见图5。
控制存储器采用5片EEPROM 28C64(U8、U9、U10、U11、U12)。
28C64的输出是D0—D7，分别与引脚11、12、13、15、16、17、18、19相对应，CM0是最低字节，CM4是最高字节。
微地址寄存器６位，用一片6D触发器74HC174（U1）组成，带有清零端。
两级与门、或门构成微地址转移逻辑，用于产生下一微指令的地址。
在每个T1上升沿时刻，新的微指令地址会打入微地址寄存器中，控制存储器随即输出相应的微命令代码。
微地址转移逻辑生成下一地址，等下一个T1上升沿时打入微地址寄存器。
跳转开关JUMP（J1）是一组6个跳线开关。
实验三 微控制器实验
5. 微指令的基本格式 微指令的格式大体分成两类：水平型微指令和 垂直型微指令。水平型微指令的基本结构如下图 所示。微指令是由操作控制和顺序控制两大部分 组成 。
6 微程序控制器原理框图 微程序控制器主要由控制存储器、微指 令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。
数据通路结构框图
实验箱中的微指令格式
② 校验 A.将编程开关设置为READ（校验）状态。 B.将实验板的“STEP”开关置为“STEP”状 态。“STOP”开关置为“RUN”状态。 C.用二进制开关置好微地址MA5—MA0。 D.按动“START”键，启动时序电路，读出微 代码，观察显示灯MD24—MD1的状态（灯 亮为“0”，灭为“1”），检查读出的微代码 是否与写入的相同。如果不同，则将开关 置于PROM编程状态，重新执行①UA0)
三、实验仪器 TDN—CM+计算机组成原理教学实验系统一 台，排线若干，表笔一副。 四、实验步骤 (1) 准备表4-2的二进制代码表。 (2) 按图3-6连接实验线路，仔细查线无误后 接通电源。 (3) 观测时序信号 ⑷ 程序控制器的 工作原理(重点)
③ 单步运行 A.将编程开关置于“RUN”（运行）状态。 B.实验板上的“STEP”及“STOP”开关保持 原状。 C.操作CLR开关（拨动开关在实验板右下角） 使CLR信号1→0→1，微地址寄存器MA5— MA0清零，从而明确本机的运行入口微地 址00（八进制）,000000（二进制）。 D.按动“START”键，启动时序电路，则每按 动一次启动键，读出一条微指令后停机， 此时实验台上的微地址显示灯和微命令显 示灯将显示所读出的一条指令。
④连续运行 A.将编程开关置为“RUN”（运行）状态。 B.将实验板的单步开关“STEP”置为“EXEC” 状态。 C.使CLR从1→0→1，此时微地址寄存器清 “0”，从而给出取指微指令的入口地址为 00（八进制）开始执行，000000（二进 制）。 D.启动时序电路，则可连续读出微指令。
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微程序控制单元实验、指令部件模块实验、时序与启停实验
微程序控制单元实验：
微程序控制单元是计算机中的一种重要的控制单元，它采用微程序控制方式来实现计算机指令系统的控制。
微程序控制单元实验可以帮助我们了解微程序控制单元的工作原理和实现过程。
具体实验步骤如下：
1. 制作微指令表：根据计算机指令系统的要求，编制微指令表。
2. 编写微程序：根据微指令表的要求，编写微程序。
3. 测试微程序：将编写好的微程序加载到微程序存储器中，并对微程序进行测试，确保其功能正常。
4. 部署微程序：将测试通过的微程序部署到微程序控制单元中，并进行整机测试，确保微程序控制单元能够正确地控制整个计算机。
指令部件模块实验：
指令部件模块是计算机中的一个重要模块，它负责译码指令并执行相应的操作。
指令部件模块实验可以帮助我们了解指令部件模块的功能和实现过程。
具体实验步骤如下：
1. 制作译码表：根据计算机指令系统的要求，编制译码表。
2. 编写指令部件模块：根据译码表的要求，编写指令部件模块。
3. 测试指令部件模块：将编写好的指令部件模块加载到计算机中，并对其进行测试，确保其功能正常。
4. 整机测试：将指令部件模块与其他计算机模块结合起来进行整机测试，确保整个计算机能够正确地工作。
时序与启停实验：
时序与启停是计算机中的一个重要模块，它负责计算机各个模块之间的时序关系和控制计算机的启停。
时序与启停实验可以帮助我们了解时序与启停的功能和实现过程。
具体实验步骤如下：
1. 编写时序控制程序：根据计算机的时序关系，编写时序控制程序。
2. 编写启停控制程序：根据计算机的启停需求，编写启停控制程序。
3. 测试时序与启停控制程序：将编写好的时序与启停控制程序加载到计算机中，并对其进行测试，确保其功能正常。
4. 整机测试：将时序与启停控制程序与其他计算机模块结合起来进行整机测试，确保整个计算机能够正确地工作。