1、 计算机组成原理实验报告1评语: 课中检查完成的题号及题数：课后完成的题号与题数：成绩: 自评成绩:实验报告实验名称：微程序控制器实验日期：班级：学号： 姓名：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、实验内容：1.了解如何将微码加载到微控存中，了解指令并运行。2.通过微程序控制器实验能得简单运算结果。3.设计并修改电路，编写用微程序实现存储器中两个单字节十六进制数的加法运算，结果输出至OUT单元。三、项目要求及分析：要求：操作数由IN单元输入至MEM，在由MEM中读出操作数并在ALU中运算。四、具体实现： 1. 按图1-3-10 所示
2、连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。如果有滴报计算机组成原理实验报告2警声，说明总线有竞争现象，应关闭电源，检查接线，直到错误排除。图1-3-10 实验接线图2. 对微控器进行读写操作，分两种情况：手动读写和联机读写。1) 手动读写进行手动读或是写，都需要手动给出地址，系统专门安排了一个ADDR 单元，做为地址输入。ADDR 单元原理如图1-3-11 所示，可以看出本单元实为一个加减计数器。当开关为加1档时，在T2 的下沿计数器进行加1 计数，当开关为减1档时，在T2 的下沿计数器进行减1计数，当开关置为置数档时，计数器置初值，其作用相当于直通，SA7SA0 的输出值就是二进制开关组的值。在
3、实验中选择什么档位，取决于写入数据的地址是否连续，如果是连续地址，选择加1或是减1档会方便一些。如果是离散地址，选择置数档会方便一些。计算机组成原理实验报告3图1-3-11 ADDR 单元原理图(1) 手动对微控器进行编程（写） 按图1-3-12 接好线（部分实验接线被改变，手动读写微控器完成后应予恢复）。图1-3-12 手动读写微控器接线图计算机组成原理实验报告4 将MC 单元编程开关置为编程档，时序单元状态开关置为单步档，ADDR 单元状态开关置为置数档。 使用ADDR 单元的低6 位SA5SA0 给出微地址MA5MA0，微地址可以通过MC 单元的MA5MA0 微地址灯显示。 CON 单元
4、SD27SD20、SD17SD10、SD07SD00 开关上置24 位微代码，待写入值由MC 单元的M23M0 二十四位LED 灯显示。 启动时序电路（按动一次TS 按钮），即将微代码写入到E PROM 2816 的相应地址对应的单元中。 重复、三步，将表1-3-2 的微代码写入2816 芯片中。(2) 手动对微控器进行校验（读） 接线方法和编程一样。 将MC 单元编程开关置为校验档，时序单元状态开关置为单步档，ADDR 单元状态开关置为置数档。 使用ADDR 单元的低6 位SA5SA0 给出微地址MA5MA0，微地址可以通过MC 单元的MA5MA0 微地址灯显示。相应地址单元的数据将会被读出
5、，并在MC 单元的M23M0二十四位LED 灯显示。重复本步，检查2816 芯片中相应地址单元的数据是否和表1-3-2 中的二进制数据相同，如果不同，则说明写入操作失败，应重新写入。2) 联机读写(1) 将微程序写入文件联机软件提供了微程序下载功能，以代替手动读写微控器，但微程序得以指定的格式写入到以TXT 为后缀的文件中，微程序的格式如下：注意，$M XX XXXXXX之间间隔必须为四个空格，不能用TAB键如$M 1F 112233，表示微指令的地址为1FH，微指令值为11H（高）、22H（中）、计算机组成原理实验报告533H（低），本次实验的微程序如下，其中分号;为注释符，分号后面的内容在
6、下载时将被忽略掉。；/* /；/ /；/ 微控器实验指令文件 /；/ /；/* /；/* Start Of MicroController Data */$M 00 000001 ; NOP$M 01 007070 ; CON(INS)-IR, P$M 04 002405 ; R0-B$M 05 04B201 ; A 加 B-R0$M 30 001404 ; R0-A$M 32 183001 ; IN-R0$M 33 280401 ; R0-OUT$M 35 000035 ; NOP；/* End Of MicroController Data * /(2) 写入微程序用联机软件的“【转储】【
7、装载】”功能将该格式（*.TXT）文件装载入实验系统。装入过程中，在软件的输出区的结果栏会显示装载信息，如当前正在装载的是机器指令还是微指令，还剩多少条指令等。(3) 校验微程序选择联机软件的“【转储】【刷新指令区】”可以读出下位机所有的机器指令和微指令，并在指令区显示。检查微控器相应地址单元的数据是否和表1-3-2 中的十六进制数据相同，如果不同，则说明写入操作失败，应重新写入，可以通过联机软件单独修改某个单元的微指令，先用鼠标左键单击指令区的微存TAB 按钮，然后再单击需修改单元的数据，此时该单元变为编辑框，输入6 位数据并回车，编辑框消失，计算机组成原理实验报告6并以红色显示写入的数据。
