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上海大学计算机学院
评分《计算机组成原理实验实验》报告3
评
分
实验名称:微指令系统实验
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。
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。
A
A0A1A
c23c16c
μPC7μPC6μPC5μPC4μPC3μPC2μPC1μPC0
XRD
EMWR
EMRD
PCOE
EMEN
IREN
EINT
ELP
MAREN
MAROE
OUTEN
STEN
RRD
RWR
CN
FEN
X2
X1
X0
WEN
AEN
S2
S1
S0
Vcc手动
A0A1A
A0A1A
6116
RAM
×3
程序控制
实验内容
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。
实验过程及现象
实验一:
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。
00H:CBFFFFH=110010101111111111111111,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。
11H:EFFE90H=111011111111111010010000,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:c2c1c
“左移一位的值送数据总线”对应的控制总线编码为:c7c6c
“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=111111111101111011011110=FFDEDEH
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。
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FFFFFF指令。用LS键返回00H地址,给00H和01H地址打入FFFFFFH。
给02H地址打入FFDEDEH。
再次观察00H、01H、02H地址中的微指令。确定修改成功。
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:c2c1c
“左移一位的值送数据总线”对应的控制总线编码为:c7c6c
“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=111111111111101111011000=FFFAD8H。
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FFFFFFH。
3.给06H地址打入FFFAD8H。
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。
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。
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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