实验三控制器实验

实验三控制器实验第一页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器的组成程序计数器PC用于存放下一条指令的存储单元地址，它具有自动增量计数的功能指令寄存器IR用于存放正在执行或即将执行的指令指令译码器ID用于对IR中的指令进行译码，以确定IR中存放的是哪一条指令控制电路时序发生器负责产生时序脉冲信号在时序脉冲的同步下对有关的部件发出操作控制命令，以控制各个部件的动作中断处理及总线仲裁控制机构第二页，共十九页，2022年，8月28日实验三时序控制信号CPU的工作过程就是执行指令的过程。指令是由一系列基本操作，即微操作组成指令中所包含的微操作要遵循一个时间表，即指令的时序(相当于作息时间表)指令时序的控制方式：控制器的重要功能是进行指令的时序控制指令中每个微操作要由对应的时序信号激发(启动)基本控制方式有同步和异步两种第三页，共十九页，2022年，8月28日实验三时序控制方式同步控制：以时定序.每条指令和每个微操作的执行,都由时序信号(即CPU的基准时钟)来控制,一旦时序结束,操作也结束异步控制：以序定时.没有基准的时钟信号.一个微操作是用前一个微操作的结束信号启动的联合控制：是同、异步两种方式的结合,即把大部分操作安排在固定的机器周期,对某些时间难以确定的操作用应答方式进行对各种不同指令的微操作实行大部分统一,小部分区别对待的办法例如,对公共的取指操作用同步方式,对I/O操作用异步方式.第四页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验微命令（微信号）直接作用于控制电路的控制命令微操作

CPU在执行指令中，由微命令控制实现的最基本操作送指令地址、取指、读指令、译码、送操作数地址、取操作数、运算、写回结果等微操作是指令执行部件接受微命令后进行的操作微周期读取一条微指令并完成相应微操作所用时间，通常为一个时钟周期第五页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验微指令一个微周期所需的微命令集，二进制编码同时发出的控制信号所执行的一组微操作加法指令的执行可分为：取指、计算地址、取操作数和加法运算四步，每一步都由一组微操作实现。微程序若干条微指令的有序序列第六页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验一段程序由一组指令组成一条指令由一个微程序实现一条微程序由一组微指令实现一条微指令由一组微操作实现第七页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验实验目的：时序发生器组成原理微程序控制器组成原理微程序编写格式和运行实验原理：微程序控制器基本功能时序控制电路的工作方式和使用方法微程序控制电路状态微指令24位格式第八页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验时序波形第九页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验微指令格式：24位字长UA5~UA0为6位的后继地址.A,B,C为三个译码字段242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0第十页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验A字段151413选择000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARB字段C字段121110选择000001RS–B010RD–B011RI–B100299–B101ALU–B110PC–B987选择000001P(1)010P(2)011P(3)100P(4)101AR110LDPC第十一页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验A字段151413选择000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARLDR0=LDRi·(I1·I0=00),R0接收BUS数据

LDR1=LDRi·(I1·I0=01),R1接收BUS数据

LDR2=LDRi·(I1·I0=10),R2接收BUS数据LDDR1是运算单元的第一操作数存储单元DR1接收BUS数据LDDR2是运算单元的第二操作数存储单元DR2接收BUS数据LDIR是指令寄存器接收BUS数据LOAD+LDPC是PC接收BUS的数据LDPCPC增1LDAR是BUS送地址到地址寄存器AR第十二页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验C字段中的P(1)~P(4)为测试字，用于产生微地址分支987选择000001P(1)010P(2)011P(3)100P(4)101AR110LDPC第十三页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验A9A8=00时,Y0=0

A9A8=01时,Y1=0

A9A8=10时,Y2=0

A9A8=11时,Y3=0第十四页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验实验3接线图第十五页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验实验步骤：对照微程序流程图和二进制代码表，理解微程序的编写格式连接实验线路观测并控制时序信号在“PROG”模式下写入微代码在“READ”模式下校验微代码在“RUN”模式下运行微代码（单步/连续）强置SE1~SE6端人为设置分支地址第十六页，共十九页，2022年，8月28日实验三控制器实验微程序流程图1第十七页，共十九页，2022年，8月28日