精選文檔微程序控制器實驗

北京科技大學(xué)計算機(jī)與通信工程學(xué)院實驗報告實驗名稱:微程序控制器實驗學(xué)生姓名：專業(yè):班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：實驗成績：實驗地點：實驗時間：年月日一、實驗?zāi)康呐c實驗要求1、實驗?zāi)康?1)掌握微程序控制器的組成原理。(2)掌握微程序的編制、寫入方法。(3)觀察并掌握微程序的運行過程。2、實驗要求(1)利用實驗箱和聯(lián)機(jī)軟件，觀察使用4條指令編寫的微程序執(zhí)行流程，深入理解微程序控制器的組成原理，并完成其驗證性實驗。(2)在完成加法的驗證實驗后，更改指令，完成減法實驗。二、實驗設(shè)備（環(huán)境）及要求CM3+實驗環(huán)境、QuartusⅡ8.0環(huán)境三、實驗內(nèi)容與步驟1、實驗一（1）實驗原理微程序控制器的基本任務(wù)是完成當(dāng)前指令的翻譯和執(zhí)行，即將當(dāng)前指令的功能轉(zhuǎn)換成可以控制的硬件邏輯部件工作的微命令序列，完成數(shù)據(jù)傳送和各種處理操作。它的執(zhí)行方法就是將控制各部件動作的微命令的集合進(jìn)行編碼，即將微命令的集合仿照機(jī)器指令一樣，用數(shù)字代碼的形式表示，這種表示稱為微指令。這樣就可以用一個由多條微指令組成的序列表示一條機(jī)器指令，這種微指令序列稱為微程序。微程序存儲在一種專用的存儲器中，稱為控制存儲器，微程序控制器原理框圖如下圖所示。核心微控器主要是接收機(jī)器指令譯碼器送來的代碼，使控制轉(zhuǎn)向相應(yīng)機(jī)器指令對應(yīng)的首條微代碼程序，對機(jī)器指令的功能進(jìn)行解釋或執(zhí)行的工作。具體來講，就是通過接收CPU指令譯碼器發(fā)來的信號，找到該機(jī)器指令對應(yīng)的首條微代碼的入口微地址，再通過由T1引入的時序節(jié)拍脈沖的控制，逐條讀出微代碼。然后，其中幾位經(jīng)過譯碼，一并產(chǎn)生實驗平臺所需的控制信號，將它們加到數(shù)據(jù)通路中相應(yīng)的控制位，可對該機(jī)器指令的功能進(jìn)行解釋和執(zhí)行。指令解釋到最后，再繼續(xù)接收下一條機(jī)器指令代碼，并使控制轉(zhuǎn)到對應(yīng)的入口微地址，這樣周而復(fù)始，即可實現(xiàn)機(jī)器指令程序的運行。微程序控制器原理圖如下。（2）主要步驟=1\*GB3①實驗接線按下圖連線方式完成實驗箱接線部分。=2\*GB3②寫入微程序用聯(lián)機(jī)軟件的“轉(zhuǎn)儲”->“裝載”功能將該格式（*.TXT）文件裝載入實驗系統(tǒng)。裝入過程中，在軟件的輸出區(qū)的“結(jié)果”欄會顯示裝載信息，如當(dāng)前正在裝載的是機(jī)器指令還是微指令，還剩多少條指令等。③校驗微程序選擇聯(lián)機(jī)軟件的“轉(zhuǎn)儲”->“刷新指令區(qū)”可以讀出下位機(jī)所有的機(jī)器指令和微指令，并在指令區(qū)顯示。檢查微控器相應(yīng)地址單元的數(shù)據(jù)是否和下表中的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)相同，如果不同，則說明寫入操作失敗，應(yīng)重新寫入，可以通過聯(lián)機(jī)軟件單獨修改某個單元的微指令，先用鼠標(biāo)左鍵單擊指令區(qū)的“微存”TAB按鈕，然后再單擊需修改單元的數(shù)據(jù)，此時該單元變?yōu)榫庉嬁颍斎?位數(shù)據(jù)并回車，編輯框消失，并以紅色顯示寫入的數(shù)據(jù)。=4\*GB3④聯(lián)機(jī)運行聯(lián)機(jī)運行時，進(jìn)入軟件界面，在菜單上選擇“實驗”->“微控器實驗”，打開本實驗的數(shù)據(jù)通路圖。將MC單元的編程開關(guān)置為“運行”檔，MEM單元的編程開關(guān)也置為“運行”檔，按動CON單元的總清開關(guān)后，按動軟件中單節(jié)拍按鈕，當(dāng)后續(xù)微地址（通路圖中的MAR）為000001時，置CON單元SD27~SD20，產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)器指令，該指令將會在下個T2被打入指令寄存器（IR），在后面的節(jié)拍中將執(zhí)行這條機(jī)器指令。仔細(xì)觀察每條機(jī)器指令的執(zhí)行過程，體會后續(xù)微地址被強(qiáng)置轉(zhuǎn)換的過程，這是計算機(jī)識別和執(zhí)行指令的根基。也可以打開微程序流程圖，跟蹤顯示每條機(jī)器指令的執(zhí)行過程。按本機(jī)運行的順序給出數(shù)據(jù)和指令，觀查最后的運算結(jié)果是否正確。=5\*GB3⑤減法實驗完成上面的加法實驗后，更改機(jī)器指令，使其能完成減法實驗。四：實驗結(jié)果與分析1、實驗一（1）加法實驗機(jī)器指令：;//*************************************//;////;//微控器實驗指令文件//;////;//ByTangDuCO.,LTD//;////;//*************************************//;//*****StartOfMainMemoryData*****//;;;//*****EndOfMainMemoryData*****//;//**StartOfMicroControllerData**//$M00000001;NOP$M01007070;CON(INS)->IR,P<1>$M04002405;R0->B$M0504B201;A加B->R0$M30001404;R0->A$M32183001;IN->R0$M33280401;R0->OUT$M35000035;NOP;//**EndOfMicroControllerData**//實驗結(jié)果：（2）減法實驗機(jī)器指令：;//*************************************//;////;//微控器實驗指令文件//;////;//ByTangDuCO.,LTD//;////;//*************************************//;//*****StartOfMainMemoryData*****//;;;//*****EndOfMainMemoryData*****//;//**StartOfMicroControllerData**//$M00000001;NOP$M01007070;CON(INS)->IR,P<1>$M04002405;R0->B$M0505B201;A減B->R0$M30001404;R0->A$M32183001;IN->R0$M33280401;R0->OUT$M35000035;NOP;//**EndOfMicroControllerData**//實驗結(jié)果：五：結(jié)論（討論）1、實驗結(jié)論利用實驗箱和聯(lián)機(jī)軟件，觀察到了微程序指令的操作執(zhí)行流程，完成了其驗證性實驗，深刻理解了微程序控制器的組成原理，掌握了微程序的編制、寫入方法。在此基礎(chǔ)之上，通過更改指令代碼，使其能夠由加法功能變?yōu)闇p法功能，加深了對微程序控制器的理解。2、討論在此次實驗的接線過程中，我接了很多次線都未能達(dá)到預(yù)期的實驗效果，耽誤了實驗進(jìn)程。在檢查接線情