計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)--微程序控制器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　計(jì)算機(jī)組成原理</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p>

2、<p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b></p><p><b>　　微程序控制器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　按照要求設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)，該指令系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳

3、送，進(jìn)行加、減運(yùn)算和無條件轉(zhuǎn)移，具有累加器尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、存儲(chǔ)器直接尋址、立即數(shù)尋址等五種尋址方式。從而可以想到如下指令：</p><p>　　（１）24位控制位分別介紹如下：</p><p>　　XRD ： 外部設(shè)備讀信號(hào)，當(dāng)給出了外設(shè)的地址后，輸出此信號(hào)，從指定外設(shè)讀數(shù)據(jù)。</p><p>　　EMWR： 程序存儲(chǔ)器EM寫信號(hào)。</p&g

4、t;<p>　　EMRD： 程序存儲(chǔ)器EM讀信號(hào)。</p><p>　　PCOE： 將程序計(jì)數(shù)器PC的值送到地址總線ABUS上。</p><p>　　EMEN： 將程序存儲(chǔ)器EM與數(shù)據(jù)總線DBUS接通，由EMWR和EMRD決定是將DBUS數(shù)據(jù)寫到EM中，還是從EM讀出數(shù)據(jù)送到DBUS。</p><p>　　IREN： 將程序存儲(chǔ)器EM讀出的數(shù)據(jù)打入指令

5、寄存器IR和微指令計(jì)數(shù)器uPC。</p><p>　　EINT： 中斷返回時(shí)清除中斷響應(yīng)和中斷請(qǐng)求標(biāo)志，便于下次中斷。</p><p>　　ELP： PC打入允許，與指令寄存器的IR3、IR2位結(jié)合，控制程序跳轉(zhuǎn)。</p><p>　　MAREN：將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)打入地址寄存器MAR。</p><p>　　MAROE：將地址寄存器M

6、AR的值送到地址總線ABUS上。</p><p>　　OUTEN：將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)送到輸出端口寄存器OUT里。</p><p>　　STEN： 將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)存入堆棧寄存器ST中。</p><p>　　RRD： 讀寄存器組R0-R3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。</p><p>　　RWR： 寫寄存器組R0-R

7、3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。</p><p>　　CN： 決定運(yùn)算器是否帶進(jìn)位移位，CN=1帶進(jìn)位，CN=0不帶進(jìn)位。</p><p>　　FEN： 將標(biāo)志位存入ALU內(nèi)部的標(biāo)志寄存器。</p><p>　　X2： X2、X1、X0三位組合來譯碼選擇將數(shù)據(jù)送到DBUS上的寄存器。</p><p>　　X1： 見16

8、頁表。</p><p><b>　　X0：</b></p><p>　　WEN： 將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入工作寄存器W中。</p><p>　　AEN： 將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入累加器A中。</p><p>　　S2： S2、S1、S0三位組合決定ALU做何種運(yùn)算。</p><p>　　本

9、實(shí)驗(yàn)還需用到的五條機(jī)器指令：IN（輸入）、ADD（二進(jìn)制加法）、STA（存數(shù)）、OUT（輸出）、JMP（無條件轉(zhuǎn)移），其指令格式如下：</p><p>　　助記符 機(jī)器指令碼 說明</p><p>　　IN 0000 0000 “INPUT DEVICE”中的開關(guān)狀態(tài)R0</p><p&

10、gt;　　ADD addr 0001 0000 ×××× R0+[addr] R0</p><p>　　STA addr 0010 0000 ×××× R0 [addr]</p><p>　　OUT addr 0011 0000 ××&

11、#215;× [addr] BUS</p><p>　　JMP addr 0100 0000 ×××× addrPC</p><p>　　其中IN為單字長（8位），其余為雙字長指令，××××××××為addr對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制地址碼。</

