微程序控制器試驗(yàn)報(bào)告

本文格式為Word版，下載可任意編輯——微程序控制器試驗(yàn)報(bào)告微程序控制器試驗(yàn)

預(yù)習(xí)報(bào)告

1.微程序控制器的組成和工作原理。

微程序控制器主要由控制存儲(chǔ)器、微指令寄放器和地址轉(zhuǎn)移規(guī)律三大部分組成。其工作原理分為：一、將程序和數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送入存儲(chǔ)器；二、啟動(dòng)運(yùn)行后，從存儲(chǔ)器中取出程序指令送到控制器去識(shí)別，分析該指令要求什么事；三、控制器根據(jù)指令的含義發(fā)出相應(yīng)的命令（如加法、減法），將存儲(chǔ)單元中存放的操作數(shù)據(jù)取出送往運(yùn)算器進(jìn)行運(yùn)算，再把運(yùn)算結(jié)果送回存儲(chǔ)器指定的單元中；四、運(yùn)算任務(wù)完成后，就可以根據(jù)指令將結(jié)果通過輸出設(shè)備輸出

2．微程序、微指令、微命令之間的關(guān)系。一系列微指令的有序集合稱為微程序。

在微程序控制方式之下，從控制存儲(chǔ)器中取出，完成一個(gè)或幾個(gè)微操作的命令稱為微指令。

控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令,尋常把這種控制命令叫做微命令。

所以總的來說：微程序包含微指令，而每條微指令包含的微命令控制。

3.微指令、微程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試。

在微程序流程圖中，根據(jù)每個(gè)狀態(tài)的微指令，將其進(jìn)行編碼，設(shè)計(jì)出所需硬件及執(zhí)行效率較高的微程序控制電路，然后進(jìn)行調(diào)試。

思考題：

1.舉例說明試驗(yàn)中出現(xiàn)的基本概念：微命令、微操作、微指令、微程序？微命令：控制器發(fā)出的每個(gè)控制信號(hào)，如對(duì)運(yùn)算單元的控制mcns3s2s1s0發(fā)出的010101等。

微操作：由微命令控制實(shí)現(xiàn)的最基本的操作稱為微操作。如發(fā)出運(yùn)算器加運(yùn)算的微命令后，運(yùn)算器進(jìn)行加法計(jì)算，就稱為微操作。

微指令：完成一個(gè)或幾個(gè)微操作的指令。如控制器進(jìn)行存數(shù)據(jù)的命令后，需要有we信號(hào)有效，pc保持，來控制這些的指令即為微指令。

微程序：微程序包含微指令。如微程序流程中包括好多微指令控制，進(jìn)行一些加減運(yùn)算，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，地址自加一等等。2.解釋并比較微程序控制器的幾種設(shè)計(jì)方法？

微序列控制器通過吧控制信號(hào)存儲(chǔ)在一個(gè)查找Rom，(1)用水平編碼生成微操作(2)用垂直編碼生成微操作(3)從微代碼直接產(chǎn)生控制信號(hào)。3.微程序控制器的控制對(duì)象、手段及方法？控制器如何取指令？

微程序控制器控制對(duì)象分為硬件方面和軟件方面，硬件方面為數(shù)據(jù)通路的控制信號(hào)，軟件方面為測試程序的控制信號(hào)。

控制器根據(jù)狀態(tài)機(jī)的不同狀態(tài)進(jìn)行指令讀取，在不同狀態(tài)下取得的指令也不同。

4.控制器的功能？如何取指令、分析指令、執(zhí)行指令？

通過下址取得指令，根據(jù)控制信號(hào)進(jìn)行不同信號(hào)的開啟或關(guān)閉也就是分析指令，然后再在控制信號(hào)的作用下執(zhí)行指令。

5.下址的產(chǎn)生方法？常用的有哪些，試驗(yàn)中用到了哪些？

Ａ：計(jì)數(shù)器方式――在順序執(zhí)行微指令時(shí)，后續(xù)微指令地址由現(xiàn)行微指令加上一個(gè)增量來產(chǎn)生；在非順序執(zhí)行微指令時(shí)，必需在執(zhí)行現(xiàn)行微指令后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行指定后續(xù)微指令地址的下一條微指令。

Ｂ：增量方式與斷定方式的結(jié)合――微指令的順序控制字段分成兩部分：條件選擇字段與轉(zhuǎn)移地址字段.由這兩個(gè)字段結(jié)合，當(dāng)轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，將轉(zhuǎn)移地址字段作下一個(gè)微地址；若無轉(zhuǎn)移要求，則直接從微程序計(jì)數(shù)器中取得下一條微指令.一般用于微指令執(zhí)行時(shí)，需要外部判斷條件的場合。

