實驗三控制器實驗

實驗三控制器實驗第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器的組成程序計數(shù)器PC用于存放下一條指令的存儲單元地址，它具有自動增量計數(shù)的功能指令寄存器IR用于存放正在執(zhí)行或即將執(zhí)行的指令指令譯碼器ID用于對IR中的指令進行譯碼，以確定IR中存放的是哪一條指令控制電路時序發(fā)生器負責產(chǎn)生時序脈沖信號在時序脈沖的同步下對有關(guān)的部件發(fā)出操作控制命令，以控制各個部件的動作中斷處理及總線仲裁控制機構(gòu)第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三時序控制信號CPU的工作過程就是執(zhí)行指令的過程。指令是由一系列基本操作，即微操作組成指令中所包含的微操作要遵循一個時間表，即指令的時序(相當于作息時間表)指令時序的控制方式：控制器的重要功能是進行指令的時序控制指令中每個微操作要由對應(yīng)的時序信號激發(fā)(啟動)基本控制方式有同步和異步兩種第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三時序控制方式同步控制：以時定序.每條指令和每個微操作的執(zhí)行,都由時序信號(即CPU的基準時鐘)來控制,一旦時序結(jié)束,操作也結(jié)束異步控制：以序定時.沒有基準的時鐘信號.一個微操作是用前一個微操作的結(jié)束信號啟動的聯(lián)合控制：是同、異步兩種方式的結(jié)合,即把大部分操作安排在固定的機器周期,對某些時間難以確定的操作用應(yīng)答方式進行對各種不同指令的微操作實行大部分統(tǒng)一,小部分區(qū)別對待的辦法例如,對公共的取指操作用同步方式,對I/O操作用異步方式.第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗微命令（微信號）直接作用于控制電路的控制命令微操作

CPU在執(zhí)行指令中，由微命令控制實現(xiàn)的最基本操作送指令地址、取指、讀指令、譯碼、送操作數(shù)地址、取操作數(shù)、運算、寫回結(jié)果等微操作是指令執(zhí)行部件接受微命令后進行的操作微周期讀取一條微指令并完成相應(yīng)微操作所用時間，通常為一個時鐘周期第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗微指令一個微周期所需的微命令集，二進制編碼同時發(fā)出的控制信號所執(zhí)行的一組微操作加法指令的執(zhí)行可分為：取指、計算地址、取操作數(shù)和加法運算四步，每一步都由一組微操作實現(xiàn)。微程序若干條微指令的有序序列第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗一段程序由一組指令組成一條指令由一個微程序?qū)崿F(xiàn)一條微程序由一組微指令實現(xiàn)一條微指令由一組微操作實現(xiàn)第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗實驗目的：時序發(fā)生器組成原理微程序控制器組成原理微程序編寫格式和運行實驗原理：微程序控制器基本功能時序控制電路的工作方式和使用方法微程序控制電路狀態(tài)微指令24位格式第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗時序波形第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗微指令格式：24位字長UA5~UA0為6位的后繼地址.A,B,C為三個譯碼字段242322212019181716151413121110987654321S3S2S1S0MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗A字段151413選擇000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARB字段C字段121110選擇000001RS–B010RD–B011RI–B100299–B101ALU–B110PC–B987選擇000001P(1)010P(2)011P(3)100P(4)101AR110LDPC第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗A字段151413選擇000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDARLDR0=LDRi·(I1·I0=00),R0接收BUS數(shù)據(jù)

LDR1=LDRi·(I1·I0=01),R1接收BUS數(shù)據(jù)

LDR2=LDRi·(I1·I0=10),R2接收BUS數(shù)據(jù)LDDR1是運算單元的第一操作數(shù)存儲單元DR1接收BUS數(shù)據(jù)LDDR2是運算單元的第二操作數(shù)存儲單元DR2接收BUS數(shù)據(jù)LDIR是指令寄存器接收BUS數(shù)據(jù)LOAD+LDPC是PC接收BUS的數(shù)據(jù)LDPCPC增1LDAR是BUS送地址到地址寄存器AR第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗C字段中的P(1)~P(4)為測試字，用于產(chǎn)生微地址分支987選擇000001P(1)010P(2)011P(3)100P(4)101AR110LDPC第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗A9A8=00時,Y0=0

A9A8=01時,Y1=0

A9A8=10時,Y2=0

A9A8=11時,Y3=0第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗實驗3接線圖第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗實驗步驟：對照微程序流程圖和二進制代碼表，理解微程序的編寫格式連接實驗線路觀測并控制時序信號在“PROG”模式下寫入微代碼在“READ”模式下校驗微代碼在“RUN”模式下運行微代碼（單步/連續(xù)）強置SE1~SE6端人為設(shè)置分支地址第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗三控制器實驗微程序流程圖1第17頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月實