12、p><p>　　為了向RAM寫入、讀出機(jī)器指令，并能啟動(dòng)程序執(zhí)行，還須設(shè)計(jì)三個(gè)控制臺(tái)操作微程序。</p><p>　　存儲(chǔ)器讀（KRD）：撥動(dòng)總清開關(guān)CLR后，控制臺(tái)開關(guān)SWB、SWA為“0 0”時(shí)，按START微動(dòng)開關(guān)，可對(duì)RAM連續(xù)手動(dòng)讀操作。</p><p>　　存儲(chǔ)器寫（KWE）：撥動(dòng)總清開關(guān)CLR后，控制臺(tái)開關(guān)SWB、SWA為“0 1”時(shí)，按START微動(dòng)開關(guān)

13、，可對(duì)RAM連續(xù)手動(dòng)寫操作。</p><p>　　啟動(dòng)程序（RP）：撥動(dòng)總清開關(guān)CLR后，控制臺(tái)開關(guān)SWB、SWA為“1 1”時(shí)，按START微動(dòng)開關(guān)，即可轉(zhuǎn)入到第01號(hào)“取址”微指令，啟動(dòng)程序運(yùn)行。</p><p>　　上述三條控制臺(tái)指令用兩個(gè)開關(guān)SWB、SWA的狀態(tài)來設(shè)置，其定義如下：</p><p>　?。ǘ┰趯?shí)驗(yàn)中使用的模型機(jī)的微指令格式如下表給定，長度共

14、24位。</p><p>　　其中最后六位uA0~uA5 為6位的下一條微指令的地址, 前面幾位為直接控制字段，直接與相應(yīng)的控制門連接，A,B,C為3個(gè)譯碼字段,分別由三個(gè)控制位譯碼出多位。其含義如下:</p><p><b>　　控制位含義</b></p><p>　　微程序控制器的結(jié)構(gòu)與微指令的格式密切相關(guān)。</p><

15、p>　　微程序控制器由控制存儲(chǔ)器、微地址寄存器、微命令寄存器和地址轉(zhuǎn)移邏輯幾部分組成。微地址寄存器和微命令寄存器兩者的總長度即為一條微指令的長度，二者合在一起稱為微指令寄存器。</p><p>　　●控制存儲(chǔ)器（ROM）</p><p>　　ROM中存放微程序，也就是全部的微指令。ROM的容量取決于微指令的總數(shù)。假如控制器需要128條微指令，則微地址寄存器長度為7位。ROM的字長取決

16、于微指令長度。如果微指令為32位，則ROM的字長就是32位。實(shí)際應(yīng)用中ROM可采用EPROM或E2PROM、EAROM，用戶寫入和修改微程序比較方便。</p><p><b>　　●微命令寄存器</b></p><p>　　微命令寄存器暫存由控制存儲(chǔ)器中讀出的當(dāng)前微指令中控制字段與測(cè)試判別字段信息，可由8D寄存器組成。</p><p><

17、b>　　●微地址寄存器</b></p><p>　　微地址寄存器暫存由控制存儲(chǔ)器讀出的當(dāng)前微指令的下址字段信息。它可由帶RD、SD強(qiáng)置端的D觸發(fā)器組成。其中時(shí)鐘端和D端配合用做ROM的讀出打入，用SD進(jìn)行下址修改。</p><p><b>　　●地址轉(zhuǎn)移邏輯</b></p><p>　　微指令由ROM讀出后直接給出下一條微指令

18、的地址，這個(gè)地址就放在微地址寄存器中。當(dāng)微程序出現(xiàn)分支時(shí)通過地址轉(zhuǎn)移邏輯去修改微地址寄存器內(nèi)容，并按修改好的微地址讀出下條微指令。地址轉(zhuǎn)移邏輯是一個(gè)組合邏輯電路，其輸入是當(dāng)前微指令的判別測(cè)試字段Pi、執(zhí)行部件反饋的“狀態(tài)條件”及時(shí)間因素T4。</p><p><b>　　●控制時(shí)序信號(hào)</b></p><p>　　上圖中標(biāo)明了一個(gè)基本機(jī)器周期中的控制時(shí)序信號(hào)。例如用上

