組成原理實(shí)驗(yàn)課件微程序控制器

實(shí)驗(yàn)四：微程序控制器實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^看懂教學(xué)計(jì)算機(jī)中已經(jīng)設(shè)計(jì)好并正常運(yùn)行的數(shù)條基本指令（例如:ADD、MVRR、RET等指令）的功能、格式和執(zhí)行流程，然后自己設(shè)計(jì)幾條指令的功能、格式和執(zhí)行流程，并在教學(xué)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)、調(diào)試正確。其最終要達(dá)到的目的是：深入理解計(jì)算機(jī)微程序控制器的組成和運(yùn)行原理；深入地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)各類典型指令的執(zhí)行流程；對(duì)指令格式、尋址方式、指令系統(tǒng)、指令分類等建立具體的總體概念；學(xué)習(xí)微程序控制器的設(shè)計(jì)過程和相關(guān)技術(shù)。3

微程序控制的基本思想就是按照設(shè)計(jì)解題程序的思路，把操作控制信號(hào)編成微指令，并將微指令代碼存放到微程序控制存儲(chǔ)器中，當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí)，一條一條地讀出這些微指令，產(chǎn)生計(jì)算機(jī)所需要的各種操作控制信號(hào)，使相應(yīng)部件執(zhí)行規(guī)定的操作。實(shí)驗(yàn)原理44

實(shí)驗(yàn)原理用多條微指令“解釋執(zhí)行”每一條機(jī)器指令的整個(gè)執(zhí)行過程；每條指令的一個(gè)執(zhí)行步驟用一條微指令來實(shí)現(xiàn)。微指令需要具備如下兩項(xiàng)功能：提供一條機(jī)器指令的一個(gè)執(zhí)行步驟所需要的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)該執(zhí)行步驟的操作功能；提供下一條待用微指令的地址，以便自動(dòng)有序地讀出各條微指令，解決指令各執(zhí)行步驟之間正確的銜接關(guān)系。下地址字段控制命令字段微指令格式55控制存儲(chǔ)器(存放微程序)微指令字微指令寄存器下地址邏輯控存地址下地址字段微命令字段指令寄存器IR程序計(jì)數(shù)器PC影射

指令操作碼條件信號(hào)Clock微命令(控制信號(hào))①③②④全部微指令的集合構(gòu)成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的完整的微程序，保存在控制存儲(chǔ)器中。6微程序控制器的基本組成①程序計(jì)數(shù)器PC

存放指令地址，有增量或接收新值的功能②指令寄存器IR

存放指令內(nèi)容：包括指令操作碼與操作數(shù)地址兩部分③微指令下地址邏輯

形成并提供出讀控制存儲(chǔ)器要使用的微指令的地址。④控制存儲(chǔ)器和微指令寄存器控制存儲(chǔ)器用于保存由全部微指令構(gòu)成的微程序，讀控制存儲(chǔ)器得到的微指令將首先存入微指令寄存器，之后才能送到各被控制部件。7控制存儲(chǔ)器映射IRPC接口輸出設(shè)備主存儲(chǔ)器運(yùn)算器部件下地址邏輯啟停地址寄存器數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線….控制條件微指令寄存器主振選用微程序控制器的教學(xué)機(jī)組成接口輸入設(shè)備微命令下地址8TH-union教學(xué)計(jì)算機(jī)微程序控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)程序計(jì)數(shù)器PC當(dāng)前微地址寄存器指示燈9控制存儲(chǔ)器

控制存儲(chǔ)器字長(zhǎng)48位，用于存放教學(xué)機(jī)的微程序。2片58C65芯片用來存放8位的微下地址信息和8位的命令碼和條件碼，32位的控制信息存放在MACH芯片內(nèi)。全部基本指令的微程序已存放在里面。微下地址（8位）CISCC

（8位）MRWI210I87

（8位）I6I543B口（8位）A口SSTSSH

（8位）SCIDC2DC1

（8位）10微指令寄存器

微指令寄存器用于存放處在運(yùn)行中的微指令的內(nèi)容。48位的微指令寄存器也被分成16位的下地址字段和32位的微命令字段。其中下地址字段選用2片由8位的D觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器芯片實(shí)現(xiàn)，32位的微命令字段在MACH芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)。11微程序定序器和配套線路

