计算机组成原理实验报告3

上海大学 计算机学院

《计算机组成原理实验实验》报告 3

实验名称：微指令系统实验 一、 实验目的

1. 读出系统已有的微指令，并理解其含义。 2. 设计并实现微指令系统。

评 分 二、 实验原理

存储器中存放的不是程序的指令就是数据。当程序已经在存储器中时，按照程序计数器PC的指示取出一条指令，送到指令寄存器IR进行译码，以便产生相应的控制操作。

μPC7μP C6μPC5μPC4μP C3μPC2μPC1μP C0

6116 RAM ×3 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 C E A9 A10 C E A9 A10 C E c23 c16 c15 c8 c7 C0 程序控制 Vcc手EMRD MAREN OUTEN RRD CN XRD EMEN EINT ELP 动 实验内容STEN RWR FEN 三、MAROE EMWR PCOE IREN

X2 X0 AEN S1 WEN S2 S0 X1

1. 观察微指令寄存器地址为00H和11H单元的内容；分析其控制功

能；验证该功能是否实现。

2. 编制一条微指令实现“A非”运算后左移一位的值送OUT；把这条微指令放入微程序寄存器的02H单元；验证它的功能是否实现。

3. 编制一条微指令实现A＋W后左移一位的值送R1；把这条微指令放入微程序寄存器的06H单元；验证它的功能是否实现。 四、 实验过程及现象

实验一：

1. 初始化系统（Reset），进入微程序存储器模式(μEM状态)，用NX键观察00H、11H地址中原有的微指令。

2. 00H：CB FF FFH=1100 1010 1111 1111 1111 1111，此微指令的功能为输出A，程序存储器EM读信号，将程序计数器PC的值送到地址总线上，将程序存储器EM读出的数据打入指令寄存器IR和微指令计数器μPC中。

3. 11H：EF FE 90H=1110 1111 1111 1110 1001 0000，此微指令的功能为实现“A+W”后的结果送入直通门D再送入寄存器A中，标志位存入ALU内部的标志寄存器中，将程序计数器PC的值送到地址总线上。

实验二：

1. 该操作对应的微指令编码：

“A非”运算对应的控制总线编码为：c2 c1 c0＝110；

“左移一位的值送数据总线”对应的控制总线编码为：c7 c6 c5=110；

“数据总线值打入送OUT寄存器”对应的控制总线编码为：c13=0。 这个操作的微指令编码：c23~c0=1111 1111 1101 1110 1101

1110=FF DE DEH

2. 初始化系统（Reset)，进入微程序存储器模式(μEM状态)，用NX键

观察00H，01H，02H地址中原有的微指令。

3. 因为这条指令要放入02单元，为避免00和01地址中的指令影响验证02中的指令，把这两个个地址都送入FF FF FF指令。用LS键返回00H地址，给00H和01H地址打入FF FF FFH。 4. 给02H地址打入FF DE DEH。

5. 再次观察00H、01H、02H地址中的微指令。确定修改成功。 6. 在μPC模式下验证功能：赋初值μPC (02) PC(XX) A(22) W(XX)，按STEP观察微指令执行的过程。当μPC为02时，观测控制总线的红灯，观测A、W、D、L、R和OUT，可以看到OUT寄存器为6AH，即实现“A非”运算后左移一位的值送OUT的功能。

实验三：

1. 该操作对应的微指令编码：

“A＋W”运算对应的控制总线编码为：c2 c1 c0＝000；

“左移一位的值送数据总线”对应的控制总线编码为：c7 c6 c5=110； “数据总线值打入送R1寄存器”对应的控制总线编码为：c11c10=10。 这个操作的微指令编码：c23~c0=1111 1111 1111 1011 1101 1000=FF

FA D8H。

2. 初始化系统（Reset)，进入微程序存储器模式(μEM状态)，给00H、01H、02H、03H和04H地址中打入FF FF FFH。 3. 给06H地址打入FF FA D8H。

4. 在μPC模式下验证功能：赋初值μPC (05) PC(XX) A(22) W(11)，按STEP观察微指令执行的过程，观测A、W、D、L、R和R0~R3寄存器组，可以看到R1寄存器为76H，即实现A＋W后左移一位的值送R1的功能。 五、 体会

在这次实验操作时，因为经过了一个假期，对于原来的知识遗忘了许多，再加上这次的实验与上次所学知识有非常密切的联系，所以在操作过程中不得不频繁地翻阅书本，由此我觉得我们应该对于所学的知识好好把握，这样才能加快实验速度和提高准确率。编写微指令时应养成良好的书写习惯，这样才方面进行数制转化以及检错。 六、 思考题

如何给μPC置初值？

答：在μPC模式下，通过小键盘直接输入μPC。

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