19、一周期的T4時(shí)間按微地址寄存器內(nèi)容從ROM中讀一條微指令，經(jīng)過一段時(shí)間后被讀出，用當(dāng)前周期的T1時(shí)間打入到微指令寄存器。T2、T3時(shí)間用來控制執(zhí)行部件進(jìn)行操作。T4時(shí)間修改微地址寄存器內(nèi)容并讀出下一條微指令。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p>　　(一)、擬訂指令系統(tǒng)</p><p>　　指令系統(tǒng)是設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的

20、依據(jù) ，擬訂指令系統(tǒng)將涉及基本字長、指令格式、指令種類、尋址方式等內(nèi)容。</p><p><b>　　基本字長：</b></p><p>　　程序設(shè)計(jì)平臺(tái)中配置的存儲(chǔ)器容量為256*8，可知道基本字長定為8位。</p><p><b>　　指令格式：</b></p><p>　　指令格式可有單字長和

21、雙字長指令兩種，在雙字長格式中，第二字節(jié)一般定義為操作數(shù)或操作數(shù)地址。</p><p><b>　　指令格式為：</b></p><p><b>　　指令類型：</b></p><p>　　模型機(jī)有單操作數(shù)指令、雙操作數(shù)指令和無操作數(shù)指令。</p><p>　　操作碼OP共四位，最多可定義16條指令

22、。</p><p>　　數(shù)據(jù)的傳送單位為8位</p><p>　　數(shù)據(jù)的傳送范圍R—>R R—>RAM RAM—>R</p><p><b>　　尋址方式：</b></p><p>　　由于指令較短，操作數(shù)字段僅兩位，為了簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，將操作數(shù)字段和目的操作數(shù)字段的尋址定義為不同的含義。</p&g

23、t;<p>　　源操作數(shù)字段尋址方式 目的操作數(shù)尋址方式</p><p>　　00 R0 00 R1</p><p>　　01 （R0） 01 （R1）</p><p>　　10 I 10 I</p&

24、gt;<p>　　11 D 11 D</p><p>　　Ri表示操作數(shù)就在寄存器中</p><p>　?。≧i）表示操作數(shù)地址在寄存器中</p><p>　　I指令的第二個(gè)字節(jié)為操作數(shù)或稱立即尋址</p><p>　?。―）指令的第二個(gè)字節(jié)為操作數(shù)的地址</p>

25、<p>　　源操作數(shù)使用R0尋址</p><p><b>　　目的操作數(shù)R1尋址</b></p><p>　　(二)、確定總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)要求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路框圖：</p><p><b>　　2.1流程圖</b></p><p>　　圖2-2 微程

26、序流程圖</p><p>　　當(dāng)擬定“取指”微指令時(shí)，該微指令的判別測(cè)試字段為P（1）測(cè)試。由于“取指”微指令是所有微指令都使用的公用微指令，因此P（1）的測(cè)試結(jié)果會(huì)出現(xiàn)多路分支。我們使用指令寄存器的前4位（IR7－IR4）作為測(cè)試條件，出現(xiàn)5路分支，占用5個(gè)固定微地址單元。</p><p>　　控制臺(tái)命令的微程序流程，01為取指令微指令的地址：</p><p>　

27、　圖2-3 控制臺(tái)流程圖</p><p>　　控制臺(tái)操作作為P（4）測(cè)試，它以控制開關(guān)SWB，SWA作為測(cè)試條件，出現(xiàn)了3路分支，占用3個(gè)固定微地址單元。當(dāng)分支微地址單元固定后，剩下的其他地方就可以一條微指令占用控存一個(gè)微地址單元隨意填寫。</p><p><b>　　2.2微代碼表</b></p><p>　　當(dāng)全部微程序設(shè)計(jì)完畢后，將每條微

28、指令代碼化，把流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化成“二進(jìn)制微代碼表”，如下：</p><p>　　表2-5 二進(jìn)制微代碼表</p><p><b>　　2.3確定連線圖</b></p><p>　　根據(jù)各部件的功能，確定好電路各個(gè)芯片的連接，如下：</p><p><b>　　各部件功能：</b></p&

