计组控制器实验

综合实验报告

( 2013-- 2014 年度第 一 学期)

名 称： 计算机组成原理综合实验 题 目： 控制器实验 院 系： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 王晓霞 李梅 设计周数：

成 绩：

日期： 年 月

一、目的与要求

实验目的:

1. 2. 3. 4.

熟悉教学计算机的指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能等内容；

熟悉教学计算机的总体组成和各个部件的运行原理，理解控制器部件在计算机系统理解和熟悉指令执行步骤的划分方案； 对微程序控制器：

1) 熟悉教学计算机的微指令格式和各个字段的控制功能，理解微指令下地址字段

的作用，并学会使用这个字段解决微指令之间的接续关系。

2) 熟悉教学计算机的微程序控制

作业7

1【单选题】

冯·诺伊曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是 A、指令操作码的译码结果 B、指令和数据的寻址方式 C、指令周期的不同阶段

D、指令和数据所在的存储单元 2【单选题】

微程序控制器中，机器指令和微指令之间的关系是（ ）。 A、两者之间一一对应

B、每一条机器指令对应着一段用多条微指令组成的微程序 C、一条微指令对应着一段用多条指令组成的程序 D、两者之间没有任何关系 3【单选题】

微程序控制器的速度比硬布线控制器的速度慢，主要是因为（ ）。 A、增加了从磁盘存储器读取微指令的时间 B、增加了从主存读取微指令的时间

C、增加了从指令寄存器读取微指令的时间 D、增加了从控制存储器读取微指令的时间 4【单选题】

下面关于组合逻辑控制器时序信号的功能，错误的是（ ）。 A、CPU周期可分为取指令周期，取操作数周期和执行周期三种。 B、一个节拍脉冲可以包含一个或多个节拍周期。

C、节拍周期是完成CPU内部一些最基本操作所需的时间。

D、节拍脉冲通常作为寄存器的时钟脉冲与节拍周期相配合完成一次数据传输。 5【单选题】

以下有关微程序控制的叙述中正确的是

I. 每一条机器指令由

仿真实验控制器

实验控制器工具可以从统计菜单中获得。此对话框用来进行实验运行，包括多场景运行，在多次模型运行之间改变某些变量，从每个场景中收集输出数据等。每个场景都代表某一特定的模型配置。对于每个场景，模型都重复运行若干次。

重复运行

这些域段决定需要运行多少个不同场景，每个场景重复运行几次，以及其他模型运行信息。 仿真停止时间 – 当模型运行了这里定义的时间后即停止，下一个重复运行或者场景（如果有的话）开始运行。

预热停止时间 – 当模型运行了这里定义的时间后，统计结果将被重置, 但模型不重置。 每个场景的运行次数 – 此值定义每个场景需要重复运行多少次。

场景数目 – 此值定义要运行多少个场景。每个场景可能包含着多次重复运行。场景个数在“场景数目 ”域段中定义。在每个场景结束时都调用一个特殊事件。

当前运行 – 此数字是当前正在运行的一次重复运行的序号。每个场景的重复运行都重新开始编号。

当前场景 – 此数字是当前正在运行的场景的序号。

每次运行后保存状态 – 如果选中此选项，模型将会在每次重复运行结束时保存其状态。状态以.fsp文件形式保存于实验文件夹。用文件菜单中的“装载状态”选项可以打开这些文件，查看每次重复运行的结果。

实验变量

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控制器部件是计算机的五大功能部件之一,其作用是向整机每个部件(包括控制器本身)提供协同运行的需要的控制信号.因而,控制器在计算机组成原理过程中是非常重要的内容,但学生在学习过程中,对其工作原理却常常感到难以理解.教师在讲述这一部分内容时,也常常觉得难以叙述清楚,通过本实验,轻而易举的解决了这一问题。 一．实验设备和运行环境

在组合程序控制器方式下，同样可以做汇编语言程序设计、主存储器扩展、I/O接口扩展和中断实验。这几项实验的操作步骤与在微逻辑控制器方式下的实验操作相同，用户也可参照后面给出的参考步骤。本节只给出组合逻辑控制器实验的操作步骤。 二.实验目的、原理、实验具体步骤和内容

2.1 实验原理 控制器的设计实现有两种方式:一种是微程序,另一种是组合逻辑线路,微程序控制器的工作原理,是用一条微指令的控制命令字段来提供一条机器指令的一个执行步骤所需要的控制信号,用这条微指令的下地址字段,指明下一条微指令在控制器存储器中的地址,以便从控制器存储器中读出下一条微指令.换句话说,每一条微指令对应一条机器指令的一个执行步骤。 1、微指令格式

微指令由下地址字段及控制字段组成.TH—UNION教学机的微指令格式如下

综合实验报告

( 2010-- 2011 年度第 一 学期)

名 称： 计算机组成原理综合实验 题 目： 运算器实验 院 系： 计算机系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周

