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A5=D5=pA5；A4=D4=C・P2+|jA4；A3=D3=IR7・P1+|JA3；A2=D2=IR6・P1+SWC・P0+|JA2；A1=D1=IR5・P1+SWB・P0+|JA1；A0=D0=IR4・P1+SWA・P0+|JA0。2.一些关键技术(1)微指令格式徹命令显示好图4.2微程序控制器电路微地址转移逻辑表达式：S3S2SiSOM|iIS§§9a£9TJ®P2Pifn11nMufillHI判别于31302923272625242322212019181716IS1413121110987图4.3微指令格式(2)指令功能与格式表4—1指令功能与格式名称助记符功能指令格式IR7IR6IR5IR4IR3IR2IR1IR0加法ADDRd,RRd+Rs—Rd000Rs1Rs0Rd1Rd0减法SUBRd,RRd-Rs—Rd000Rs1Rs0Rd1Rd0逻辑ANDRd,RRd&Rs—Rd001Rs1Rs0Rd1Rd0存数STARd,[Rs]Rd—[Rs]001Rs1Rs0Rd1Rd0取数LDARd,[Rs][Rs]—Rd010Rs1Rs0Rd1Rd0条件转移JCR3若二1，则R3—PC01101XX停机STP暂停执行0101XXX输出OUTRsRs—DBUS0111Rs1Rs0XXLDAR#.1...1...1..1....LDDR1LDDR2LDRi1SW_BUS#.11..11.11..11.1RS_BUS#....1ALU_BUS#RAM_BUS#1CER#...1...11CEL#..1...1...1..1...LR/W#..0...0...1..0..Cn#M50515253表4-2微程序代码表（续）微指令ADDSUBANDSTALDAJCSTPOUT当前微地址10181119121A131B141C151F1617下一微地址18OF19OF1AOFIBOF1COFOFOFOFOFP0P1P21备用LDIRTJ11CEL1.1PC+1.1.1.1.1.11.11LDPC#1..AR+1LDAR#1.1LDDR11.1.1.1LDDR21.1.1LDRi.1.1.1...1....SW_BUS#RS_BUS#1.1..1.1ALU_BUS#.1.1.1.1RAMBUS#1....CER#LR/W#0.1Cn#--.1.M.0.0.1.0S0.1.0.1.0S1.0.1.1.0S2.0.1.0.0S3.1.0.1.0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。3.实验任务(1)按实验要求，连接实验台的电平开关KO—K15、时钟信号源和微程序控制器。连接完成后应仔细检查一遍，然后才可以加上电源。注意：本次实验只做微程序控制器本身的实验，故微程序控制器输出的微命令信号与执行部件(数据通路)的连线不连接。(2)观察时序信号用双踪示波器观测时序发生器的输入、输出信号：MF、T1—T4、W1—W3。比较相位关系，画出其波形图，并标注出测量所得的脉冲频率(f)、周期(T)及脉宽(tp)。观察时须将DB、DP开关置为0状态。先按CLR#，然后按QD按钮，则时序电路不停地在运行，直到按CLR#按钮为止。(3)熟悉微指令格式的定义，按此定义将图4.4所示的全部微程序变换成二进制代码，并列表登记。此表请在预习时完成。(4)控制台操作的功能由SWC、SWB、SWA三个二进制开关的状态配合P0判断来决定。用单拍(DP)方式执行控制台操作微程序，观察判别字段和微地址指示灯的显示，跟踪微指令的执行情况，并与上表数据对照。(5)深刻理解0FH微指令的功能和P1测试的状态条件(IR7—IR4)，用二进制开关设置IR7—IR4的不同状态，观察ADD至OUT八条机器指令对应微程序的微命令信号，特别是微地址转移的实现，并与上面表格进行对照。三、实验环境软件：WINXP、串口调试助手软件硬件：1.微机1台2.TEC—5实验系统1台3.数字双踪示波器1台4.逻辑测试笔1支5.编程器公用四、实验步骤和实验结果1.观察时序信号波形(1)接线表时序电路TJSKIP固定电平地地注意：接线表中的TJ是时序电路中的TJ，不是控制器中的TJ(该TJ由控制器产生，不能接输入信号)，切记勿接错。(2)时序信号的波形如下所示:按顺序依次是M,T1：CH平均值l：79.7mU占空率I；25.00^?!24.96^水i席K0；刃忒|峰-輝值l：540nUF利0nU上升时间re0.60ns2-S3*33DS：■；■岀临⑺阳J1V；1：SfijQh'jJFEW杯沁：0RPREShool：■iVBl■III41■■I■JA■:IFPRtShool!Fpfioc：'AiseTihe：Failjr-yidWL..C'W-,uCt如Una■乩九甞I耳•购::：'4「開怒,1...
