上海大学 计算机组成原理实验 组成原理实验三.ppt

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1、计算机组成原理实验课程实验三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。教学目标1.了解译码器、微指令结构的基本工作原理。2.学习设计微指令的方法。一.背景知识（1）微指令构造①译码器：前两次实验的每一项操作都是通过人工设置电键ki的位置——Ki编码，然后给出一个CK脉冲来完成。如果有一个器件能给出对应与每个操作的ki编码，这个器件就可以代替我们来为操作译码——产生控制信号，这个器件就是指令译码器，也叫控制器。常见的控制器有两种：用组合逻辑电路实现控制信号的逻辑电路结构和用存储器实现

2、控制信号的微程序结构。前者将在《在系统编程技术及应用》课程中学习。这里学习后者。②微指令：把一个操作的控制总线编码放在一个存储单元中，同时给出调用这个单元的方法（例如：这个单元的地址），则对使用者而言，这个调用方法等价于控制总线编码本身，二者都称为微指令（不同场合具体指向不同或没有区别）。例如：在实验二的举例中有控制总线具体连线为：控制电键k9k8k7k6k4k3k2k1k0被控对象OUTENX2X1X0S2S1S0WENAEN一.背景知识（2）对于操作：“ACH送入寄存器A”有ki编码：111111110，假定将其存入一个地址

3、为F3H的随意选取的存储器单元中，且可以用“读F3”的方式取出这个内容并送上控制总线，则“读F3”和111111110是这个操作的微指令，这两个表达形式等价。③操作序列的形式化表述：同理：把操作“BDH送入寄存器W”的ki编码111111101存入随意选取的FDH地址单元；操作“A－W”的ki编码111100111存入随意选取的B2H地址单元；操作“直通门D的内容送OUT寄存器”的编码0100111111存入DCH地址单元。则实验二举例中的操作序列可以用微指令的形式符号表述为：一.背景知识（3）自然语言表述③ACH送入寄存器A。

4、④BDH送入寄存器W。⑤计算A－W。⑥D的内容送OUT。微指令表述③111111110④111111101⑤111100111⑥010011111微指令表述③读F3。④读FD。⑤读B2。⑥读DC。或④实验箱的微指令系统：制造厂的工程师根据这个实验箱的功能、部件数量、必须的基本操作等要求，给它安排了24条控制线——控制总线宽度为24。相应地，每条微指令有24位、微程序存储器的每个地址也必须是24位的存储单元。于是厂家把3片8位存储器的对应地址并接在一起，构成一个24位的存储器。具体连接见下图1。于是，每选中一个地址，就有24位控制

5、信号送上控制总线。一.背景知识（4）A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10CED7D6D5D4D3D2D1D0Wc23c16c15c8c7C0μPC7μPC6μPC5μPC4μPC3μPC2μPC1μPC0XRDEMWREMRDPCOEEMENIRENEINTELPMARENMAROEOUTENSTENRRDRWRCNFENX2X1X0WENAENS2S1S0Vcc手动A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10CED7D6D5D4D3D2D1D0WA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10CED7D6D5D4D3

6、D2D1D0W6116RAM×3程序控制图1图1中，系统用了8条地址线，故最多可以放256条微指令。这个计算机实际上只有36条微指令。它们散布在这256个地址中，散布规律待下次课介绍。图1中3个6116的“写使能”端由两种控制方式，在手动方式下，它们都接Vcc，所以不能写入，这意味着不能在手动方式下编写微指令；在程序（自动）方式下，由程序控制，可以写入数据——编制微指令。开机时系统自动写入厂家编制的微指令系统。一.背景知识（5）A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10CED7D6D5D4D3D2D1D0Wc23c16c15

7、c8c7C0μPC7μPC6μPC5μPC4μPC3μPC2μPC1μPC0XRDEMWREMRDPCOEEMENIRENEINTELPMARENMAROEOUTENSTENRRDRWRCNFENX2X1X0WENAENS2S1S0Vcc手动A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10CED7D6D5D4D3D2D1D0WA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10CED7D6D5D4D3D2D1D0W6116RAM×3程序控制序号微指令地址序号微指令地址序号微指令地址1234567891011127fbff7b7bf9fc

8、6ffffc77fffc7fbffc7ffefc7fff7cbffffcbffffd6bfffd7bfefd7bff79189a4948c2c7c03ebe6575131415161718192021222324ef7f7ffcff5ffeff3ffeff5ff