8、3. 运行微程序运行时也分两种情况：本机运行和联机运行。1) 本机运行 将MC 单元的编程开关置为运行档，MEM 单元的编程开关也置为运行档，按动CON 单元的CLR 按钮，将微地址寄存器（MAR）清零，同时也将指令寄存器（IR）、ALU单元的暂存器A 和暂存器B 清零。 将时序单元的状态开关置为单拍档，然后按动TS 按钮，体会系统在T1 和T2 节拍中各做的工作。T1 节拍微控器将后续微地址（下条执行的微指令的地址）打入微地址寄存器，当前微指令打入微指令寄存器，并产生执行部件相应的控制信号；T2 节拍根据T1 节拍产生的控制信号做出相应的执行动作，如果测试位有效，还要根据机器指令及当前微地址
9、寄存器中的内容进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，实现微程序的分支。 按动CON 单元的CLR 按钮，清零微地址寄存器（MAR）等，并将时序单元的状态开关置为单步档。 置IN 单元数据为00100011，按动TS 按钮，当MC 单元后续微地址显示为000001 时，在CON 单元的SD27SD20 模拟给出IN 指令00100000 并继续单步执行，当MC 单元后续微地址显示为000001 时，说明当前指令已执行完；在CON 单元的SD27SD20 给出ADD 指令00000000，该指令将会在下个T2 被打入指令寄存器（IR），它将R0 中的数据和其自身相加后送R0；接下来在CON 单元
10、的SD27SD20 给出OUT 指令00110000 并继续单步执行，在MC 单元后续微地址显示为000001 时，观查OUT 单元的显示值是否为01000110。2) 联机运行联机运行时，进入软件界面，在菜单上选择【实验】【微控器实验】，打开本实验的数据通路图，也可以通过工具栏上的下拉框打开数据通路图，数据通路图如图1-3-8 所示。将MC 单元的编程开关置为运行档，MEM 单元的编程开关也置为运行档，按动CON 单元的总清开关后，按动软件中单节拍按钮，当后续微地址（通路图中的计算机组成原理实验报告7MAR）为000001时，置CON 单元SD27SD20，产生相应的机器指令，该指令将会在下
11、个T2 被打入指令寄存器（IR），在后面的节拍中将执行这条机器指令。仔细观察每条机器指令的执行过程，体会后续微地址被强置转换的过程，这是计算机识别和执行指令的根基。也可以打开微程序流程图，跟踪显示每条机器指令的执行过程。按本机运行的顺序给出数据和指令，观查最后的运算结果是否正确。思考题：1、画出指令系统修改后微程序流程图2. 编写微程序，指令如下：$M 00 000001; NOP$M 01 007070; CON(INS)-IR,P $M 30 186004; IN-AR $M 04 103005; MEM-R0 $M 05 001406; R0-A 计算机组成原理实验报告8$M 06 18
12、6007; IN-AR $M 07 103008; MEM-R0 $M 08 002409; RO-B $M 09 04B201; A+B-R0 $M 32 18600A; IN-AR $M 0A 18300B;IN-R0 $M 0B 200401; R0-MEM $M 35 000035; NOP $M 33 280401; RO-OUT3机器指令验证程序$P 00 00$P 01 10$P 02 20$P 03 FF$P 04 FF$P 05 DF$P 06 FF$P 07 FF$P 08 BF$P 09 FF$P 0A 5F$P 0B FF$P 0C FF$P 0D FF$P 0E FF
13、$P 0F FF计算机组成原理实验报告9$P 10 104.联机装入调试五、调试运行结果：我们所给MEM中数据为00100011，R0中数据为00100011，最终结果正确，为01000110。六、所遇问题及解决方法：1.连线中出现问题，通过请教老师、同学得以解决。2.实验中，实验箱接触不良，通过排查解决。3.对实验中所用软件不是十分熟悉，通过请教同学才得以解决。七、实验总结：1.通过本次实验我掌握了微程序控制器的功能、组成知识，掌握了指令格式和各字段功能，掌握了微程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习了基本指令的执行流程。 2.通过实验，我对控制器有了更为深刻的认识，加深了其工作中数据流的去向认识。3.做实验前应该适当预习一下，这样子会知其所以然，顺利很多，同时，做实验需要持之以恒的恒心、信心与耐心，一定要认真、细心，特别微小的错误都有可能导致实验的失败，并且必须弄清楚每一步实验的原理和所需要的知识点。4.遇到问题，要寻找解决问题的方法，做事情一定要懂原理才行，这样才可以有速度完成实验。八、建议：1.实验之前尽可能带领我们熟悉本次试验的基本流程，不仅仅是理论知识的讲解；2.实验之前向大家讲解本次试验的注意事项，以免我们犯不必要的错误；3.如果可能，尽量带领我们熟悉实验操作，避免我们做实验时不知如何下手。