用于形成下一條微指令的地址，具體由微程序定序器Am2910、微地址映射部件和微指令轉(zhuǎn)移的條件判斷線路組成。微程序定序器Am2910微地址映射部件教學(xué)機(jī)中由1片58C65芯片實(shí)現(xiàn)，記作MAPROM。它的輸入是指令寄存器IR給出的8位指令操作碼，其輸出內(nèi)容為這條指令的對(duì)應(yīng)的微程序的段的入口地址。見48頁。微指令轉(zhuǎn)移的條件判斷線路

由1片GAL20V8實(shí)現(xiàn)。主要功能有2個(gè)：給出0值的微指令地址，完成對(duì)Am2910的初始化操作；產(chǎn)生Am2910的/CC信號(hào)。12微程序控制器RESET,START按鍵

運(yùn)行功能選擇開關(guān)單步，手撥，組合邏輯，聯(lián)機(jī)，8位連續(xù)，內(nèi)存，微程序，脫機(jī)，16位兩個(gè)12位的微型開關(guān)16位的手撥輸入開關(guān)5V電源電源開關(guān)組合邏輯控制器運(yùn)算器內(nèi)存儲(chǔ)器串口電路I8~6I5~3I2~0SSTSCISSHA口B口13/PL/MAP/VECT微堆桟指針SP5字*12位微堆桟F微程序計(jì)數(shù)器PC寄存器/計(jì)數(shù)器R/CDRFPC多路選擇器

增量器零檢測(cè)D11~D0Y11~Y0CP/FULLCI/CC/CCENI3~I0/RLD/OE出棧/入棧保持/清零裝數(shù)減量保持清零選擇R為零Am2910器件命令譯碼器14教學(xué)機(jī)中使用的4種命令碼

CI3~CI0規(guī)定功能0000(0＃)取0值為微指令地址,并初始化片內(nèi)線路0010(2＃)給出/MAP信號(hào),使D從映射部件得到0011(3＃)給出/PL信號(hào),看/CC的值1110(14＃)順序執(zhí)行,取當(dāng)前微指令地址+1為微地址Am2910提供16種(用CI3~CI0

碼區(qū)分)管理與得到微指令下地址的方式,我們僅使用其中4種,規(guī)定如下表所示。選0011碼解決微指令的條件轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移否由輸入信號(hào)/CC

決定,為低時(shí)轉(zhuǎn)移，取芯片輸入(來自微指令的下地址字段)為微地址。如何形成/CC信號(hào),是通過在微指令下地址字段設(shè)置4位SCC編碼,為每種條件轉(zhuǎn)移分配一個(gè)編碼，并通過一個(gè)電路形成/CC的值低，轉(zhuǎn)移執(zhí)行，下地址值高，順序執(zhí)行1514順序執(zhí)行/PLPCPC

非零循環(huán)零/PLPC彈出PC彈出4入棧與裝數(shù)/PLPC壓入PC壓入6讀手撥開關(guān)/VECTPCD3條件微轉(zhuǎn)移/PLPCD2功能分支/MAPDD1條件轉(zhuǎn)微子/PLPCD壓入完成R/CR/C使能/CC=高/CC=低功能內(nèi)容操作信號(hào)Y輸出堆棧Y輸出堆棧0初始化/PL0清除0清除8R/C非零減1/PLFF10微子返回/PLPCF彈出15三路轉(zhuǎn)移非零減1/PLFPC彈出

零/PLD彈出

PC彈出16確定控制器應(yīng)提供的控制信號(hào)

控制器的功能，是向計(jì)算機(jī)各個(gè)功能部件提供它們協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào)。應(yīng)該向各功能部件提供出哪一些控制信號(hào)，是由被控制部件的組成情況和運(yùn)行原理所決定的。見下頁圖，教學(xué)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路與微命令的控制作用。

確定控制器應(yīng)提供的控制信號(hào)也就是確定每一條微指令的具體內(nèi)容，確定每條微指令的每一個(gè)字段的編碼值，包括下地址字段和微命令字段的編碼值。1718

