微程序控制器实验报告

组成原理No.4实验-微程序控制器实验组员：组号：21号时间：周二5、6节【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。（3）掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况【实验设备】TDN-CM+，【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 转换成可以控制硬件逻辑部件工作的微命令序列，以完成数据传输和各种处理操 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，该存储器称为控制存储器。STARTSTEkCLR-MSITS2TTS3实验所用的时序控制电路框图如图1所示 可产生四个等间隔的时序信号TS1-TS4。在 图1中，。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额 方波信号；STEP是来自实验板上方中部的 一个二进制开关STEP的模拟信号；START 键是来自实验板上方左部的一个微动开关 时序信号TS1-TS4将周而复始地发送出去。当STEP为STEPC1）时，按下START 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 停机了。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，如果STEP开关置“STEP”，会使机器停机，CLR开关 执行1一0 1操作可以使时序清零。时序状态图如下图所示。START的按键信号。当STEP开关为EXEC（0）时，一旦按下START启动键，由于时序电路的内部线路已经连好，因此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0接至方波信号发生器输入端H23上，按动启动 键START后，就可产生时序信号TS1-TS4.时序电路的CLR已接至CLR模拟开 关上。编程开关具有三种状态：PROM（编程）、READ（校验）和RUN（运行）。微指令格式如下：2423222120191817161514131211109 8 765q321S3S2S1SOCnWEA9A8KbquMuA2uAluAO【实验步骤】（一）机器指令对应的参考微程序流程图，如下图DR 口WEC01)控制台图2-3控制台流程图将全部微程序指令格式变成二进制代码，可得到如下图所示的二进制代码表。徵增JH.S3SJ如VICNWEAHAbcU45 . U 网0Unun(10U011uouIJUUI0UOLUUOti0100000ftU1jDIO110110心C0c0Uu001100001(WI0W0u000001LKMJw测1UOtllOtl0000000(1Oiluoo(MJOU0U1QI(1?：!(1(1(1LJuu11。凹101(Mil灿 1 ILJ061q1Q1011001IUICMJUIMWIQ70Q0000pp1Q000cwUOIIQJ.U11UijUUDUI000000(mwiII0u000J01111u110110IXWl l12000000011OlOIIU1100001-13CluClu0u011llu1 i;i(Krill?0JQQqQ1111(.IIU-1 IUl IQ15QQQgQ1D1岬UOL灿M)UW)I161tl1tlUJU:i(1:i(1LJJ0口IJ010ocw000011000Z5(J(J(J(J(J111(IMK)IUI000imxji弟0000Q00(10()1uoo110UOUKJI270q0001110LKMJIQJ(MJU36AdA0Qiid1OiMJiboouo)KkKJI（二）连接电路图：按照下图所示连接实验电路图。（3）观察时序信号 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 键，测量TS1-TS4各点的波形，比较他们的相互关系，画出波形，并标注测量 所得的脉冲宽度，见下图：注：其中TS2-TS4的高电平宽度所测结果与TS1的相同，在图中未标注。iTLTLTLrUlJlfU1137. 36HZ 7. 28is（四）实际操作 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。 用二进制模拟开关置微地址UA5UA0。在MK24-MK1开关上置微代码，置0显示灯亮，置1灭。按动START键，则将微代码写入到对应的地址单元中。重复后三步操作，将需要的微代码写入到芯片中。 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。 用二进制开关置好微地址UA5UA0。按动START键，读出微代码，观察显示 灯的状态是否与写入的相同。若不同，则编写错误，重新编程。 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1一0一1,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）。按动START键，启动时序电路，则每按动一 次，读出一条微指令后停机，微地址显示灯和微命令显示灯将显示所读出的一条 指令。 强置运行：通过UA5UA0端口人为置分支地址，试验中置微地址为001010（12） 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）。按动START键，则可连续读出微指令。【实验结果】实验中所置微地址为001010（12），连续运行后，就得出连续的000111（07）和001101（15）。可知操作正确。【问题分析】