【计算机组成原理】三、微程序控制器实验

一、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

二、实验设备

PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套

三、实验原理

１.微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种处理操作。它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。微程序存储在一种专用的存储器中，称为控制存储器,微程序控制器原理框如下图所示。

四、实验步骤

1. 按实验帮助的图连接实验线路，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.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。
2. 运行微程序 （本机运行 ）
   ① 将MC单元的编程开关置为‘运行’档，MEM单元的编程开关也置为‘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 将时序单元的状态开关置为‘单拍’档，然后按动TS按钮，体会系统在T1和T2节拍中各做的工作。T1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；T2节拍根据T1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，清零微地址寄存器（MAR）等，并将时序单元的状态开关置为‘单步’档。
   ④ 置IN单元数据为00100011，按动TS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T2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。

五、实验结论

通过此次的微程序控制器的实验，我们通过实际操作基本掌握微程序控制器的功能、组成知识。以及程序的编制、写入、观察微程序的运行等功能。了解到了理论知识与实际操作的差别，增加了我对模拟电路实验的兴趣爱好。