微程序设计与实验：掌握计算机组成原理

"这篇文档是关于计算机组成原理中微程序设计的教程，包含23张PPT，旨在帮助学习者理解和掌握微程序控制器的设计与工作原理。实验目标包括熟悉时序产生器和微程序控制器的构造，设计微程序流程图，编写微指令二进制代码，以及理解微程序如何解释机器语言。实验设备主要包括TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统和相关排线。实验过程中，通过操作CLR开关来设定起始微地址，利用方波信号源调整时序，通过改变实验板上的开关模拟P(1)测试以观察微程序运行。此外，文档还涉及微指令的二进制代码表和微程序控制器的结构，如控制存储器的组成和微地址寄存器的实现。" 微程序设计是计算机组成原理中的核心概念，它涉及到计算机硬件层面上的指令执行机制。在这个过程中，微指令是构成微程序的基本单元，它们控制着计算机内部各个部件的操作。实验目的是帮助学习者深入理解这一过程。 实验的第一步是掌握时序产生器，它是计算机执行指令时钟的基础，产生定时信号TS1-TS4，这些信号协调处理器内部的不同阶段。时序产生器通常由一系列的触发器和逻辑门电路组成，可以被启动、停止或单步运行。 微程序控制器则通过微指令来实现对机器指令的解码和执行。控制存储器（在这里是E2PROM）存储了微指令，微地址寄存器用于定位当前正在执行的微指令。微程序的编制包括设计微指令格式，确定微命令的字段译码方案，并构建微程序流程图。实验中，学生需要根据给定的指令系统来编写微指令的二进制代码。 实验过程中，学生还需要理解微程序的写入和读出验证方法，例如通过改变实验板上的开关SE1-SE6来模拟不同的分支地址，以此来观察微程序的运行过程。通过这种方式，学生能够看到微程序如何解释并执行机器语言源程序，从而掌握计算机执行指令的底层逻辑。 此外，文档中提到的表5-2微指令的二进制代码表是关键的学习资料，它列出了不同微地址对应的微指令代码，帮助学生了解微指令如何具体控制硬件操作。例如，在处理OUT指令时，可能需要多个微指令协同工作以完成复杂操作，这是单个微指令无法实现的。 这个实验提供了实际操作的平台，让学习者能够亲手设计和运行微程序，增强对计算机硬件工作原理的理解，特别是微程序控制器的运作机制。