计算机组成原理微程序控制器实验报告

### 计算机组成原理微程序控制器实验报告知识点 微程序控制器实验的核心目标是让学生通过实践活动深入了解和掌握微程序控制器的工作原理和编制过程。在计算机系统中，微程序控制器是一种基于微指令集架构的控制逻辑实现方式，它通过执行一系列微指令来控制CPU的基本操作。 #### 实验目的和要求 1. 掌握微程序控制器的组成原理：了解微程序控制器由哪些基本部件构成，包括控制存储器、微指令寄存器、微地址寄存器、微程序计数器等。 2. 掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行过程：熟悉微指令的编制方法，了解如何将编制好的微程序写入控制存储器，并能够观察微程序在控制器中运行的过程。 3. 基于数据通路图，掌握微程序控制器的工作原理：通过设计和分析数据通路图，理解微程序控制器如何根据指令操作码生成相应的控制信号。 4. 基于微程序流程图，掌握微程序控制器的工作原理：通过分析微程序流程图，掌握微程序控制器如何在执行一条机器指令时按序访问微指令序列。 #### 实验内容及过程 - 主要内容概要：实验中定义了四条机器指令ADD、IN、OUT和HLT，通过手动设置控制单元的开关产生机器指令，并由微程序控制器自动生成控制信号。微程序控制器的数据通路图用于解析其工作流程，微程序流程图则展示了指令执行过程中的微指令序列。 - 实验接线图：实验过程中需要按照给定的接线图进行设备连接，保证数据和控制信号能够正确传输。 - 操作步骤：详细列出了实验的准备、手动读写微程序、运行微程序、校验微程序等步骤。每一步骤都有具体的开关设置和操作流程，确保学生能够按照规定步骤完成实验。 - 通过手动设置CON单元二进制开关产生机器指令，并使用IN单元提供低、中、高8位数据写入控制存储器，完成微程序的编写和写入过程。 - 实验中的手动读写操作，涉及将开关设置在不同档位，通过操作台单元按钮和指示灯来观察和验证微代码的正确性。 - 运行微程序过程涉及对微控制器进行单拍运行和单步运行的观察，以及观察系统在不同的T节拍中的工作状态。 - 实验中的校验过程确保微程序无误地写入并正确执行，保证数据通路的准确性和操作的正确性。 #### 实验技术要点 - 掌握微程序控制器的硬件结构和工作流程。 - 理解并应用数据通路图来追踪指令执行过程中的信号流向。 - 使用微程序流程图来解析和理解微指令之间的逻辑关系。 - 学习如何编写、写入微程序，并能够使用硬件工具进行调试和校验。 #### 实验意义和应用 通过该实验，学生能够深刻理解微程序控制器在现代计算机中的重要角色，以及微指令如何控制CPU内部的操作。这不仅对理解计算机体系结构和指令集架构有着重要意义，同时为未来在硬件设计和计算机科学领域的深入学习和研究打下坚实基础。