29、gt;<p>　　指令寄存器（IR）：指令寄存器用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一行指令時(shí)。先把它從內(nèi)存取到緩沖寄存器中，然后在傳至指令寄存器。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)行測(cè)試[P（1）]，通過節(jié)拍脈沖T4的控制以便識(shí)別所要求的操作。</p><p>　　指令譯碼器（ID）：根據(jù)指令中的操作碼譯碼強(qiáng)制微控器單元的微地址，使下一條微指令指向相

30、應(yīng)的微程序首地址。</p><p>　　輸入設(shè)備（INPUT DEVTICE）：是一種二進(jìn)制代碼開關(guān)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入。輸入時(shí)，二進(jìn)制開關(guān)數(shù)據(jù)直接經(jīng)過三態(tài)門送到總線上，只要開關(guān)狀態(tài)不變，輸入的信息也不變。</p><p>　　輸出設(shè)備（OUTPUT DEVICE）：是一種數(shù)碼塊，完成數(shù)據(jù)輸出。輸出時(shí)，匠輸出數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)寫信號(hào)（W/R）有效時(shí)，將數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)塊顯示。&l

31、t;/p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)置情況</b></p><p><b>　　1、寄存器的設(shè)置：</b></p><p>　　R0,R1為通用寄存器，8位。</p><p>　　IR為指令寄存器，8位。</p><p>　　PC程序寄存器，8位。</p><

32、;p>　　MAR為地址寄存器，8位。</p><p><b>　　2、加法器的設(shè)置：</b></p><p>　　采用8位帶串行進(jìn)位并行加法器。</p><p><b>　　3、選擇器的設(shè)置：</b></p><p>　　連入A選擇器的數(shù)據(jù)來源是RAM的讀出數(shù)據(jù)和R0寄存器的數(shù)據(jù)。連入B選擇器

33、的數(shù)據(jù)來源是PC的數(shù)據(jù)和R1的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　4、數(shù)據(jù)通路：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì)，在總體結(jié)構(gòu)中是最重要的一個(gè)問題，模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路是以總線為基礎(chǔ)，以CPU為核心的。</p><p><b>　　信息的傳送路徑：</b></p><p><b>　

34、　取指令</b></p><p>　　MA CPIR</p><p>　　RAM—>選擇器A—>Σ—>BUS—>IR</p><p><b>　　送指令地址</b></p><p>　　PB CPMAR</p&g

35、t;<p>　　PC—>選擇器B—>Σ—>BUS—>MAR</p><p><b>　　指令計(jì)數(shù)器+1</b></p><p>　　PB C0 CPPC</p><p>　　PC—>選擇器B—>Σ—>BUS—>PC</p><p>

36、;<b>　　R0—>R1</b></p><p>　　RA CRR1</p><p>　　R0—>選擇器A—>Σ—>BUS—>R1</p><p><b>　　R1—>RAM</b></p><p>　　RB

37、 WR</p><p>　　R1—>選擇器B—>Σ—>BUS—>RAM</p><p><b>　　(四)邏輯設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，便開始總體結(jié)構(gòu)中各部件的邏輯設(shè)計(jì)和部件之間的連接。</p><p>　　1、加法器的邏輯設(shè)計(jì)：</p>

38、<p>　　如附圖2所示，模型機(jī)中的加法器是由八個(gè)一位全加器構(gòu)成，全加器之間采用簡(jiǎn)單的串行進(jìn)位。全加器邏輯原理如附圖3所示：附圖3如下</p><p><b>　　2、選擇器的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　選擇器A和選擇器B的結(jié)構(gòu)形式一樣，如附圖4所示，在控制電位EN0和EN1的控制下，分別選擇R0的或R1的數(shù)據(jù)通過選擇器，進(jìn)入加法器。EN0和EN1是

39、互斥的，高電平有效。</p><p><b>　　3、寄存器的設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　不帶復(fù)位的寄存器：</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)中R0，R1通用寄存器，可存入操作數(shù)或結(jié)果、中間結(jié)果，每個(gè)寄存器均由8個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成。在CPRi的作用下接收總線的數(shù)據(jù)送入寄存器，輸出連入選擇器。結(jié)構(gòu)如附圖5所示。指

