微程序控制器實驗12367

1、 計算機組成原理實驗報告評語:課中檢查完成的題號及題數(shù)： 課后完成的題號與題數(shù)：成績:自評成績:實驗報告實驗名稱：微程序控制器實驗日期：班級：學號：姓名：一、實驗目的：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，觀察微程序的運行過程。二、實驗內(nèi)容：1.了解如何將微碼加載到微控存中，了解指令并運行。2.通過微程序控制器實驗能得簡單運算結果。3.設計并修改電路，編寫用微程序實現(xiàn)存儲器中兩個單字節(jié)十六進制數(shù)的加法運算，結果輸出至OUT單元。三、項目要求及分析：要求：操作數(shù)由IN單元輸入至MEM，在由MEM中讀出操作數(shù)并在ALU中運算。四、具體實現(xiàn)： 1. 按圖1-3-10 所示連接實

2、驗線路，仔細查線無誤后接通電源。如果有滴報警聲，說明總線有競爭現(xiàn)象，應關閉電源，檢查接線，直到錯誤排除。圖1-3-10 實驗接線圖2. 對微控器進行讀寫操作，分兩種情況：手動讀寫和聯(lián)機讀寫。1) 手動讀寫進行手動讀或是寫，都需要手動給出地址，系統(tǒng)專門安排了一個ADDR 單元，做為地址輸入。ADDR 單元原理如圖1-3-11 所示，可以看出本單元實為一個加減計數(shù)器。當開關為加1檔時，在T2 的下沿計數(shù)器進行加1 計數(shù)，當開關為減1檔時，在T2 的下沿計數(shù)器進行減1計數(shù)，當開關置為置數(shù)檔時，計數(shù)器置初值，其作用相當于直通，SA7SA0 的輸出值就是二進制開關組的值。在實驗中選擇什么檔位，取決于寫入

3、數(shù)據(jù)的地址是否連續(xù)，如果是連續(xù)地址，選擇加1或是減1檔會方便一些。如果是離散地址，選擇置數(shù)檔會方便一些。圖1-3-11 ADDR 單元原理圖(1) 手動對微控器進行編程（寫） 按圖1-3-12 接好線（部分實驗接線被改變，手動讀寫微控器完成后應予恢復） 。圖1-3-12 手動讀寫微控器接線圖 將MC 單元編程開關置為編程檔，時序單元狀態(tài)開關置為單步檔，ADDR 單元狀態(tài)開關置為置數(shù)檔。 使用ADDR 單元的低6 位SA5SA0 給出微地址MA5MA0，微地址可以通過MC 單元的MA5MA0 微地址燈顯示。 CON 單元SD27SD20、SD17SD10、SD07SD00 開關上置24 位微代碼

4、，待寫入值由MC 單元的M23M0 二十四位LED 燈顯示。 啟動時序電路（按動一次TS 按鈕），即將微代碼寫入到E PROM 2816 的相應地址對應的單元中。 重復、三步，將表1-3-2 的微代碼寫入2816 芯片中。 (2) 手動對微控器進行校驗（讀） 接線方法和編程一樣。 將MC 單元編程開關置為校驗檔，時序單元狀態(tài)開關置為單步檔，ADDR 單元狀態(tài)開關置為置數(shù)檔。 使用ADDR 單元的低6 位SA5SA0 給出微地址MA5MA0，微地址可以通過MC 單元的MA5MA0 微地址燈顯示。相應地址單元的數(shù)據(jù)將會被讀出，并在MC 單元的M23M0二十四位LED 燈顯示。重復本步，檢查2816

5、 芯片中相應地址單元的數(shù)據(jù)是否和表1-3-2 中的二進制數(shù)據(jù)相同，如果不同，則說明寫入操作失敗，應重新寫入。2) 聯(lián)機讀寫(1) 將微程序寫入文件聯(lián)機軟件提供了微程序下載功能，以代替手動讀寫微控器，但微程序得以指定的格式寫入到以TXT 為后綴的文件中，微程序的格式如下：注意，$M XX XXXXXX之間間隔必須為四個空格，不能用TAB鍵如$M 1F 112233，表示微指令的地址為1FH，微指令值為11H（高）、22H（中）、33H（低），本次實驗的微程序如下，其中分號;為注釋符，分號后面的內(nèi)容在下載時將被忽略掉。；/* / ；/ / ；/ 微控器實驗指令文件 / ；/ / ；/* / ；/*

6、 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->A $M 32 183001; IN->R0 $M 33 280401; R0->OUT $M 35 000035; NOP；/* End Of MicroController Data * / (2) 寫入微程序用聯(lián)機軟件的“【轉儲】【裝載】”功能將該格式

