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1、实验六微程序控制单元实验一、实验目的1. 熟悉微程序控制器的工作原理。2. 掌握微程序编制及微指令格式。二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，熟悉微程序的编制、写入、观察运行状态。三、实验原理 微程序控制电路微程序控制器的组成见图 6-1，其中控制存储器采用 4 片 6116 静态存储器 ，微命令寄存器 32 位，用三片 8D 触发器(273)和一片 4D(175)触发器组成。微地址寄存器 6位，用三片正沿触发的双 D 触发器(74) 组成，它们带有清零端和置位端。在不判别测试的情况下，T2 时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当 T4 时刻进行测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的
2、负脉冲通过置位端将某一触发器输出端置为“1”状态，完成地址修改。 微指令格式表 6-1M25 M24 M23 M22 M21 M20 M19 M18C B A AR 未用 P（3） A9 A8M17 M16 M15 M14 M13 M12 M11 M10CE LOAD CN M S0 S1 S2 S3M9 M8 M7 M6 M5 M4 M3 M2P（2） LDAR LDPC LDIR LDDR2 LDDR1 LDR0 WE8 7 6 5 4 3 M1 M0UA0 UA1 UA2 UA3 UA4 UA5 P（ 1） SW-BA 字段 B 字段C B A 选择0 0 0 禁止0 0 1 PC-B0
3、 1 0 ALU-B0 1 1 299-B1 0 0 Rs-B1 0 1 Rd-B1 1 0 保留位1 1 1 保留位其中 UA5UA0 为 6 位的后续微地址，A 、B 二译码字段，分别由 6 个控制位译码输出多位。B 段中的 PX3、PX2、PX1 三个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。M20 M9 M1PX3 PX2 PX1选择 测试字_0 0 0 关闭测试0 0 1 P(1) 识别操作码0 1 0 P(2) 判寻址方式0 1 1 P(Z) Z 标志测试1 0 0 P(I) 中断响应1 0 1 P(D)
4、 中断服务1 1 0 P(C) C 标志测试1 1 1 保留位 微程序流程与代码图 6-2 为几条机器指令对应的参考微程序流程图，将全部微程序按微指令格式变成二进制代码，可得到模型机（一）所例举的 8 位指令代码。图 6-2微程序流程图四、实验内容（一）微程序的编写为了解决微程序的编写，本装置设有微程序读写命令键，学生可根据微地址和微指令格式将微指令代码以快捷方式写入到微程序控制单元。具体的操作方法是按动位于本实验装置右中则的红色复位按钮使系统进入初始待令状态。再按动【增址】命令键使工作方式提示位显示“H”。微程序存贮器读写的状态标志是：显示器上显示 8 个数字，左边 1、2 位显示实验装置的
5、当前状态，左边 3、4 位显示区域号（区域的分配见表 7-2），左边 5、6 位数字是微存贮单元地址，硬件定义的微地址线是 ua0ua5 共 6 根，因此它的可寻址范围为00H3FH；右边 2 位数字是该单元的微程序，光标在第 7 位与第 8 位之间，表示等待修改单元内容。表 6-2区域号 微程序区对应位空间 对应位控制功能0 3124 C B A AR 保留 PX3 A9 A81 2316 CE LOAD CN M S0 S1 S2 S32 1508 PX2 LDAR LDPC LDIR LDR2 LDR1 LDR0 WE3 0700 UA0 UA1 UA2 UA3 UA4 UA5 PX1