40、令寄存器IR其結(jié)構(gòu)同通用寄存器。</p><p><b>　　帶復(fù)位的寄存器：</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)中MAR地址寄存器是一個(gè)帶復(fù)位的寄存器，帶復(fù)位是指當(dāng)有復(fù)位信號(hào)時(shí)，MAR清零。邏輯圖如附圖6所示。</p><p><b>　　程序計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　程序計(jì)數(shù)器結(jié)

41、構(gòu)如附圖6所示。PC加1是通過加法器實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　復(fù)位信號(hào)RET的作用是有復(fù)位信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器PC清零。</p><p><b>　　部件之間的連接：</b></p><p>　　由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可看出，部位之間的連接是采用以CPU為中心的總線連接方式。加法器的輸出通過總線BUS連接到所有寄存器和存儲(chǔ)器的輸入端，除指令寄存器IR和地址寄

42、存器MAR的輸出端外，其他部件的輸出端分別送入選擇器A和選擇器B。</p><p>　　連線圖如附圖1所示。</p><p>　　(五)、確定控制方式</p><p>　　控制命令是確定信息的流向，不同的數(shù)據(jù)通路需要不同的控制指令。即組合邏輯方式和微程序方式，模型機(jī)采用微程序方式。微程序的執(zhí)行方式采用增量、垂直方式。</p><p>　　1、

43、微程序控制器的結(jié)構(gòu)：</p><p>　　微程序控制器的部件由設(shè)計(jì)平臺(tái)提供。</p><p>　　2、微程序控制器的時(shí)序：</p><p>　　微程序控制器的時(shí)序如圖所示：</p><p><b>　　P</b></p><p><b>　　P’</b></p>

44、<p>　　P脈沖的低電平用做控制存儲(chǔ)器讀命令µRD</p><p>　　P脈沖的上升邊沿將讀出的微指令µIR</p><p>　　負(fù)脈沖P的上升邊沿將形成的后繼地址送微程序計(jì)數(shù)器µPC，同時(shí)將運(yùn)算結(jié)果（總線的數(shù)據(jù)）送指定的寄存器。</p><p><b>　　3、微指令格式：</b></p>

45、;<p>　　微指令格式由三部分組成，既微指令字段定義，微命令形成邏輯和后繼微地址產(chǎn)生邏輯。</p><p>　　后繼微地址產(chǎn)生邏輯：</p><p>　　為簡(jiǎn)單起見只選三種后繼微地址生成方式即增量方式、無條件轉(zhuǎn)移方式、按操作碼轉(zhuǎn)移方式。</p><p>　　當(dāng)EN=1時(shí)，微程序計(jì)數(shù)執(zhí)行加1操作</p><p>　　當(dāng)EN=0且

46、JP=1時(shí)，無條件轉(zhuǎn)移</p><p>　　當(dāng)EN=0且QJP=1時(shí)，按操作碼轉(zhuǎn)移</p><p><b>　　4、 微程序編寫：</b></p><p><b>　　（1）程序</b></p><p>　　MOV1 05#,R0</p><p>　　MOV2 01#,R1&

47、lt;/p><p><b>　　ADD R0,R1</b></p><p>　　MOV3 R1,(R0)</p><p>　?。?）操作碼二進(jìn)制代碼</p><p><b>　　MOV1:0001</b></p><p><b>　　MOV2:0010</b>

48、;</p><p><b>　　ADD:0011</b></p><p><b>　　MOV3:0100</b></p><p>　　（3）微程序入口（16進(jìn)制代碼）</p><p><b>　　取指令入口:00H</b></p><p>　　MOV1入

49、口:10H</p><p>　　MOV2入口:20H</p><p><b>　　ADD入口:30H</b></p><p>　　MOV3入口:40H</p><p>　　（4）指令執(zhí)行流程圖：</p><p><b>　　指令流程：</b></p><p

50、><b>　　00 </b></p><p><b>　　RAMIR</b></p><p><b>　　PC+1PC</b></p><p>　　10 20 30 40</p>