成 绩：

日期： 年 月

一、目的与要求

（1） 熟悉与深入理解4位的运算器芯片Am2901的功能和内部组成，运行中要求使用的控制信号及其各自的控制作用；

（2） 熟悉与深入理解用4片4位的运算器芯片构成16位的运算器部件的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系；

（3） 熟悉与深入理解用2片GAL20V8芯片解决ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号、实现4位的标志位寄存器的方案，理解为什么这些功

路灯控制器

摘 要：本电路设计路灯控制器，路灯控制器由声控电路，光控电路、延时电路、电源电路组成，具有节能作用延时等特点。

关键词：路灯控制器 555定时器 延时开关

1引言

随着社会的发展，能源问题逐渐突出，节能将是未来科学的发展方向，而现代科学技术的迅猛发展，尤其是微电子技术的发展，近年来出现了不少具有声光控功能的电子元器件产生，使照明电路更加符合节能效果，这些器件将逐渐代替原来的耗能装臵，成为未来科学的研究方向。而且经过我多方查阅，此电路所需元器件均为我们所熟知且常用，有利于我们对知识的巩固和加深。选用一些熟知的电器件，做起来也更加有信心。鉴于以上考虑，我选择了此电路设计，希望对此有更广泛的认识。

2总体设计方案

2.1 设计思路

整个电路由电源电路，电路，光控电路及延时电路等部分组成。电源由太阳能电池供电，光敏控电路对外界光程度进行检测，输出与光亮程度相对应的电压信号。从而实现白天灯泡不亮晚上遇到声响时，通声控过电路使灯泡自动点亮，声控电路主要将声音信号转变为电信号，从而要实现自动控制，延时电路声音消失后延长一段光照时间。必要时可加一个手动开关，以增强电路的实用性。 2.2总体方框图如图1所示。

图1 总体框架图

微程序控制器实验

预习报告

1. 微程序控制器的组成和工作原理。

微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。其工作原理分为：一、将程序和数据通过输入设备送入存储器； 二、启动运行后，从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要求什么事； 三、控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中；四、运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出

2．微程序、微指令、微命令之间的关系。 一系列微指令的有序集合称为微程序。

在微程序控制方式之下，从控制存储器中取出，完成一个或几个微操作的命令称为微指令。

控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令。

所以总的来说：微程序包含微指令，而每条微指令包含的微命令控制。

3.微指令、微程序的设计及调试。

在微程序流程图中，根据每个状态的微指令，将其进行编码，设计出所需硬件及执行效率较高的微程序控制电路，然后进行调试。

思考题：

1. 举例说明实验中出现的基本概念：微命令、微操作、微指令、微程序？ 微命令：控制器发出的每个控制信号，如对运算单元的控

计算机科学与技术系

实 验 报 告

专业名称 计算机科学与技术 课程名称 计算机组成与结构 项目名称 微程序控制器实验

班 级

学 号 姓 名

同组人员 无

实验日期 2015-11-11

一、实验目的

1.掌握微程序控制器的组成原理；

2.掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况。 二、实验逻辑原理图与分析

2.1 实验逻辑原理图及分析

微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制硬件逻辑部件工作的微命令序列，以完成数据传输和各种处理操作。它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。这样就可以用一

8259中断控制器应用实验

实验目的

(1) 学习中断控制器8259的工作原理。 (2) 掌握可编程控制器8259的应用编程方法 。

实验内容

(1) 利用实验平台上的8259控制器，通过查询中断源方法，设计一个查询中断应用实验，处理IR0 和IR1发出的中断请求。

实验原理

1．8259控制器的介绍

中断控制器8259是Intel公司专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优先级排队、辨别中断源以及提供中断矢量的电路集于一片中，因此无需附加任何电路，只需对8259进行编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。同时，在不需增加其他电路的情况下，通过多片8259的级连，能构成多达64级的矢量中断系统。它的管理功能包括： (1) 记录各级中断源请求。

(2) 判别优先级，确定是否响应和响应哪一级中断。 (3) 响应中断时，向CPU传送中断类型号。 8259的内部结构和引脚如图1所示。

图1

8259的命令共有7个，一类是初始化命令字，另一类是操作命令。8259的编程就是根据应用需要将初始化命令字ICW1-ICW4和操作命令字OCW1

微程序控制器实验

预习报告

1. 微程序控制器的组成和工作原理。

微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。其工作原理分为：一、将程序和数据通过输入设备送入存储器； 二、启动运行后，从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，分析该指令要求什么事； 三、控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法），将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中；四、运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出

2．微程序、微指令、微命令之间的关系。 一系列微指令的有序集合称为微程序。

在微程序控制方式之下，从控制存储器中取出，完成一个或几个微操作的命令称为微指令。

控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令。

所以总的来说：微程序包含微指令，而每条微指令包含的微命令控制。

3.微指令、微程序的设计及调试。

在微程序流程图中，根据每个状态的微指令，将其进行编码，设计出所需硬件及执行效率较高的微程序控制电路，然后进行调试。

思考题：

1. 举例说明实验中出现的基本概念：微命令、微操作、微指令、微程序？ 微命令：控制器发出的每个控制信号，如对运算单元的控