6、SW-B用【读】命令键可以对微程序存贮器进行检查（读出）或更改（写入）。对微程序存贮器读写，一般应先按 MON，使实验系统进入初始待命状态。然后输入所要访问的微程序区域地址，再按【读】命令键，实验系统便以该区域的 00H 作为起始地址，进入微程序存贮器读写状态。下面举例说明操作规程：按键 8 位 LED 显示 说 明【返回】 D Y _ H P. 返回初始待命状态【读】 D Y _ H P. 初始待命状态，按【读】键无效0 D Y _ H 0 按数字键 0，从 0 区域 0 地址开始【读】 C n 0 0 0 0 X X 按【读】命令键，进入微程序读状态，左边第 3 位起显示 00（区域号）、
7、00（微地址）、XX（该微程序单元的内容），光标闪动移至第 7 位55 C n 0 0 0 0 5 5 按 55 键，将内容写入 00 区域 00H 单元【增址】 C n 0 0 0 1 X X 按【增址】命令键，读出 00 区域下一个单元01H，光标重新移至第 7 位AA C n 0 0 0 1 A A 按 AA 键，将内容写入 00 区域 01H 单元【返回】 D Y _ H P. 返回初始待命状态1 D Y _ H 1 再按数字键 1，从 1 区域 0 地址开始【读】 C n 0 1 0 0 X X 按【读】命令键，进入微程序读状态，左边第 3 位起显示 01（区域号）、00（微地址）、
8、XX（该微程序单元的内容），光标闪动移至第 7 位55 C n 0 1 0 0 5 5 按 55 键，将内容写入 01 区域 00H 单元【增址】 C n 0 1 0 1 X X 按【增址】命令键，读出 01 区域下一个单元01H，光标重新移至第 7 位AA C n 0 1 0 1 A A 按 AA 键，将内容写入 01 区域 01H 单元【返回】 D Y _ H P. 按【返回】退出存储操作返回初始状态按以上所说明的操作规程，通过键盘在微地址 00H 单元所对应的四个区域地址分别输入 55H，在微地址 01H 单元所对应的四个区域地址分别输入 0AAH。（二）手动方式下的微地址打入操作微程序
9、控制器的组成见图 6-1，其中微命令寄存器 32 位，用三片 8D 触发器(273)和一片 4D(175)触发器组成。它们的清零端由 CLR 来控制微控制器的清零。它们的触发端 CK 接 T2，在时序节拍的 T2 时刻将微程序的内容打入微控制寄存器（含下一条微指令地址）。1 微地址控制原理图 6-3微地址控制原理图 微地址控制单元的实验连接图 6-4实验连线示意图按图 6-5 所示，连接实验电路： 总线接口连接：用 8 芯扁平线连接图 6-4 中所有标明“ ”或“ ”图案的总线接口。 时钟信号“ ”连接：用双头实验导线连接图 7-4 中所有标明“ ”图案的插孔（注：Dais-CMH 的时钟信号
10、已作内部连接）。 微地址的打入操作在“L”状态下，首先令 SW-B=0，然后向数据开关置数，再按【单步】键，在机器周期的 T2 时刻把数据开关的内容打入微地址锁存器。实验步骤如下：注：【单步】键的功能是启动时序电路产生 T1T4 四拍单周期脉冲 微地址的修改与转移按图 6-3 所示，微地址锁存器的置位端 R 受 CE5CE0 控制，当测试信号CE5CE0 输出负脉冲时，通过锁存器置位端 R 将某一锁存器的输出端强行置“1”，实现微地址的修改与转移。按微程序流程图 6-2 所示的微控制流程，对指令译码寄存器 IR 分别打入微控制流程定义的操作码 20H、40H 、 60H、80H、0A0H ，然
11、后打入流程图定义的基地址 08H，按【单步】键，在机器周期 T4 节拍按微控制流程对 IR 指令寄存器的内容进行测试和判别，使后续微地址转向与操作码相对应的微程序入口地址。举例操作如下： 当 IR 寄存器为 20H、微地址为 08H，按【单步】键后微地址为 09H。 当 IR 寄存器为 60H、微地址为 08H，按【单步】键后微地址为 0BH。注：【单步】键的功能是启动时序电路产生 T1T4 四拍单周期脉冲五、实验思考题思考题 6.1：本次实验采用的控制存储器芯片属于何种类型的存储器？控制存储器的单元数与字长分别为多少？本机采用的微指令格式如何？IN ，ADD，STA ，OUT ，JMP指令对应的微程序的长度分别是多少？