7、（*.TXT）文件裝載入實驗系統(tǒng)。裝入過程中，在軟件的輸出區(qū)的結果欄會顯示裝載信息，如當前正在裝載的是機器指令還是微指令，還剩多少條指令等。(3) 校驗微程序選擇聯(lián)機軟件的“【轉儲】【刷新指令區(qū)】”可以讀出下位機所有的機器指令和微指令，并在指令區(qū)顯示。檢查微控器相應地址單元的數(shù)據(jù)是否和表1-3-2 中的十六進制數(shù)據(jù)相同，如果不同，則說明寫入操作失敗，應重新寫入，可以通過聯(lián)機軟件單獨修改某個單元的微指令，先用鼠標左鍵單擊指令區(qū)的微存TAB 按鈕，然后再單擊需修改單元的數(shù)據(jù)，此時該單元變?yōu)榫庉嬁颍斎? 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)。3. 運行微程序運行時也分兩種情況：本機運行

8、和聯(lián)機運行。1) 本機運行 將MC 單元的編程開關置為運行檔，MEM 單元的編程開關也置為運行檔，按動CON 單元的CLR 按鈕，將微地址寄存器（MAR）清零，同時也將指令寄存器（IR）、ALU單元的暫存器A 和暫存器B 清零。 將時序單元的狀態(tài)開關置為單拍檔，然后按動TS 按鈕，體會系統(tǒng)在T1 和T2 節(jié)拍中各做的工作。T1 節(jié)拍微控器將后續(xù)微地址（下條執(zhí)行的微指令的地址）打入微地址寄存器，當前微指令打入微指令寄存器，并產(chǎn)生執(zhí)行部件相應的控制信號；T2 節(jié)拍根據(jù)T1 節(jié)拍產(chǎn)生的控制信號做出相應的執(zhí)行動作，如果測試位有效，還要根據(jù)機器指令及當前微地址寄存器中的內(nèi)容進行譯碼，使微程序轉入相應的微

9、地址入口，實現(xiàn)微程序的分支。 按動CON 單元的CLR 按鈕，清零微地址寄存器（MAR）等，并將時序單元的狀態(tài)開關置為單步檔。 置IN 單元數(shù)據(jù)為00100011，按動TS 按鈕，當MC 單元后續(xù)微地址顯示為000001 時，在CON 單元的SD27SD20 模擬給出IN 指令00100000 并繼續(xù)單步執(zhí)行，當MC 單元后續(xù)微地址顯示為000001 時，說明當前指令已執(zhí)行完；在CON 單元的SD27SD20 給出ADD 指令00000000，該指令將會在下個T2 被打入指令寄存器（IR），它將R0 中的數(shù)據(jù)和其自身相加后送R0；接下來在CON 單元的SD27SD20 給出OUT 指令0011

10、0000 并繼續(xù)單步執(zhí)行，在MC 單元后續(xù)微地址顯示為000001 時，觀查OUT 單元的顯示值是否為01000110。2) 聯(lián)機運行聯(lián)機運行時，進入軟件界面，在菜單上選擇【實驗】【微控器實驗】，打開本實驗的數(shù)據(jù)通路圖，也可以通過工具欄上的下拉框打開數(shù)據(jù)通路圖，數(shù)據(jù)通路圖如圖1-3-8 所示。將MC 單元的編程開關置為運行檔，MEM 單元的編程開關也置為運行檔，按動CON 單元的總清開關后，按動軟件中單節(jié)拍按鈕，當后續(xù)微地址（通路圖中的MAR）為000001時，置CON 單元SD27SD20，產(chǎn)生相應的機器指令，該指令將會在下個T2 被打入指令寄存器（IR），在后面的節(jié)拍中將執(zhí)行這條機器指令。

11、仔細觀察每條機器指令的執(zhí)行過程，體會后續(xù)微地址被強置轉換的過程，這是計算機識別和執(zhí)行指令的根基。也可以打開微程序流程圖，跟蹤顯示每條機器指令的執(zhí)行過程。按本機運行的順序給出數(shù)據(jù)和指令，觀查最后的運算結果是否正確。思考題：1、畫出指令系統(tǒng)修改后微程序流程圖2. 編寫微程序，指令如下：$M 00 000001; NOP$M 01 007070; CON(INS)->IR,P<1> $M 30 186004; IN->AR $M 04 103005; MEM->R0 $M 05 001406; R0->A $M 06 186007; IN->AR $M 07

12、 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 $M 33 280401; RO->OUT3機器指令驗證程序$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

13、 FF$P 0E FF$P 0F FF$P 10 104.聯(lián)機裝入調試五、調試運行結果： 我們所給MEM中數(shù)據(jù)為00100011，R0中數(shù)據(jù)為00100011，最終結果正確，為01000110。 六、所遇問題及解決方法：1.連線中出現(xiàn)問題，通過請教老師、同學得以解決。2.實驗中，實驗箱接觸不良，通過排查解決。3.對實驗中所用軟件不是十分熟悉，通過請教同學才得以解決。 七、實驗總結：1.通過本次實驗我掌握了微程序控制器的功能、組成知識，掌握了指令格式和各字段功能，掌握了微程序的編制、寫入、觀察微程序的運行，學習了基本指令的執(zhí)行流程。 2.通過實驗，我對控制器有了更為深刻的認識，加深了其工作中數(shù)據(jù)流的去向認識。3.做實驗前應該適當預習一下，這樣子會知其所以然，順利很多，同時，做實驗需要持之以恒的恒心、信心與耐