"计算机组成原理微程序设计实验详解"

0 下载量 169 浏览量 更新于2024-01-18 收藏 2.91MB PPTX 举报
计算机组成原理微程序设计实验是为了让学生掌握时序产生器和微程序控制器的组成和工作原理,并且能够根据给定的指令系统、微指令格式、微命令的字段译码方案、地址转移逻辑电路设计出微程序流程图和微指令的二进制代码。此外,还要掌握微程序的编制、写入和读出验证的方法,并能通过改变SE1~SE6的值模拟P(1)测试来观察微程序的运行过程,从而理解由微程序解释机器语言源程序的工作原理。 实验设备是TDN-CM计算机组成原理教学实验系统,还需要使用一些排线进行连接。实验的内容主要包括实验原理和实验所用的时序电路原理。时序电路原理图如图5-1所示,可以产生4个等间隔的时序信号TS1-TS4。其中,时钟信号φ由实验台上方的方波信号源提供,频率和脉宽可调。为了方便程序的控制,时序电路发生器还设置了一个启停控制触发器Cr,可以控制TS1-TS4信号的输出。 在实验中,学生可以根据实验要求自行选择方波信号的频率和脉宽。通过实验,学生可以深入理解时序电路的原理和工作方式,为之后的微程序设计打下坚实的基础。 综上所述,计算机组成原理微程序设计实验是一次理论与实践相结合的实验,通过实际操作和观察,可以更好地理解时序产生器和微程序控制器的组成原理和工作原理。此外,还能够掌握微程序的编制、写入和读出验证方法,并通过模拟P(1)测试观察微程序的运行过程,从而更加清晰地理解微程序解释机器语言源程序的工作原理。 该实验需要使用TDN-CM计算机组成原理教学实验系统以及一些排线进行连接。实验中还包括实验原理和时序电路原理,时序电路可以产生4个等间隔的时序信号TS1-TS4,方波信号的频率和脉宽可以根据实验要求进行调整。此外,时序电路发生器还设置了一个启停控制触发器Cr,用于控制TS1-TS4信号的输出。 通过这个实验,学生可以更深入地了解时序电路的原理和工作方式,为之后的微程序设计打下坚实的基础。学生需要根据给定的指令系统、微指令格式、微命令的字段译码方案和地址转移逻辑电路设计微程序流程图和微指令的二进制代码。同时,学生还需要掌握微程序的编制、写入和读出验证方法,并通过改变SE1~SE6的值模拟P(1)测试,观察微程序的运行过程,从而更好地理解由微程序解释机器语言源程序的工作原理。 总而言之,计算机组成原理微程序设计实验是一次理论与实践相结合的实验,通过实际操作和观察,学生可以更好地理解时序产生器和微程序控制器的组成原理和工作原理。通过设计微程序流程图和微指令的二进制代码,并根据实验要求进行编制、写入和读出验证,学生可以更深入地掌握微程序的设计和应用。通过模拟P(1)测试观察微程序的运行过程,学生能够更加清晰地理解由微程序解释机器语言源程序的工作原理。这个实验对于学生进一步提升计算机组成原理的理论水平和实践能力具有重要意义。
2023-05-28 上传
计算机组成原理微程序设计 计算机组成原理微程序设计(共23张PPT)(1)全文共23页,当前为第1页。 一、实验目的: 1.掌握时序产生器的组成及工作原理;掌握微程序控制器的组成及工作原理; 2.根据给出的指令系统、微指令格式、微命令的字段译码方案、地址转移逻辑电路分别设计部分微程序流程图、微指令的二进制代码; 3.掌握微程序的编制、写入和读出验证的方法; 4.根据给出的汇编语言和机器语言源程序,通过改变SE1~SE6的值,模拟P(1)测试,观察微程序的运行过程,掌握由微程序解释机器语言源程序的工作原理。 计算机组成原理微程序设计(共23张PPT)(1)全文共23页,当前为第2页。 二、实验设备 TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干。 计算机组成原理微程序设计(共23张PPT)(1)全文共23页,当前为第3页。 操作CLR开关(拨动开关在实验板右下角)使CLR信号1->0->1,微地址寄存器MA5-MA0清零,从而明确本机的运行入口微地址为000000(二进制); 学生可根据实验自行选择方波信号的频率及脉宽。 