《七微程序控制器的实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《七微程序控制器的实现（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验七 微程序控制器的实现实验一、 实 验目 的 和要 求1、掌握时序信号发生电路组成原理。2、掌握微程序控制器的设计思想和组成原理。3、掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行。二、 实 验内 容1、实 验 原 理实验所用的时序电路原理如图 7-1 所示，可产生4 个等间隔的时序信号TS1TS4,其中SP为时钟信号，由实验机上时钟源提供，可产生频率及脉宽可调的方波信号。学生可根据实验要求自行选择方波信号的频率及脉宽。为了便于控制程序的运行，时序电路发生器设计了一个启停控制触发器UN1B,使TS1TS4信号输出可控。图中“运行方式”、“运御制”、“启 动运行”三个信号分别是来自实验机上三个开关
2、。当“运行控制”开关置为“运行 ”，“运行 方 式”开关置为“连续”时，一旦按下“ 启 动运行” 开关， 运行触发器UN1B的输出QT 一直处于“1”状态，因此时序信号 TS1TS4 将周而复始地发送出去；当“运行控制”开关置为“运行 ”，“运 行方式”开 关置为“单步”时，一旦按下“启动运行”开关，机器便处于 单步运行状态， 即此时只发送一个CPU 周期的时序信号就停机。利用单步 方式，每次只运行一条微指令，停机后可以观察微指令的代码和当前微指令的执行结果。另外，当实验机连续运行时，如果“运行方式”开关置 “单步”位置，也会使 实验机停机。2、 微 程序控 制电 路 与微 指 令格式 微 程
3、序控 制 电 路微程序控制器的组成见图7-2，其中控制存储器采用3 片 E2PROM2816芯片，具有掉电保护功能，微命令寄存器18位，用两片 8D 触发器74LS273 (U23、U24)和一片4D触发器74LS175 (U27)组成。微地址寄 存器6位，用三片正沿触发的双 D触发器74LS74 (U14U16)组成，它 们带有清“ 0”端和预置端。在不进行判 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负脉冲通过强置端将某一触发器置为“ 1”状态， 完成地址修改。在本实验电路中设有一个编程开关，它具有三种状
4、态：写入、读出、运行。当处于“写”状态时，学生可根据微地址和微指令格式将微指令二 进制代码写入到控制存储器2816中。当处于“读”时，可以对写入控制存 储器中的二进制代码进行验证，从而可判断写入的二进制代码是否正确。 当处于“运行”状态时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序 流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门(U12),目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址 显示灯。微指令格式微指令长共24位，其控制位顺序如下：151413选择000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDAR121110选择000
5、001RSB010RDB011RIB100299B101ALUB110PCB121110选择000001P(1)010P(2)011P100P(4)101AR110LDPC表7-1微指令控制位顺序24232221201918171615 141312 11109 87654321S3S2S1S0MCNWEB1B0ABCUA5UA4UIA3UA2UA1UA0A字段B字段C字段其中UA5UA0为6位的后续微地址，A、B、C三个译码字段，分别由 三组译码控制电路译码产生各控制信号。C字段中的P (1)P (4)是四个测试字位。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，
6、从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，其原理如图7-3所示，图中I7I2为指令寄存器的第72位输出，SE5SE1为 微控器单元微地址锁存器的强置端输出。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，低电平有效。B字段中的RSB、RDB、RIB分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器 R0、R1及R2的选通译码，其原理如图 7 4,图中I0 I4为指令寄存器的第04位，LDRI为 打入工作寄存器信 号的译码器使能控制位。(3)机器指令的微程序设计设计五条机器指令：外设输入指令IN;二进制加法指令ADD ADDR存数指令STA ADDR
7、;输出到外设指令 OUT ADDR无条件转移指令JMP ADDR 根据机器指令画出对应的 微程序流程图，如图7-5所示：控制器运行微程序图7-5微程序流程图 根据微程序流程图设计微 指令，并按微指令格式转换成二进制代码, 如表72所小。(4)实验步骤实验接线跳线器J20、J21连上短路片;跳线器J16上SP连H23;UJ1 连 UJ2。 仔细查线无误后接通电源 读写微程序写微程序A “ 编程开关”置为“写入”状态。B “运 行控制”开关置为“运行 ”，“运行 方式”开关置为“单步”状态。C .用二进制模拟开关UA0UA5置6位微地址，UA0UA5的电平由 LK0LK5显示，高电平点亮，低电平熄