微指令中的微命令字段用于控制計(jì)算機(jī)各部件的執(zhí)行功能和動(dòng)作過程，因此又可以被劃分為多個(gè)子字段，各子字段用于不同的部件、不同的執(zhí)行功能、不同的數(shù)據(jù)選擇等，有多種的劃分和組合方式。微指令中的下地址信息字段用于提供形成下一條微指令地址的信息，每條微指令中都要有這段信息。因?yàn)樽x控制存儲(chǔ)器經(jīng)常不是按微指令的存放次序順序進(jìn)行，還要用專門的硬件(下地址邏輯)快速得到微指令地址，需要在下地址字段給出必要的信息。下面會(huì)詳細(xì)對(duì)這兩個(gè)字段的內(nèi)容組成進(jìn)行解釋。19TH-union教學(xué)機(jī)微指令字長(zhǎng)為48位微下地址CI3~0SCC3~0MRWI2~0I8~6I5~3B口A口SSTSSHSCIDC2DC1B口二選一A口二選一IR.SRIR.DR3位3位3位3位4位4位3位3位3位3位8位8位微命令字段下地址信息字段201、微指令的控制命令字段

給出計(jì)算機(jī)各功能部件協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào)，劃分成若干字段，分別用于控制各部件

控制運(yùn)算器部件

如：運(yùn)算功能，數(shù)據(jù)來源，結(jié)果處理等

控制總線、主存、I/O接口、專用寄存器接收等

如:

指出是主存讀、寫，還是I/O設(shè)備讀、寫把什么數(shù)據(jù)送到有關(guān)總線那一個(gè)專用寄存器要接收輸入

21控制器需要提供的控制信號(hào)需要提供給運(yùn)算器的控制信號(hào)數(shù)據(jù)組合（I2I1I0

）功能代碼（I5I4I3

）結(jié)果處理（I8I7I6

）

A口地址

（A3~A0）

B口地址

（B3~B0）移位輸入控制信號(hào)和最低位進(jìn)位控制信號(hào)（SSHSCI2~0）狀態(tài)寄存器接收信號(hào)（SST2~SST0）22需要特殊解決的問題A口、B口字段的兩種用法：①直接提供默認(rèn)使用的寄存器的編碼②指明需要使用指令寄存器DR、SR字段的內(nèi)容需要有控制信號(hào)區(qū)分選哪個(gè)來源PC、SP、R0的編號(hào)微下地址CI3~0SCC3~0MRWI2~0I8~6I5~3B口A口SSTSSHSCIDC2DC1B口二選一A口二選一IR.SRIR.DR用微指令中的A口、B口字段的最高一位來區(qū)分這兩種不同情況，為0時(shí)，送到運(yùn)算器的A3~A0、B3~B0這幾位控制信號(hào)來自微指令的A口、B口字段本身，為1時(shí)，來自指令寄存器的SR、DR字段。1000010110000101IR中的SR、DR編號(hào)2324給內(nèi)存和I/O接口的信號(hào)

/MIO（0：有內(nèi)存或串口讀寫,1：無）

REQ

（0：讀寫內(nèi)存操作，1：讀寫串行口）

/WE（0：寫操作錯(cuò)作，

1：讀操作操作）0

00寫內(nèi)存0

01讀內(nèi)存0

10寫串口0

11讀串口1

XX無內(nèi)存和串口的讀寫操作25對(duì)內(nèi)部總線數(shù)據(jù)來源的控制DC1編碼譯碼信號(hào)操作說明000/SWTOIB

送開關(guān)內(nèi)容到內(nèi)部總線001/RTOIB

送ALU輸出到內(nèi)部總線010/ETOIB

送IR低位字節(jié)內(nèi)容到內(nèi)部總線011/FTOIB

送程序狀態(tài)字到內(nèi)部總線100/16位機(jī)不用101/16位機(jī)不用110/INTV

送中斷向量到內(nèi)部總線111NC

無操作26對(duì)幾個(gè)特定的寄存器接收輸入的控制DC2編碼譯碼信號(hào)操作說明000NC

無寄存器接收數(shù)據(jù)001/GIR

指令寄存器接收010/16位機(jī)不用011/GAR

地址寄存器接收100/INTR

恢復(fù)原中斷優(yōu)先級(jí)101/INTN

接收新中斷優(yōu)先級(jí)110/EI

轉(zhuǎn)義用于開中斷指令111/DI

轉(zhuǎn)義用于關(guān)中斷指令27微命令字段的控制信號(hào)匯總控制運(yùn)算器I8~6,I5~3,I2~0,A3~0,B3~0,SST2~0，SSHSCI2~0共23位控制內(nèi)存或IO接口MIO，REQ，WE計(jì)3位控制內(nèi)部總線DC1_2~0計(jì)3位控制專用寄存器接收DC2_2~0計(jì)3位總合計(jì)共32

