微程序控制器设计与实验：控制存储器初始化

"控制器实验1" 本次实验主要涉及的是微程序控制器的设计与实现，这是一个关键的计算机组成原理概念。微程序控制器是通过存储在控制存储器（CROM）中的微指令来控制处理器操作的一种方式。在这个实验中，你需要完成以下任务： 1. **连线与引脚锁定**：根据指定的电路图，你需要正确连接控制器的各个部分，包括控制存储器、微程序计数器（μPC）和微指令寄存器（IR）。确保所有引脚的功能与图示一致，以保证微指令的正确读取和执行。 2. **设计控制存储器**：控制存储器是存储微指令的地方，每个微指令对应一个特定的CPU操作。你需要设计这个256×24位的ROM，每个单元存储24位的微指令，用于控制各种操作，如指令译码、数据传输、算术运算等。 3. **初始化控制存储器**：在设计完成后，需要为每个微地址编写对应的微指令，并将其加载到控制存储器中。这一步通常涉及到对微指令格式的理解，包括操作字段、地址字段和顺序控制字段等。 4. **读取微指令**：通过CPU的复位按键，可以清除微指令计数器，从而开始一个新的微程序执行周期。每次按下复位键，都会产生一个负脉冲，这个脉冲不仅用于读取控制存储器，还将微指令送入微指令寄存器，并更新微程序计数器以指向下一个微指令。 实验使用了Altera的 Quartus II 软件，这是一个综合、仿真和编程的工具，用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的设计。通过Quartus II，你可以实现逻辑门级的设计、仿真控制器的行为以及下载配置到硬件。 实验原理图虽然没有提供具体细节，但通常会展示微程序控制器的各个组成部分及其相互连接，例如微程序计数器如何在脉冲作用下递增或复位，微指令如何从CROM读取并进入IR，以及如何根据微指令的执行来控制其他部件。 实验步骤中，首先要设计μPC，一个8位计数器，具备加1和清除功能。设计时需考虑不同的控制信号，如CLR和LOAD，以确保计数器在不同条件下能正常工作。 总结来说，这个实验旨在让学生深入理解微程序控制器的工作原理，掌握其设计和实现过程，同时熟悉使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）进行FPGA设计的基本流程。通过实验，你将能够创建一个基本的微程序控制器原型，并验证其正确性。