实验六微程序控制单元实验

实验六微程序控制单元实验一、实验目的1.熟悉微程序控制器的工作原理。2.掌握微程序编制及微指令格式。二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，熟悉微程序的编制、写入、观察运行状态。三、实验原理⒈微程序控制电路微程序控制器的组成见图6-1，其中控制存储器采用4片6116静态存储器，微命令寄存器32位，用三片8D触发器(273)和一片4D(175)触发器组成。微地址寄存器6位，用三片正沿触发的双D触发器(74)组成，它们带有清零端和置位端。在不判别测试的情况下，T2时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当T4时刻进行测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过置位端将某一触发器输出端置为“1”状态，完成地址修改。⒉微指令格式表6-1M25M24M23M22M21M20M19M18CBAAR未用P（3）A9A8M17M16M15M14M13M12M11M10CELOADCNMS0S1S2S3M9M8M7M6M5M4M3M2P（2）LDARLDPCLDIRLDDR2LDDR1LDR0WE876543M1M0UA0UA1UA2UA3UA4UA5P（1）SW-BA字段B字段CBA选择000禁止001PC-B010ALU-B011299-B100Rs-B101Rd-B110保留位111保留位其中UA5~UA0为6位的后续微地址，A、B二译码字段，分别由6个控制位译码输出多位。B段中的PX3、PX2、PX1三个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。M20M9M1选择测试字_PX3PX2PX1000关闭测试001P(1)识别操作码010P(2)判寻址方式011P(Z)Z标志测试100P(I)中断响应101P(D)中断服务110P(C)C标志测试111保留位⒊微程序流程与代码图6-2为几条机器指令对应的参考微程序流程图，将全部微程序按微指令格式变成二进制代码，可得到模型机（一）所例举的8位指令代码。图6-2微程序流程图四、实验内容（一）微程序的编写为了解决微程序的编写，本装置设有微程序读写命令键，学生可根据微地址和微指令格式将微指令代码以快捷方式写入到微程序控制单元。具体的操作方法是按动位于本实验装置右中则的红色复位按钮使系统进入初始待令状态。再按动【增址】命令键使工作方式提示位显示“H”。微程序存贮器读写的状态标志是：显示器上显示8个数字，左边1、2位显示实验装置的当前状态，左边3、4位显示区域号（区域的分配见表7-2），左边5、6位数字是微存贮单元地址，硬件定义的微地址线是ua0~ua5共6根，因此它的可寻址范围为00H~3FH；右边2位数字是该单元的微程序，光标在第7位与第8位之间，表示等待修改单元内容。表6-2区域号微程序区对应位空间对应位控制功能031··············24CBAAR保留PX3A9A8123··············16CELOADCNMS0S1S2S3215···············08PX2LDARLDPCLDIRLDR2LDR1LDR0WE307···············00UA0UA1UA2UA3UA4UA5PX1SW-B用【读】命令键可以对微程序存贮器进行检查（读出）或更改（写入）。对微程序存贮器读写，一般应先按MON，使实验系统进入初始待命状态。然后输入所要访问的微程序区域地址，再按【读】命令键，实验系统便以该区域的00H作为起始地址，进入微程序存贮器读写状态。下面举例说明操作规程：按键8位LED显示说明【返回】DY_HP.返回初始待命状态【读】DY_HP.初始待命状态，按【读】键无效0DY_H0按数字键0，从0区域0地址开始【读】Cn0000XX按【读】命令键，进入微程序读状态，左边第3位起显示00（区域号）、00（微地址）、XX（该微程序单元的内容），光标闪动移至第7位55Cn000055按55键，将内容写入00区域00H单元【增址】Cn0001XX按【增址】命令键，读出00区域下一个单元01H，光标重新移至第7位AACn0001AA按AA键，将内容写入00区域01H单元【返回】DY_HP.返回初始待命状态1DY_H1再按数字键1，从1区域0地址开始【读】Cn0100XX按【读】命令键，进入微程序读状态，左边第3位起显示01（区域号）、00（微地址）、XX（该微程序单元的内容），光标闪动移至第7位55Cn010055按55键，将内容写入01区域00H单元【增址】Cn0101XX按【增址】命令键，读出01区域下一个单元01H，光标重新移至第7位AACn0101AA按AA键，将内容写入01区域01H单元【返回】DY_HP.按【返回】退出存储操作返回初始状态按以上所说明的操作规程，通过键盘在微地址00H单元所对应的四个区域地址分别输入55H，在微地址01H单元所对应的四个区域地址分别输入0AAH。（二）手动方式下的微地址打入操作微程序控制器的组成见图6-1，其中微命令寄存器32位，用三片8D触发器(273)和一片4D(175)触发器组成。它们的清零端由CLR来控制微控制器的清零。它们的触发端CK接T2，在时序节拍的T2时刻将微程序的内容打入微控制寄存器（含下一条微指令地址）。⑴微地址控制原理图6-3微地址控制原理图⑵微地址控制单元的实验连接图6-4实验连线示意图按图6-5所示，连接实验电路：①总线接口连接：用8芯扁平线连接图6-4中所有标明“”或“”图案的总线接口。②时钟信号“”连接：用双头实验导线连接图7-4中所有标明“”图案的插孔（注：Dais-CMH的时钟信号已作内部连接）。⑶微地址的打入操作在“L”状态下，首先令SW-B=0，然后向数据开关置数，再按【单步】键，在机器周期的T2时刻把数据开关的内容打入微地址锁存器。实验步骤如下：注：【单步】键的功能是启动时序电路产生T1~T4四拍单周期脉冲⑷微地址的修改与转移按图6-3所示，微地址锁存器的置位端R受CE5~CE0控制，当测试信号CE5~CE0输出负脉冲时，通过锁存器置位端R将某一锁存器的输出端强行置“1”，实现微地址的修改与转移。按微程序流程图6-2所示的微控制流程，对指令译码寄存器IR分别打入微控制流程定义的操作码20H、40H、60H、80H、0A0H，然后打入流程图定义的基地址08H，按【单步】键，在机器周期T4节拍按微控制流程对IR指令寄存器的内容进行测试和判别，使后续微地址转向与操作码相对应的微程序入口地址。举例操作如下：①当IR寄存器为20H、微地址为08H，按【单步】键后微地址为09H。②当IR寄存器为60H、微地址为08H，按【单步】键后微地址为0BH。注：【单步】键的功能是启动时序电路产生T1~T4四拍单周期脉冲五、实验思考题思考题6.1：本次实验采用的控制存储器芯片属于何种类型的存储器？控制存储器的单元数与字长分别为多少？本机采用的微指令格式如何？IN，ADD，STA，OUT，JMP指令对应的微程序的长度分别是多少？