位計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者必須按照指令運(yùn)行要求，為每條微指令確定這32位控制信號(hào)的正確值，為0

還是為1，即設(shè)計(jì)每條微指令的微命令字段的內(nèi)容，這項(xiàng)工作的原理不難但卻比較繁瑣，容不得一點(diǎn)錯(cuò)誤。282、微程序控制器中的下地址邏輯29微指令轉(zhuǎn)移的條件與下地址設(shè)計(jì)8位的微下地址：給出當(dāng)前微指令之后下一條將要執(zhí)行的微指令的地址，僅當(dāng)Am2910的/PL有效時(shí)，該值才有意義。4位的Am2910的命令碼CI3~0，使用最多的是0#、2#、3#、14#這4個(gè)命令碼。4位的判斷微指令轉(zhuǎn)移條件的編碼SCC3~0，具體規(guī)定如下頁表所示。分成3個(gè)子字段，總共使用微指令中的16位。

微下地址

2910的命令碼微轉(zhuǎn)移條件8位4位4位微指令的下地址字段30SCC編碼（CI3~CI0=0011時(shí)有效）功能（下面條件滿足時(shí)，使/CC=0）0000必轉(zhuǎn)0010/INT=0時(shí)0100JRC、JRNC、JRZ、JRNZ指令指令轉(zhuǎn)移條件不成立時(shí)0101JRS、JRNS指令指令轉(zhuǎn)移條件不成立時(shí)0110IR10=0時(shí)（IN指令）0111IR8=1（PUSH、POP指令）SCC給出了轉(zhuǎn)移條件，通過/CC信號(hào)控制Am2910實(shí)現(xiàn)條件微轉(zhuǎn)移。31

可以把教學(xué)計(jì)算機(jī)中16位的微指令下地址字段的內(nèi)容歸納為如下4種形式（40頁）：16位的下地址為00E0h時(shí)，是順序執(zhí)行，即命令碼選E（1110），其它2個(gè)子字段不用，均給0值。例如用在微地址為0#、1#等許多條微指令中。（參見50頁）16位的下地址為0020h時(shí)，是實(shí)現(xiàn)按指令功能轉(zhuǎn)移，即通過指令操作碼映射出微指令地址，命令碼選2，其它2個(gè)子字段不用，均給0值。其它2個(gè)子字段只用在微地址為3#命令碼的微指令中。微指令必定轉(zhuǎn)移時(shí)，是8位的轉(zhuǎn)移地址拼接3#命令碼再拼接必轉(zhuǎn)的條件編碼0000，例如：2430h、3030h等，分別用在微地址為1E#、04#等許多條微指令中。32微指令按某一條件為真時(shí)轉(zhuǎn)移、為假時(shí)則順序執(zhí)行時(shí)，16位的3個(gè)子字段都用到了。例如1436h、1a37h等，分別用在微地址為12#、15#等微指令中。微指令轉(zhuǎn)移的判斷條件編碼已經(jīng)在40頁表4-2中給出，是否轉(zhuǎn)移是由SCC_GAL向Am2910提供一個(gè)/CC信號(hào)決定的，/CC為低時(shí)轉(zhuǎn)移，/CC為高時(shí)則順序執(zhí)行。33匯總教學(xué)機(jī)微程序控制器設(shè)計(jì)的主要步驟劃分指令的執(zhí)行步驟，按照指令組劃分執(zhí)行步驟。見44頁～46頁。分配每一條微指令在控制存儲(chǔ)器中的單元地址。見47頁～48頁。確定每一條微指令的具體內(nèi)容。參見51頁，基本指令微程序表。將新設(shè)計(jì)的指令的微程序裝載到控制存儲(chǔ)器中。參見60頁最下面內(nèi)容。34加電啟動(dòng)時(shí)，執(zhí)行0PC接下來的兩步，完成取指操作按指令操作碼，讀出相應(yīng)微指令按指令具體功能,再分別用1、2、3、4步完成不同指令組的中各條指令的執(zhí)行過程最后檢查中斷請(qǐng)求信號(hào)，有請(qǐng)求時(shí)則響應(yīng)中斷，否則開始下一條指令的執(zhí)行過程基本指令流程與控存單元分配方案35微程序控制器下指令執(zhí)行流程AR←PC