51、<p>　　PC MAR PC MAR R0+R1 R1 R0 MAR</p><p>　　PC+1 PC PC+1 PC PC MAR R1 RAM</p><p>　　RAM R0 RAM

52、 R1 JP PC MAR</p><p>　　PC MAR PC MAR JP</p><p>　　JP JP </p><p><b>　　(5)編制微程

53、序</b></p><p>　　根據(jù)指令流程跟微指令格式開始編制微程序。</p><p>　　二-四譯碼器邏輯原理如附圖3所示。</p><p>　　三-八譯碼器邏輯原理如附圖8所示。</p><p>　　全部微程序如表1所示。</p><p><b>　　(六)分調(diào)</b></

54、p><p><b>　　將模式開關(guān)至于分調(diào)</b></p><p><b>　　1、偉福系統(tǒng)</b></p><p>　　平臺(tái)上的所有開關(guān)和發(fā)光二極管均隨意編制用做數(shù)據(jù)輸入和狀態(tài)顯示</p><p><b>　　典型部件如下：</b></p><p><

55、;b>　　選擇器A</b></p><p>　　帶復(fù)位的寄存器MAR</p><p>　　不帶復(fù)位的寄存器R0</p><p><b>　　程序計(jì)數(shù)器PC</b></p><p>　　在部件設(shè)計(jì)無錯(cuò)、連線無錯(cuò)、1032E的管腳定義無錯(cuò)時(shí)可生成下載文件下載到1032E中。</p><p

56、><b>　　2、單片機(jī)系統(tǒng)</b></p><p>　　微程序經(jīng)過檢查無誤后，將模式開關(guān)至分調(diào)后通過鍵盤寫入響應(yīng)的單元中。</p><p><b>　　(七)統(tǒng)調(diào)</b></p><p>　　將模式開關(guān)置于統(tǒng)調(diào)，此時(shí)平臺(tái)上的開關(guān)及發(fā)光二極管的設(shè)置情況如下：</p><p>　　開關(guān)K15--

57、K0無效，不可編程使用</p><p>　　L15--L0用于顯示IR15--IR0的狀態(tài)，不能作他用</p><p>　　LED15--LED8用于顯示從存儲(chǔ)器讀出的內(nèi)容和數(shù)據(jù)總線BUS的內(nèi)容不能再作他用</p><p>　　LED7--LED0可編程到任意觀測(cè)點(diǎn)，以顯示系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)</p><p>　?。?）按復(fù)位健RET</p

58、><p>　　使MAR清洗、指令計(jì)數(shù)器清洗，保證從存儲(chǔ)器0號(hào)單元取指令。</p><p>　　使微程序計(jì)數(shù)器PC清洗，保證從而2#ROM，1# ROM的0#單元取指令微程序的第一條微指令。</p><p><b>　　（2）執(zhí)行微程序</b></p><p>　　按復(fù)位健后，PC、MAR為0 </p><

59、;p>　　0號(hào)單元的內(nèi)容是一條指令，指令代碼讀出后，在MA的作用下，進(jìn)入加法器至總線。此時(shí)，總線上的內(nèi)容點(diǎn)亮LED15-8，查看是否正確。</p><p>　　注意的是：在沒有按下次脈沖鍵前，數(shù)據(jù)通路的內(nèi)容一直不變。</p><p>　　按一次脈沖鍵又產(chǎn)生一負(fù)脈沖。該負(fù)脈沖反相后的上升沿產(chǎn)生CPIR，將上條微指令讀出的指令代碼送IR，同時(shí)上升沿還將PC+1。該負(fù)脈沖的低電平用以讀出P

60、C指示的第二條微指令。</p><p>　　這樣一一取出微指令并執(zhí)行微指令就會(huì)讀出并執(zhí)行存放在MAR中的程序。</p><p><b>　　三、測(cè)試流程與結(jié)果</b></p><p><b>　　3.1連接線路</b></p><p>　　按照?qǐng)D用排線連接好電路</p><p&g

61、t;<b>　　3.2寫程序</b></p><p><b>　　方法一：手動(dòng)寫入</b></p><p>　　先將機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微代碼正確的寫入2816中。使用控制臺(tái)KWE和KRD微程序進(jìn)行機(jī)器指令程序的裝入和檢查。</p><p>　　A．使編程開關(guān)處于“RUN”,STEP為“STEP”狀態(tài)，STOP為“RUN”狀態(tài)。