Ｃ：多路轉(zhuǎn)移方式――當(dāng)微程序不產(chǎn)生分支時(shí)，后續(xù)微地址直接由微指令的順序控制字段給出；否則有若干個(gè)后續(xù)地址可以選擇，此時(shí)必需由順序控制字段的＂判別測試＂和＂狀態(tài)條件＂信息來選擇其中一個(gè)微地址.一般用于有多個(gè)轉(zhuǎn)移且可以使用組合規(guī)律設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移地址規(guī)律的場合。試驗(yàn)中用到了多路轉(zhuǎn)移方式。

6.每條機(jī)器指令的指令碼如何與其入口微地址對(duì)應(yīng)？微程序分支如何處理？

通過編碼方式，將指令碼的狀態(tài)分成不同的幾個(gè)，再運(yùn)用微地址進(jìn)行編碼，對(duì)不同的指令碼編程不同的地質(zhì)，一一對(duì)應(yīng)。

在不同分支出現(xiàn)時(shí)利用臨時(shí)寄放器IR對(duì)幾個(gè)分支進(jìn)行編碼，映射為不同狀態(tài)。

7.如何簡化微程序流程圖，使其ADD、AND指令在部分微指令中合并？（如AR→RAM、RAM→DR2、R5→DR1）

只對(duì)ALU部分的下址進(jìn)行區(qū)分，其他部分用同樣的下址即可，這樣可以省去一個(gè)IR的編碼狀態(tài)。

8.電路設(shè)計(jì)過程中假使出現(xiàn)多個(gè)狀態(tài)機(jī)怎么辦？

將不同狀態(tài)機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，在不同控制信號(hào)作用下進(jìn)行多個(gè)狀態(tài)機(jī)的控制。

試驗(yàn)日志

11月10日

對(duì)微指令的復(fù)習(xí)和理解，明白了下址的控制方法但是對(duì)電路中P1的意義不太理解。

經(jīng)過看微程序流程圖，發(fā)現(xiàn)P1在ldir需要進(jìn)行下載時(shí)有效，所以P1即為控制臨時(shí)存儲(chǔ)器IR的控制信號(hào)，該控制信號(hào)由流程圖中第四步中有效，來控制IR的下址是否有效。

11月12日

編寫ROM時(shí)發(fā)現(xiàn)P1具體為1的狀態(tài)不同會(huì)出現(xiàn)不能強(qiáng)讀強(qiáng)寫，所以將P1為1改為當(dāng)RAM數(shù)據(jù)傳到IR時(shí)令其有效，得到正確波形。

11月18日

仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)ar的第一個(gè)地址不正確，應(yīng)當(dāng)為00H但是卻是個(gè)不是個(gè)確定的值。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)第一個(gè)ar值應(yīng)當(dāng)為sw輸入到總線上，而總線的值沒有k輸入，所以將k的輸入設(shè)定為00H，得到的仿真結(jié)果正確。

試驗(yàn)報(bào)告

ＲＯＭ部分代碼（只顯示編碼部分）：

Swr4br5balupcbusdr1dr2r4lr5lmcns3s2s1s0werdpclrpcldpcenldarldirp1下址五位

\

\\

\\\

\\\

\\\\\\\

\\\\\加

\\\\

\whenaddress=\ELSE--AND5:ALU--R5101011and\

\\\

\\\

沒有加數(shù)據(jù)通路部分時(shí)的仿真波形：

波形分析：

將狀態(tài)機(jī)定為單步運(yùn)行狀態(tài)，dp為1，qd每次進(jìn)行啟動(dòng)。

CLR由1->0->1，清零作用使微地址A4~0為00000。執(zhí)行第一個(gè)單拍，執(zhí)行將輸入值傳給pc，得到下址00001

執(zhí)行其次個(gè)單拍，執(zhí)行微地址為00001的微指令，PC->AR，pc自加一，地址計(jì)數(shù)加1變?yōu)?1H，得到下址00010。

執(zhí)行第三個(gè)單拍，將00地址的值讀出來賦給IR，在T3時(shí)序信號(hào)到來時(shí)，執(zhí)行將RAM中存放的數(shù)據(jù)（指令）送到IR（指令寄放器），此處運(yùn)用手動(dòng)輸入的方法，同時(shí)給出判別信號(hào)P及下一條微指令的地址01000，在T4有效時(shí)，P1為1，IR7，IR6，IR5可以手動(dòng)輸入010將微地址改為01010，產(chǎn)生下條微指令的地址。然后即可進(jìn)入STA指令操作。

然后下址為10111，開始執(zhí)行RAM-〉ＡＲ操作。從其他輸出信號(hào)看產(chǎn)生的輸出也是正確的。

下一個(gè)操作進(jìn)行強(qiáng)讀信號(hào)的執(zhí)行。在之前將ＣＬＲ信號(hào)置為０，進(jìn)行清零才行，得到０００００地址。然后將ＫＲ