，PC←PC+1，讀當(dāng)前指令到IR；根據(jù)指令的操作碼，得到該指令的微程序段入口地址；讀取該指令的微指令，并送到相應(yīng)的計(jì)算機(jī)部件，完成相應(yīng)的微操作，同時(shí)，得到下一條微指令的地址；重復(fù)上一步，直到本條指令執(zhí)行完畢；判中斷標(biāo)志，如有，則進(jìn)行中斷處理；轉(zhuǎn)去執(zhí)行取指令操作的微指令，進(jìn)而執(zhí)行下一條指令。36下址CI3~0SCC3~0MRWI2~0I8~6

I5~3B口A口SSTSSHSCIDC2DC1001110000010001101000001010101000001011000001110000000100000100000000000000000001000000010000010000000100000000000000000000000指令執(zhí)行流程表舉例ADDDR,SR

MVRR

DR,SR

INIO-PORT

CALAADR

第1條微指令和第2條微指令用于完成讀取指令，具體操作功能是：PCAR，PC+1PC；PC是R5，A口和B口均選5，B口內(nèi)容+1送B口；輸出A口的內(nèi)容送AR寄存器。讀主存，讀出內(nèi)容IR;微指令都是順序執(zhí)行，故

2910選14#命令。第3條微指令按讀出的指令的操作碼，形成相應(yīng)微指令的地址，讀出該條微指令并將其寫入微指令寄存器，2910選2#命令，控制運(yùn)算器的I8~I6選001碼，保證運(yùn)算器的各寄存器內(nèi)容不變化。無存儲(chǔ)器和IO讀寫，故/MIOREQ/WE選100碼。37下址CI3~0SCC3~0MRWI2~0I8~6

I5~3B口A口SSTSSHSCIDC2DC1001110000010001101000001010101000001011000001110000000100000100000000000000000001000

0000100000100000001000000000000000000000003000110000100001011000100010000010000000000011000010010001100010001000000000000000指令執(zhí)行流程表舉例ADDDR,SR

MVRRDR,SR

INIO-PORT

CALAADR

第4條微指令和第5條微指令用于完成兩個(gè)累加器之間的相加和傳送操作。具體操作是：2累加器相加，DR+SRDR，A口和B口編碼來自指令寄存器，故SA和SB高位都給1值；下微指令轉(zhuǎn)判中斷請(qǐng)求,故

2910選3#命令且SCC為0000,必轉(zhuǎn)30。

第5條微指令，完成兩個(gè)累加器之間的數(shù)據(jù)傳送，累加器SR的內(nèi)容和0相加，存入DR寄存器中，不保存標(biāo)志位的值，故SST為000，無存儲(chǔ)器和IO讀寫。這兩條微指令內(nèi)容有些類似。38下址CI3~0SCC3~0MRWI2~0

I8~6

I5~3B口A口SSTSSHSCIDC2DC1140011011010011100100000000000000000011010300011000001111101100000000000000000000000指令執(zhí)行流程表舉例

第6、7兩條微指令完成讀串行接口，具體操作是：先送IO端口地址（在IR的低8位）到地址寄存器AR，DC1為2選IR的低8位送內(nèi)部總線，經(jīng)ALU(送出D+0)到AR（DC2為3是AR接收）；IN指令時(shí)轉(zhuǎn)14#微指令（下地址3個(gè)字段為1436）；下一微指令完成讀串口輸入到內(nèi)部總線，把D+0送到ALU并寫進(jìn)R0（B口選0000）；轉(zhuǎn)判中斷請(qǐng)求,故

CI選3#且SCC為0000,必轉(zhuǎn)30。

ADDDR,SR

MVRRDR,SR

INIO-PORT

CALAADR

39下址CI3~0SCC3~0MRWI2~0

I8~6

I5~3B口A口SSTSSHSCIDC2DC100E0432055013000E0170000000000E04331400030300220550001指令執(zhí)行流程表舉例