62、</p><p>　　B．撥動(dòng)總清開關(guān)CLR（0→1），微地址寄存器清零，程序計(jì)數(shù)器清零。然后使控制臺(tái)SWB、SWA開關(guān)置為“01”，按動(dòng)一次啟動(dòng)開關(guān)START，微地址顯示指示燈顯示“010001”，再按動(dòng)一次START，微地址燈顯示“010100”，此時(shí)數(shù)據(jù)開關(guān)的內(nèi)容置為要寫入的機(jī)器指令，按動(dòng)兩次START鍵后，完成該條指令的寫入。</p><p>　　C．寫完程序后須進(jìn)行校驗(yàn)。撥動(dòng)總清

63、開關(guān)CLR（0→1）后，微地址清零。PC程序計(jì)數(shù)器清零，然后使控制臺(tái)開關(guān)SWB、SWA為“00”，按動(dòng)啟動(dòng)START，微地址燈將顯示“010000”，再按START，微地址燈顯示為“010010”，第三次按START，微地址燈顯示為“010111”，再按START后，此時(shí)輸出單元的數(shù)碼管顯示為該首地址中的內(nèi)容。不斷按動(dòng)START，以后每個(gè)循環(huán)PC會(huì)自動(dòng)加1，可檢查后續(xù)單元內(nèi)容。每次在微地址燈顯示為“010000”時(shí)，是將當(dāng)前地址中的機(jī)器

64、指令寫入到輸出設(shè)備中顯示。</p><p>　　方法二：聯(lián)機(jī)讀/寫程序</p><p>　　按照規(guī)定格式，將機(jī)器指令及微指令二進(jìn)制表編輯成十六進(jìn)制的如下格式文件。微指令中的微代碼為24位微代碼按從左到右分成3個(gè)8位，將此3個(gè)8位二進(jìn)制代碼化為相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)即可。并將該格式文件用聯(lián)機(jī)軟件的傳輸文件功能傳入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。</p><p><b>　　機(jī)器指令格式

65、說明：</b></p><p><b>　　$PXX YY</b></p><p><b>　　XX 十六進(jìn)制地址</b></p><p><b>　　YY 機(jī)器指令代碼</b></p><p><b>　　程序：</b></p>

66、<p><b>　　$P4000</b></p><p><b>　　$P4110</b></p><p><b>　　$P420A</b></p><p><b>　　$P4320</b></p><p><b>　　$P440B&

67、lt;/b></p><p><b>　　$P4530</b></p><p><b>　　$P460B</b></p><p><b>　　$P4740</b></p><p><b>　　$P4800</b></p><p&g

68、t;<b>　　$P4A01</b></p><p><b>　　微指令格式說明：</b></p><p>　　$M XX YYYYYY</p><p><b>　　XX 十六進(jìn)制地址</b></p><p>　　YYYYYY 微指令代碼</p><p>

69、;<b>　　微程序：</b></p><p>　　$M00018110</p><p>　　$M0101ED82</p><p>　　$M0200C048</p><p>　　$M0300E004</p><p>　　$M0400B005</p><p>　　$M0501

70、A206</p><p>　　$M06959A01</p><p>　　$M0700E00D</p><p>　　$M08001001</p><p>　　$M0901ED83</p><p>　　$M0A01ED87</p><p>　　$M0B01ED8E</p><p&

71、gt;　　$M0C01Ed96</p><p>　　$M0D028201</p><p>　　$M0E00E00F</p><p>　　$M0F00A015</p><p>　　$M1001ED92</p><p>　　$M1101Ed94</p><p>　　$M1200A017</p&

72、gt;<p>　　$M13018001</p><p>　　$M14002018</p><p>　　$M15070A01</p><p>　　$M1600D181</p><p>　　$M17070A10</p><p>　　$M18068A11</p><p><b>

