硬布线控制器与微程序控制器相比

计算机组成原理实验课

常规型硬布线控制器 的设计与调试

科 目：计算机组成原理

指导教师： 实 验 人： 实验时间： 实验背景

硬布线控制器是早期设计计算机的一种方法。这种方法是把控制部件看作为产生专门固定时序控制信号的逻辑电路，二次逻辑电路以示用最少元件和取得最高操作速度为设计目标。一旦控制部件构成后，除非重新设计和物理上对它重新布线，否则要想增加新的控制功

计算机组成原理实验课

能是不可能的。

硬布线控制器是计算机中最复杂的逻辑部件之一，由于其结构上的缺陷使得对它进行设计和调试非常复杂且代价很大。正因为如此，硬布线控制器被微程序控制器所取代。但是随着新一代机器及VLSI技术的发展，硬布线逻辑设计思想又得到了重视。

设计要求

针对TEC-4实验台利用ispLSI1032芯片设计一个硬布线控制器，本控制器可以执行五条控制台指令：PR,KRD,KWE,KLD,KRR以及九条机器指令:ADD,SUB,MUL,AND,STA,LDA,JMP, JC,STP。

实验目的

融会贯通计算机组成原理课程和计算机系统结构课程的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，特别是对硬联线控制器的认识。

学习运用ISP技术进行设计和调试的基本步骤和方法，熟

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

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

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

硬件基础实验2实验报告

湖南大学

HUNAN UNIVERSITY

硬件基础实验2 实验报告

一、实验预习

1.书中的图形实现微程序控制器，中间的映射逻辑究竟是怎么实现的？ 答：但出现分支时，预设端信号由IR决定。IR为1时信号有效，输出为1. 通过IR的值映射为下址的低三位，从而产生下址。

2.书中设计用到了强写强读，为什么要设计这个功能？ 答：满足用户因为没有初始化mif文件时输入数据的需要。

硬件基础实验2实验报告

二、实验目的

微程序控制器实验的主要任务：生成CPU里的控制信号，并使程序按正 确的顺序执行。核心部分是ROM，存放机器指令的微程序。 1、掌握微程序控制器的组成、工作原理；

2、掌握微程序控制器的基本概念和术语：微命令、微操作、微指令、微 程序等；

3、掌握微指令、微程序的设计及调试方法；

4、通过单步运行若干条微指令，深入理解微程序控制器的工作原理；

二、实验电路

图1

附：电路图过大，请放大观察详情

三、实验原理

将机器指令的操作（从取指到执行）分解为若干个更基本的微操作序列，并将有 关的控制信息（微命令）以微码的形式编成微指令输入到控制存储器中。这样， 每条机器指令将与一段微程序对

成绩

中国农业大学

课程设计报告

（2015-2016学年夏季学期）

设计题目： 硬布线控制器设计与调试 课程名称： 计算机组成原理课程设计 任课教师： 黄岚 班 级： 计算机141 学 号： 1408010112 姓 名：

目录

一、

1. 2. 3.

课程设计简述： ........................................................................................................................................ 3 教学目的： ................................................................................................................................................ 3 课设任务： .

附件2： 国家标准《实时交通信息服务数据结构》

可编程序控制器原理与应用 主编： 主编：赵燕 北京大学出版社

附件2： 国家标准《实时交通信息服务数据结构》

第一章 可编程序控制器概论教学提示：可编程序控制器(Programmable 教学提示：可编程序控制器 Logic Controller,简称 简称PLC)是以微处理器为核心， 是以微处理器为核心， 简称 是以微处理器为核心 综合计算机技术、 综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展 起来的一种新型工业自动控制装置。随着大规模、 起来的一种新型工业自动控制装置。随着大规模、 超大规模集成电路技术和数字通信技术的进步和 发展，PLC技术不断提高，在工业生产中获得极 发展， 技术不断提高， 技术不断提高 其广泛的应用。 其广泛的应用。 教学要求：本章让学生了解 教学要求：本章让学生了解PLC及其控制系统 及其控制系统 的基本知识，重点了解PLC的技术特点、类型以 的技术特点、 的基本知识，重点了解 的技术特点 及发展概况。 及发展概况。

附件2： 国家标准《实时交通信息服务数据结构》

第一章 可编程序控制器概论1.1 PLC的定义及特点 的定义及特点1.1.1 PLC的产生及定义 的产生及定义 1.

综 合 课

程 设设计题目： 数字频率计 学生姓名： 李永

学 院： 信息工程学院 班 级： 12应用电子技术1班 学 号： 2012011880 指导教师： 谢剑锋 日 期： 2014 年 12 月 1

计

目录

第一章

第二章

第三章

第四章

第五章

设计任务书

设计方案 设计程序 调试与调整 设计小结

2

南 昌 工 程 学 院 综合课程设计任务书

一、课程设计(论文)题目： 十字路口交通灯控制电路设计 二、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 用单片机或FPGA设计交通灯控制电路 1.依人们的交通常规，“红灯停，绿灯行，黄灯提醒”。其交通灯的燃灭规律为：初始态是两个路口的红灯全亮，之后，东西路口的绿灯亮，南北路口的红灯亮，东西方向通车，延时一段时间后，东西路口绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，东西路口红灯亮，而同时南北路口的绿灯亮，南北方向开始通车，延时一段时间后，南北路口的绿灯灭，黄灯开始闪烁。闪烁若干次后，再

目 录

1.实习的目的和任务……………………………………………………… 1 1.1目的???????????????????????????1 1.2 任务???????????????????????????1 2.实习要求………………………………………………………………… 1 3.实习地点………………………………………………………………… 1 4.主要仪器设备…………………………………………………………… 1 5.实习内容………………………………………………………………… 1 5.1计算机整机????????????????????????1 5.2计算机外设????????????????????????2 5.3流水型微程序控制器的设计与调试??????????????2 5.3.1实验原理????????????????????????2 5.3.2 CPLD设计程序????????????????????? 7 5.3.3实验步骤????????????????????????7 5.3.4调试??????????????????????????10 5.3.5性能分析对比??????????????????????