实验四微程序控制器实验

实验四 微程序控制器实验 实验目的 1、深入理解微程序控制器的功能和组成结构； 2、学习教学计算机各类指令的指令格式、寻址方式及执行流程； 3、学习微程序控制器的设计过程和相关技术。 实验内容 1、分析基本指令的执行流程，在教学机上验证其对应的微指令； 2、设计几条指令的功能、格式和指令流程，并在教学计算机上进行测试。 实验要求 1、实验之前，认真准备，对于该实验的基本原理、微指令格式、以及相关机器指令的微程序等内容预先做好分析和设计； 2、实验过程中，应认真进行实验操作，仔细思考实验有关内容，把难点内容通过实验理解清楚，争取最好的实验效果； 3、实验之后，应认真思考，写出实验总结，包括实验中遇到的主要问题和分析、解决方法。 实验学时 4 学时 实验原理 1、TEC-XP教学机的控制器基本原理 TEX-XP 教学机中包含组合控制逻辑和微程序控制逻辑两种不同结构的控制器。本实验中使用的是微程序控制器，与微程序控制器相关的机器结构如图 4-1 所示。控制器中使用程序计数器 PC 跟踪机器指令的执行，使用 PC 中的内容访存获取机器指令，得到的机器指令送入控制器中的指令寄存器 IR 暂存，并由微程序控制器分析执行，执行过程中的所有控制信号均由微程序控制器中的微命令寄存器μ IR 发出。 图4-1 TEC-XP 教学机的基本结构 TEC-XP 教学机的微程序控制器详细内部结构如图4-2 所示。该控制器中包含指令寄存器IR（存放当前执行的指令）、地址映射部件（确定不同指令对应的微程序入口地址）、微程序定序器Am2910（根据微指令中的下址字段和判断测试条件，产生下一条微指令的地址）、条件判定线路（用于微程序流向控制）、控制存储器CM（包含所有的微指令）、微指令寄存器μ IR（存放当前微指令的操作控制字段）等部件。 图4-2 微程序控制器内部结构 微程序控制器的工作过程是：对于指令寄存器IR 中的机器指令，由地址映射部件产生该指令所对应微程序的入口地址，通过 Am2910 送给控制存储器。取出的一条微指令送入微指令寄存器，其中的微命令字段用于发出控制信号，控制各部件的执行，下址字段与条件判定线路的各测试信号一起送给 Am2910，由其确定下条微指令的地址，继续执行。 2、地址映射部件 地址映射部件，即微指令地址映射部件，它是由一片 E2PROM 构成的，一般称为MAPROM。指令寄存器IR 将其中的高 8 位指令操作码送给 MAPROM，MAPROM 根据操作码与微地址之间的映射...