8、灭。D .用二进制模拟开关 MK1MK24置24位微代码，24位微代码由LMD1LMD24显示灯显示，高电平亮，低电平灭。E.按动“启动运行”开关，启动时序电路，即可将微代码写入到E2PROM 2816 的相 应地址单元中。F.重复CE步骤，将表7 8的微代码全部写入 E2PROM2816中。微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE B1 B0ABCUA5- UA00 00 0 0 0 0 1 0 1 10 0 00 0 010 00100000 10 0 0 0 0 1 0 1 11 101 101 1 00 0 0 0 1 00 20 0 0 0 0 1 0 0 11 0 00 0 0
9、0 0 100 1 0 0 00 30 0 0 0 0 1 0 0 11 1 00 0 00 0 00001000 40 0 0 0 0 1 0 0 10 1 10 0 00 0 00001010 50 0 0 0 0 1 0 1 10 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 00 610 0 10 10 110 0 11 0 10 0 00000010 70 0 0 0 0 1 0 0 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 10 80 0 0 0 0 1 0 0 00 0 10 0 00 0 00000010 90 0 0 0 0 1 0 1 11 1 01 1 011
10、00 0 0 0 1 10 A0 0 0 0 0 1 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 10 B0 0 0 0 0 1 0 1 11 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 00 C0 0 0 0 0 1 0 1 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 00 D0 0 0 0 0 1 0 0 10 0 00 0 10 0 00000010 E0 0 0 0 0 1 0 0 11 1 00 0 00 000 0 1 1 1 10 F0 0 0 0 0 1 0 0 10 1 000000 001 0 1 0 11 00 0 0 0 0 1 0 1 11
11、1 01 1 01 1 00 1 0 0 1 01 10 0 0 0 0 1 0 1 11 1 01 1 01 1 00101001 20 0 0 0 0 1 0 0 10 1 00 0 00 0 00 1 0 11 11 30 0 0 0 0 1 0 1 10 0 000 00 0 00000011 40 0 0 0 0 1 0 0 00 1 000 000 001 1 0 0 01 50 0 0 0 0 11 1 00 0 01 0 10 0 00 00 0 0 11 60 0 0 0 0 1 0 0 11 0 10 0 01 1 00 0 0 0 01，读列程丁门-r0、人0,、0 ty
12、=0、/ 0 a、式力 1卜-1 00 0 01 0 10 0 0010000A.肌2壬程开人位置为块状套。阳 0 0 0 0 0 11 0 10 0 01 0 10 0 0010001“运 行控制开关置为“运行：“运彳方式开关置为“单步”状态。C.用二进制模拟开关UA0UA5置6位微地址。D.按动“启动运行”开关，启动时序电路，读出微代码，观察显示灯LMD1LMD24的状态，检查读出的微代码是否与写入的相同，如果不同， 则将“编程开关”置为“写入”状态。重新执行写微程序即可。单步运行A.编程开关”置于“运行”状态。B. “运亍控制”开关置为“运行 : “运访式”开关置为“单步”状 态。0 1
13、。使微地址寄存器 U14U16C. 系统总清，即“总清”开关拨清零，从而明确本机的运行入口微地址为000000（二进制）。D.按动“启动运行”开关，启动时序电路，则每按动一 次，读出一条 微指令后停机，此时实验机上的微地址显示灯和微程序显示灯将显示所读出的一条指令。注意：在当前条件下，可将 6芯排座“JSE1”和“UJ2”相 连，可通过强置端SE1SE6人为设置微地址，从而改变下一条微指令的地址。设置方法如下：先将微地址开关置“1”，再将 UJ1 上的排线换插到“JSE1”，然后将某个或几个二进制开关置为“ 0”，力般的微地址位即被强置为“1”，从而改变下一条微指令的地址。连续运行A 将“编程开关”置为“运行”状态。B “运行控制”开关置为“运行 ”，“运行 方式”开关置为“连续”状态。C.系统总清，即“总清”开关拨 0-1。使微地址寄存器U14U16清零，从而明确本机的运行入口微地址为000000（二进制）。D.按动“启动运行”开关，启动时序电路，则可连续读出微指令。3、 思考题（ 1）根 据 图 7-2 的 微 程 序 控 制 器 组 成 图 ， 分 析 其 工 作 原 理 。（ 2）根 据 实 验 中 所 设 计 的 微指令格式，指出哪几位是操作控制字段和顺序控制字段？微指令采用的是什么编码方式和后继地址形成方法？（ 3）根据微程