后4條微指令之間順序執(zhí)行，前3條的CI都是E，依次完成：1.PCAR，PC+1PC；(控制命令同讀取指令的第1步);2.讀內(nèi)存(MRW=001)送Q(D+0Q)(子程序入口)；

3.修改堆棧指針并送AR，SP-1SP,AR；SP是R4，即R4的內(nèi)容-1R4和AR(DC2為3是AR接收);4.寫斷點(diǎn)（PC的內(nèi)容）到堆棧,即A口指定的寄存器(R5)的內(nèi)容經(jīng)數(shù)據(jù)總線送到內(nèi)存并寫入；子程序的入口地址(在Q中)（Q的內(nèi)容+0）送入PC（B口指定R5）。下地址控制完成轉(zhuǎn)向判中斷請(qǐng)求的微指令的地址30處。ADDDR,SR

MVRRDR,SR

INIO-PORT

CALAADR

40確定指令功能與格式劃分指令執(zhí)行步驟設(shè)計(jì)微指令內(nèi)容分配微指令地址5.把新微指令寫入控存6.需要時(shí)修改MAPROM7.調(diào)試并且運(yùn)行教學(xué)計(jì)算機(jī)擴(kuò)展指令設(shè)計(jì)的具體過程：參見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書５４頁41

擴(kuò)展指令匯總表指令格式匯編語句操作數(shù)個(gè)數(shù)CZVS類型功能說明00100000DRSR00100001DRSR00101010DR000000101011DR000000101100DR000000101101DR0000011000000000SR01100100OFFSET01100101OFFSET0110110000000000011011010000000001101110000000000110111100000000ADCDR，SRSBBDR，SRRCLDRRCRDRASRDRNOTDRJMPRSRJRSADRJRNSADRCLCSTCEIDI2211111110000*********···*···*···****············0···1···········A組指令DR←DR+SR+CDR←DR-SR-CDR帶進(jìn)位C循環(huán)左移DR帶進(jìn)位C循環(huán)右移DR←DR算術(shù)右移DR←/DR跳轉(zhuǎn)到SR指明的地址S=1時(shí)跳轉(zhuǎn)到ADRS=0時(shí)跳轉(zhuǎn)到ADRC=0C=1開中斷，INTE←1關(guān)中斷，INTE←0111000000000SR11100100DR000011100101DRSRADR（16位）11100110DRSRADR（16位）111001110000SRADR（16位）CALRSRLDRADR，[ADR]LDRXDR，OFFSET[SR]STRXDR，OFFSET[SR]STRA[ADR]，SR12221····················C組指令調(diào)用SR指明的子程序DR←[ADR]DR←[DATA+SR][DATA+SR]←SR[ADR]←SR110111100000000IRET0····D組中斷返回注：①表中CZVS一列，*表示對(duì)應(yīng)的狀態(tài)位在該指令執(zhí)行后會(huì)被重置；·表示對(duì)應(yīng)狀態(tài)位在該指令執(zhí)行后不會(huì)被修改。42擴(kuò)展指令執(zhí)行流程圖（再參看48頁）43實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、基本實(shí)驗(yàn)：觀察各類基本指令的執(zhí)行步驟及微碼二、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)幾條教學(xué)計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展指令和實(shí)現(xiàn)其它功能的指令44實(shí)驗(yàn)步驟接通教學(xué)機(jī)電源；將教學(xué)機(jī)左下方的5個(gè)撥動(dòng)開關(guān)置為11010（單步、手動(dòng)置指令、微程序、聯(lián)機(jī)、16位）；按一下“RESET”按鍵；通過16位的數(shù)據(jù)開關(guān)SWH、SWL置入指令操作碼；在單步方式下，通過指示燈觀察各類基本指令的微碼。設(shè)計(jì)幾條指令的功能、格式和執(zhí)行流程，設(shè)計(jì)每條微指令各字段的具體編碼值，包括控制碼的各字段、下地址字段、形成下址用到的條件碼。45驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書56頁~59頁的內(nèi)容；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（1）：實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書60頁~62頁的內(nèi)容；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（2）：用微程序控制器模擬軟件進(jìn)行新指令的設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)一條除基本指令和擴(kuò)展指令以外的新指令。微程序控制器要完成的全部實(shí)驗(yàn)包括：46設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（2）47確定指令功能與格式劃分指令執(zhí)行步驟設(shè)計(jì)微指令內(nèi)容分配微指令地址5.把新微指令寫入控存6.需要時(shí)修改MAPROM7.調(diào)試并且運(yùn)行教學(xué)計(jì)算機(jī)擴(kuò)展指令設(shè)計(jì)的具體步驟：48有單字和雙字指令單字指令分為三個(gè)主要部分：