启动时序电路(按动启动按钮"START"),即将微代码写入到E2PROM(2816)的相应地址对应的单元中; 注意:在当前条件下,可将"MICR0-CONTROLLER"单元的SE6-SE1接至"SWITCH UNIT"中的S3-Cn对应二进制开关上(即:将SE1-SE6对应二进制开关置为"1"),当需要人为设置分支地址时,可通过强制端SE1-SE6人为设置分支地址,将某个或某几个二进制开关置为"0",相应的微地址位即被强置为"1",从而改变下一条微指令的地址。 由于时序电路的内部线路已经连好,所以只需将时序电路与方波信号源连接(即将时序电路的时钟脉冲输入端φ接至方波信号发生器输出端H23),时序电路的CLR已接至实验板右下方的CLR模拟开关上。 另外,当机器连续运行时,如果STOP开关置"1"(STOP),也会使机器停机。 (4)观察微程序控制器的工作原理: 表5-2 微指令的二进制代码表 (2)按图5-6连接实验线路,仔细查线无误后接通电源。 当处于"编程状态"时,学生可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。 OUT指令时,17、25微地址的微指令所完成的操作为什么不能由一条微指令实现? 启动时序电路,则可连续读出微指令。 时序电路中的"STOP"开关置为"RUN","STEP"开关置为"EXEC"。 根据给出的汇编语言和机器语言源程序,通过改变SE1~SE6的值,模拟P(1)测试,观察微程序的运行过程,掌握由微程序解释机器语言源程序的工作原理。 (1)图5-5给出了几条机器指令对应的参考微程序流程图,设计ADD和JMP机器指令对应的微程序流程图,将有关的微程序按微指令格式编写二进制代码,填入表5-2所示的二进制代码表。 将编程开关置于"RUN(运行)"状态; 三、实验内容 1.实验原理 实验所用的时序电路原理如图5-1所示,可产生4个等间隔的时序信号TS1-TS4,其中φ为时钟信号,由实验台左上方的方波信号源提供,可产生频率及脉宽可调的方波信号。学生可根据实验自行选择方波信号的频率及脉宽。为了便于控制程序的运行,时序电路发生器也设置了一个启停控制触发器Cr,使TS1-TS4信号输出可控。图5-1中STEP(单步)、STOP(停机)分别是来自实验台上方中部的两个二进制开关STEP、STOP的模拟信号。START键是来自实验板上方中部的一个微动开关START的按键信号。当STEP的开关为0时(EXEC),一旦按下启动键,运行触发器Cr一直处于"1"状态,因此时序信号TS1-TS4将周而复始地发送出去。当STEP为1(STEP)时,一旦按下启动键,机器便处于单步运行状态,即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机。利用单步方式,每次只读一条微指令,可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。另外,当机器连续运行时,如果STOP开关置"1"(STOP),也会使机器停机。 计算机组成原理微程序设计(共23张PPT)(1)全文共23页,当前为第4页。 计算机组成原理微程序设计(共23张PPT)(1)全文共23页,当前为第5页。 由于时序电路的内部线路已经连好,所以只需将时序电路与方波信号源连接(即将时序电路的时钟脉冲输入端φ接至方波信号发生器输出端H23),时序电路的CLR已接至实验板右下方的CLR模拟开关上。 (1)微程序控制电路 微程序控制器的组成见图5-2,其中控制存储器采用3片2816的E2PROM,具有掉电保护功能,微命令寄存器18位,用两片8D触发器(74LS273)和一片4D(74LS175)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(74LS74)组