73、;　　3.3運(yùn)行程序</b></p><p><b>　　單步運(yùn)行程序：</b></p><p>　　A．使編程開關(guān)處于“RUN”狀態(tài)，STEP為“STEP”狀態(tài)，STOP為“RUN”狀態(tài)。</p><p>　　B．撥動(dòng)總清開關(guān)CLR（0－>1），微地址清零，程序計(jì)數(shù)器清零。程序首址為00H。</p><p

74、>　　C．單步運(yùn)行一條微指令，每按動(dòng)一次START鍵，即單步運(yùn)行一條微指令。對(duì)照微指令流程圖，觀察微地址顯示燈是否和流程一致。</p><p>　　D．單步運(yùn)行結(jié)束后，檢查存數(shù)單元(0BH)中的結(jié)果是否和理論值一致。</p><p><b>　　連續(xù)運(yùn)行程序：</b></p><p>　　使“STATE UNIT”中的STEP開關(guān)置為“E

75、CEX”狀態(tài)。STOP開關(guān)置為“RUN”狀態(tài)</p><p>　　撥動(dòng)CLR開關(guān)，清微地址及程序計(jì)數(shù)器，然后撥動(dòng)START,系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行程序，稍后將STOP撥至“STOP”時(shí)，系統(tǒng)停機(jī)。</p><p>　　停機(jī)后，檢查存數(shù)單元（0BH）結(jié)果是否正確。</p><p><b>　　3.4 測(cè)試驗(yàn)證</b></p><p>

76、;　　此次測(cè)試驗(yàn)證的內(nèi)容為FEH</p><p>　　驗(yàn)證程序的內(nèi)存映象(裝入起始地址00H)如下：</p><p>　　表3-1 驗(yàn)證程序內(nèi)存映象</p><p>　　INPUT DEVICE中輸入為00000001時(shí)，在地址00001011單元上顯示內(nèi)容00000002，并顯示02。單步運(yùn)行是滿足微程序流程圖的運(yùn)行順序。</p><p>

77、<b>　　四、心得體會(huì)：</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)我們要設(shè)計(jì)一臺(tái)微程序控制的模型機(jī),以對(duì)計(jì)算機(jī)能有一個(gè)整機(jī)的概念,完成對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理這門課程的綜合應(yīng)用,達(dá)到學(xué)習(xí)本書的作用.作為一個(gè)計(jì)算機(jī)系學(xué)生這是必需掌握的。使我們對(duì)數(shù)據(jù)選擇器、移位器、加法器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和微程序控制器，有了非常透徹的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　由于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的部件較多、結(jié)構(gòu)原理

78、較復(fù)雜，對(duì)于我們這樣的初設(shè)計(jì)者來說感到無從下手，所以我們?cè)谡麄€(gè)過程中采取由淺入深，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的放法，通過這次設(shè)計(jì)，使我們能清楚的了解計(jì)算機(jī)的基本組成、基本原理和設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)思路和調(diào)試步驟，最終能清晰的建立起整機(jī)概念，為獨(dú)立完成計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，從中我們也學(xué)到了不少知識(shí).雖然計(jì)算機(jī)組成原理的課程設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)已經(jīng)結(jié)束,可我們學(xué)習(xí)之路并沒有結(jié)束,我們會(huì)繼續(xù)努力學(xué)習(xí)其相關(guān)的知識(shí)

79、,以適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展與需要.這樣才能真正成為一名合格的大學(xué)生.</p><p>　　在此次的設(shè)計(jì)中，感謝老師對(duì)我們的幫助和指導(dǎo)。過程還不夠完善，希望老師繼續(xù)指導(dǎo)。</p><p><b>　　附圖：</b></p><p>　　附圖2八位串行進(jìn)位加法器</p><p><b>　　附圖4選擇器邏輯圖</b&

80、gt;</p><p>　　附圖5不帶復(fù)位的八位寄存器邏輯圖 附圖6帶復(fù)位的八位寄存器邏輯圖</p><p>　　附圖7后繼微地址形成邏輯圖</p><p>　　附圖8 3-8譯碼器邏輯圖</p><p>　　附圖9微指令計(jì)數(shù)器邏輯圖</p><p>　　附圖10 三位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(COUNT8底層圖)