组成原理实验报告3微程序控制器
《计算机组织与 体系结构》 实验报告3
2014-1-5 姓名：学号：班级：课题：微程序控制器
1实验目的
(1) 掌握微程序控制器的组成原理。
(2) 掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行过程。
2实验设备
PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。
3实验步骤
1.按图 3-2-10 所示连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。如果有‘滴’报警声，说明总线有竞争现象，应关闭电源，检查接线，直到错误排除。
2. 对微控器进行读写操作，分两种情况：手动读写和联机读写。
1) 手动读写
(1) 手动对微控器进行编程（写）
① 将时序与操作台单元的开关 KK1 置为‘停止’档，KK3 置为‘编程’档，KK4 置为‘控存’档，KK5置为‘置数’档。
② 使用 CON 单元的 SD05——SD00 给出微地址，IN 单元给出低 8
位应写入的数据，连
续两次按动时序与操作台的开关 ST，将IN 单元的数据写到该单元的低 8 位。
③ 将时序与操作台单元的开关 KK5置为‘加 1’档。
④ IN 单元给出中 8 位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关 ST，将IN单元的数据写到该单元的中 8 位。IN 单元给出高 8 位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关 ST，将 IN单元的数据写到该单元的高 8 位。
⑤ 重复①、②、③、④四步，将表 3-2-2 的微代码写入 2816芯片中。
(2)手动对微控器进行校验（读）
① 将时序与操作台单元的开关 KK1 置为‘停止’档，KK3 置为‘校验’档，KK4 置为‘控存’档，KK5置为‘置数’档。
② 使用 CON 单元的 SD05——SD00 给出微地址，连续两次按动时序与操作台的开关 ST，MC单元的指数据指示灯 M7——M0 显示该单元的低 8 位。 ③ 将时序与操作台单元的开关 KK5置为‘加 1’档。
④ 连续两次按动时序与操作台的开关 ST，MC 单元的指数据指示灯 M15——M8 显示该单元的中 8 位，MC 单元的指数据指示灯 M23——M16 显示该单元的高 8 位。
⑤ 重复①、②、③、④四步，完成对微代码的校验。如果校验出微代码写入错误，重新写入、校验，直至确认微指令的输入无误为止。
2)联机读写
(1) 将微程序写入文件
联机软件提供了微程序下载功能，以代替手动读写微控器，但微程序得以指定的格式写入到以 TXT 为后缀的文件中，微程序的格式如下：
微指令格式说明:
$M XX XXXXXX
微指令标志十六进制地址微指令代码
如$M 1F 112233，表示微指令的地址为 1FH，微指令值为 11H（高）、22H（中）、33H（低），本次实验的微程序如下，其中分号‘；’为注释符，分号后面的内容在下载时将被忽略掉。
(2) 写入微程序
用联机软件的“【转储】—【装载】”功能将该格式（*.TXT）文件装载入实验系统。装入过程中，在软件的输出区的‘结果’栏会显示装载信息，如当前正在装载的是机器指令还是微指令，还剩多少条指令等。
(3) 校验微程序
选择联机软件的“【转储】—【刷新指令区】”可以读出下位机所有的机器指令和微指令，并在指令区显示。检查微控器相应地址单元的数据是否和表 3-2-2 中的十六进制数据相同，如果不同，则说明写入操作失败，应重新写入，可以通过联机软件单独修改某个单元的微指令，先用鼠标左键单击指令区的‘微存’TAB 按钮，然后再单击需修改单元的数据，此时该单元变为编辑框，输入 6 位数据并回车，编辑框消失，并以红色显示写入的数据。
; //*************************************** //
; // //
; // 微控器实验指令文件 //
; // //
; // By TangDu CO.,LTD //
; // //
; //*************************************** //
; //**** Start Of MicroController Data **** //
$M 00 000001 ; NOP
$M 01 007070 ; CON(INS)->IR, P
$M 04 002405 ; R0->B
$M 05 04B201 ; A加B->R0
$M 30 001404 ; R0->A
$M 32 183001 ; IN->R0
$M 33 280401 ; R0->OUT
$M 35 000035 ; NOP
; //***** End Of MicroController Data ***** //
3.运行微程序
运行时也分两种情况：本机运行和联机运行。
1) 本机运行
① 将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为„运行‟档，按动CON单元的CLR按钮，将微地址寄存器（MAR）清零，同时也将指令寄存器（IR）、ALU单元的暂存器A和暂存器B清零。
② 将时序与操作台单元的开关KK2置为„单拍‟档，然后按动ST按钮，体会系统在T1、 T2、T3、T4节拍中各做的工作。T2节拍微控器将后续微地址（下条执行的微指令的地址）打入微地址寄存器，当前微指令打入微指令寄存器，并产生执行部件相应的控制信号；T3、T4节拍根据T2节拍产生的控制信号做出相应的执行动作，如果测试位有效，还要根据机器指令及当前微地址寄存器中的内容进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，实现微程序的分支。
③ 按动CON单元的CLR按钮，清微地址寄存器（MAR）等，并将时序与单元的开关KK2置为„单步‟档。
④ 置IN单元数据为00100011，按动ST按钮，当MC单元后续微地址显示为000001时，在CON单元的SD27„SD20模拟给出IN指令00100000并继续单步执行，当MC单元后续微地址显示为000001时，说明当前指令已执行完；在CON单元的SD27„SD20给出ADD指令00000000，该指令将会在下个T3被打入指令寄存器（IR），它将R0中的数据和其自身相加后送R0；接下来在CON单元的SD27„SD20给出OUT指令00110000并继续单步执行，在MC单元后续微地址显示为000001时，观查OUT单元的显示值是否为01000110。
2) 联机运行
联机运行时，进入软件界面，在菜单上选择【实验】－【微控器实验】，打开本实验的数据通路图，也可以通过工具栏上的下拉框打开数据通路图，数据通路图如图3-2-8所示。
将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为„运行‟档，按动CON单元的总清开 关后，按动软件中单节拍按钮，当后续微地址（通路图中的MAR）为000001 时，置CON单元SD27„SD20，产生相应的机器指令，该指令将会在下个T3 被打入指令寄存器（IR）在后面的节拍中将执行这条机器指令。仔细观察每条机 器指令的执行过程，体会后续微地址被强置转换的过程，这是计算机识别和执行 指令的根基。也可以打开微程序流程图，跟踪显示每条机器指令的执行过程。
4实验结果
1.送初始值R0为07：
2.送地址：
3.07分别送给A和B：
4.计算和为0E：
5.输出结果0E：
5实验心得
我们这门课共有三次实验，这是最后一次，也是最难的一次。这次实验的难点主要是线路复杂，连接容易出错。这次实验是三次实验中耗费时间最长的。由于线路复杂，我连接错了一条线。后来进行实验时，R0的数据无法送给A和B，A和B的值一直为零。后来排查了一二十分钟才发现有一条线连接错了。就是控制总线的XIOR引脚连接IN单元的RD和IN_B引脚的那条线。我没注意到XIOR引脚有两个，所以只用了一条线连接RD和IN_B的各一个引脚，而这本应该用两条线连接的。
总结来说，这次实验的难点是线路复杂，出错很难排查。我就因为粗心连接错了一条线，导致实验进展很慢。所以以后还要培养细心认真的习惯，一丝不苟，省却很多麻烦。虽然这次实验也是验证性实验，但通过连接线路，排查错误和观察数据通路图等，我对微程序控制器的理解又深入了一些。