微程序控制器實(shí)驗(yàn)

1、北京科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)名稱: 微程序控制器實(shí)驗(yàn) 學(xué)生姓名： 專 業(yè): 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 年 月 日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)要求1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握微程序控制器的組成原理。 (2) 掌握微程序的編制、寫入方法。(3) 觀察并掌握微程序的運(yùn)行過程。2、實(shí)驗(yàn)要求(1)利用實(shí)驗(yàn)箱和聯(lián)機(jī)軟件，觀察使用4條指令編寫的微程序執(zhí)行流程，深入理解微程序控制器的組成原理，并完成其驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。(2)在完成加法的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)后，更改指令，完成減法實(shí)驗(yàn)。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備（環(huán)境）及要求CM3+實(shí)驗(yàn)環(huán)境、Quartus8.0環(huán)境三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、實(shí)

2、驗(yàn)一（1）實(shí)驗(yàn)原理微程序控制器的基本任務(wù)是完成當(dāng)前指令的翻譯和執(zhí)行，即將當(dāng)前指令的功能轉(zhuǎn)換成可以控制的硬件邏輯部件工作的微命令序列，完成數(shù)據(jù)傳送和各種處理操作。它的執(zhí)行方法就是將控制各部件動(dòng)作的微命令的集合進(jìn)行編碼，即將微命令的集合仿照機(jī)器指令一樣，用數(shù)字代碼的形式表示，這種表示稱為微指令。這樣就可以用一個(gè)由多條微指令組成的序列表示一條機(jī)器指令，這種微指令序列稱為微程序。微程序存儲(chǔ)在一種專用的存儲(chǔ)器中，稱為控制存儲(chǔ)器，微程序控制器原理框圖如下圖所示。核心微控器主要是接收機(jī)器指令譯碼器送來(lái)的代碼，使控制轉(zhuǎn)向相應(yīng)機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的首條微代碼程序，對(duì)機(jī)器指令的功能進(jìn)行解釋或執(zhí)行的工作。具體來(lái)講，就是通過

3、接收CPU指令譯碼器發(fā)來(lái)的信號(hào)，找到該機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的首條微代碼的入口微地址，再通過由T1引入的時(shí)序節(jié)拍脈沖的控制，逐條讀出微代碼。然后，其中幾位經(jīng)過譯碼，一并產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所需的控制信號(hào)，將它們加到數(shù)據(jù)通路中相應(yīng)的控制位，可對(duì)該機(jī)器指令的功能進(jìn)行解釋和執(zhí)行。指令解釋到最后，再繼續(xù)接收下一條機(jī)器指令代碼，并使控制轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的入口微地址，這樣周而復(fù)始，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令程序的運(yùn)行。微程序控制器原理圖如下。（2）主要步驟實(shí)驗(yàn)接線按下圖連線方式完成實(shí)驗(yàn)箱接線部分。寫入微程序用聯(lián)機(jī)軟件的“轉(zhuǎn)儲(chǔ)”->“裝載”功能將該格式（*.TXT ）文件裝載入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。裝入過程中，在軟件的輸出區(qū)的“結(jié)果”欄會(huì)顯示裝載信

4、息，如當(dāng)前正在裝載的是機(jī)器指令還是微指令，還剩多少條指令等。校驗(yàn)微程序 選擇聯(lián)機(jī)軟件的“轉(zhuǎn)儲(chǔ)”->“刷新指令區(qū)”可以讀出下位機(jī)所有的機(jī)器指令和微指令，并在指令區(qū)顯示。檢查微控器相應(yīng)地址單元的數(shù)據(jù)是否和下表中的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)相同，如果不同，則說(shuō)明寫入操作失敗，應(yīng)重新寫入，可以通過聯(lián)機(jī)軟件單獨(dú)修改某個(gè)單元的微指令，先用鼠標(biāo)左鍵單擊指令區(qū)的“微存”TAB按鈕，然后再單擊需修改單元的數(shù)據(jù)，此時(shí)該單元變?yōu)榫庉嬁?，輸?位數(shù)據(jù)并回車，編輯框消失，并以紅色顯示寫入的數(shù)據(jù)。聯(lián)機(jī)運(yùn)行 聯(lián)機(jī)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入軟件界面，在菜單上選擇“實(shí)驗(yàn)”->“微控器實(shí)驗(yàn)”，打開本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)通路圖。將MC單元的編程開關(guān)置為“運(yùn)

5、行”檔，MEM單元的編程開關(guān)也置為“運(yùn)行”檔，按動(dòng)CON單元的總清開關(guān)后，按動(dòng)軟件中單節(jié)拍按鈕，當(dāng)后續(xù)微地址（通路圖中的MAR）為000001時(shí)，置CON單元SD27SD20，產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)器指令，該指令將會(huì)在下個(gè)T2被打入指令寄存器（IR），在后面的節(jié)拍中將執(zhí)行這條機(jī)器指令。仔細(xì)觀察每條機(jī)器指令的執(zhí)行過程，體會(huì)后續(xù)微地址被強(qiáng)置轉(zhuǎn)換的過程，這是計(jì)算機(jī)識(shí)別和執(zhí)行指令的根基。也可以打開微程序流程圖，跟蹤顯示每條機(jī)器指令的執(zhí)行過程。按本機(jī)運(yùn)行的順序給出數(shù)據(jù)和指令，觀查最后的運(yùn)算結(jié)果是否正確。減法實(shí)驗(yàn)完成上面的加法實(shí)驗(yàn)后，更改機(jī)器指令，使其能完成減法實(shí)驗(yàn)。四：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、實(shí)驗(yàn)一 （1）加法實(shí)驗(yàn)機(jī)器

6、指令：; /*/; / /; / 微控器實(shí)驗(yàn)指令文件 /; / /; / By TangDu CO.,LTD /; / /; /*/; /* Start Of Main Memory Data */; /* End Of Main Memory Data */; /* Start Of MicroController Data */ $M 00 000001 ; NOP $M 01 007070 ; CON(INS)->IR, P<1> $M 04 002405 ; R0->B $M 05 04B201 ; A加B->R0 $M 30 001404 ; R0-&g

7、t;A $M 32 183001 ; IN->R0 $M 33 280401 ; R0->OUT $M 35 000035 ; NOP; /* End Of MicroController Data */實(shí)驗(yàn)結(jié)果：（2）減法實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令：; /*/; / /; / 微控器實(shí)驗(yàn)指令文件 /; / /; / By TangDu CO.,LTD /; / /; /*/; /* Start Of Main Memory Data */; /* End Of Main Memory Data */; /* Start Of MicroController Data */ $M 00 0000

8、01 ; NOP $M 01 007070 ; CON(INS)->IR, P<1> $M 04 002405 ; R0->B $M 05 05B201 ; A減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 */實(shí)驗(yàn)結(jié)果：五：結(jié)論（討論）1、實(shí)驗(yàn)結(jié)論利用實(shí)驗(yàn)箱和聯(lián)機(jī)軟件，觀察到了微程序指令的操作執(zhí)行流程，完成了其驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，深刻理解了微程序控制器的組成原理，掌握了微程序的編制、寫入方法。在此基礎(chǔ)之上，通過更改指令代碼，使其能夠由加法功能變?yōu)闇p法功能，加深了對(duì)微程序控制器的理解。2、討論在此次實(shí)驗(yàn)的接線過程中，我接了很