最高8位是操作碼，是固定長(zhǎng)度的操作碼,最多支持256條指令。

最低8位有多種用法：給出1或2個(gè)寄存器的編號(hào)，或輸入/輸出的端口地址，或相對(duì)轉(zhuǎn)移指令的8位的偏移量。雙字指令的第二個(gè)字的內(nèi)容可能是：立即數(shù)、直接地址、變址偏移量。

操作碼

目的寄存器源寄存器

I/O端口地址

相對(duì)轉(zhuǎn)移指令的偏移量

立即數(shù)/直接地址/變址偏移量8位4位4位

TH-union教學(xué)機(jī)的指令格式用到的尋址方式寄存器尋址寄存器間接尋址立即數(shù)尋址直接地址尋址變址尋址相對(duì)尋址堆棧尋址IO端口地址49指令格式匯編語句操作數(shù)個(gè)數(shù)CZVS指令類型功能說明00000000DRSR00000001DRSR00000010DRSR00000011DRSR00000100DRSR00000101DRSR00000110DRSR00000111DRSR00001000DR000000001001DR000000001010DR000000001011DR000001000001OFFSET01000100OFFSET01000101OFFSET01000110OFFSET01000111OFFSETADDDR，SRSUBDR，SRANDDR，SRCMPDR，SRXORDR，SRTESTDR，SRORDR，SRMVRRDR，SRDECDRINCDRSHLDRSHRDRJRADRJRCADRJRNCADRJRZADRJRNZADR22222222111111111********·*··****·*··****·*······*********···*·······················A組指令DR←DR+SRDR←DR-SRDR←DRandSRDR-SRDR←DRxorSRDRandSRDR←DRorSRDR←SRDR←DR-1DR←DR+1DR，C←DR*2DR，C←DR/2無條件跳轉(zhuǎn)到ADRC=1時(shí)跳轉(zhuǎn)到ADRC=0時(shí)跳轉(zhuǎn)到ADRZ=1時(shí)跳轉(zhuǎn)到ADRZ=0時(shí)跳轉(zhuǎn)到ADRTH-union16位機(jī)基本指令系統(tǒng)50TH-union教學(xué)機(jī)微指令字長(zhǎng)為48位微下地址CI3~0SCC3~0MRWI2~0I8~6I5~3B口A口SSTSSHSCIDC2DC1B口二選一A口二選一IR.SRIR.DR3位3位3位3位4位4位3位3位3位3位8位8位微命令字段下地址信息字段51微程序控制器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)（2）設(shè)計(jì)一條除基本指令和擴(kuò)展指令以外的新指令。要求寫出新指令的指令格式、指令的執(zhí)行步驟以及每一執(zhí)行步驟的微指令（微程序）。然后在模擬程序上實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展和調(diào)試驗(yàn)證。例如：

設(shè)計(jì)一條機(jī)器指令，該指令的功能是把用絕對(duì)地址表示的內(nèi)存單元ADDR1的內(nèi)容與內(nèi)存單元ADDR2中的內(nèi)容相加，結(jié)果存到ADDR2中。6A００ＡＤＤＲ１ＡＤＤＲ２52功能：［ＡＤＤＲ１］＋［ＡＤＤＲ２］［ＡＤＤＲ２］微程序PCAR，PC+1PC：¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨MEMAR：MEMQ：PCAR，PC+1PC：MEMAR：MEM+QQ：QMEM，CC#=0：53

PCAR，PC+1PC：MEMAR：

MEMQ：PCAR，PC+1PC：

MEMAR：

MEM+QQ：

QMEM，CC#=0：……6A0021002101………00230023…2006200720082000……21002101數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)三字長(zhǎng)指令內(nèi)存內(nèi)