微程序控制器的机组实验

简介：
本实验旨在通过构建和操作微程序控制器，使学生理解微程序控制的概念及其在计算机系统中的应用。参与者将设计并执行一系列实验任务，以增强对硬件与软件接口的理解。 ### 机组微程序控制器实验知识点总结 #### 一、实验目的 本实验旨在通过实际操作加深学生对于微程序控制器的理解，并实现以下目标： 1. **理解基本构成及其工作原理**：学习如何利用微程序来控制计算机硬件组件的工作流程。 2. **掌握各组成部分的相互联系**：熟悉并了解计算机系统内部各个部件之间的协同工作机制。 3. **掌握执行过程及设计方法**：深入理解静态和动态微程序的区别，并能根据特定需求设计相应的微程序。 4. **进一步学习指令执行机制**：通过具体的指令实践，加深对计算机运行原理的理解。 #### 二、实验内容 本次实验的核心任务是设计一条用于内存中某个单元的内容进行半字交换（即高低位字节互换）的指令，并将结果存储在DR寄存器中。此外还包括一个更复杂的条件跳转指令的设计。 1. **半字交换指令设计** - **格式**：`D4 DR X ADDR` - 其中，ADDR表示内存地址；DR代表数据寄存器； - 功能描述：读取指定单元的内容并进行半字交换后存储到DR寄存器内。 - 设计思路： 1. 首先将目标地址单元内容读入临时寄存器Q中。 2. 使用联合左移指令实现高低位互换。 3. 将处理后的结果写回DR寄存器。 2. **条件跳转指令设计** - **格式**：`D7 DR SR OFFSET ADDR` - 其中，DR、SR分别表示两个数据寄存器；OFFSET为偏移量；ADDR为内存地址。 - 功能描述：根据比较结果决定下一步的执行路径。 如果 `DR >= SR` ，则跳转至“OFFSET + IP → PC”位置； 若否则直接跳到指定地址 “ADDR → PC” 。 #### 三、实验器材 - TEC-2实验计算机 - 计算机 #### 四、实验步骤 1. **微程序设计**：根据上述思路编写相应的微程序。 2. **加载微码**：将编写的微程序载入到控制器的存储器中。 3. **运行测试程序**：通过特定的测试用例验证指令功能是否正确实现。 4. **观察并记录结果**：确保每个步骤都按预期执行，并详细记录下实验过程中的所有数据和发现。 #### 五、加载微码至微控存 具体操作如下： - 设定起始地址（如`900H`）作为微程序在内存里的存储位置。 - 编写代码段，将设计好的微程序载入到控制器的相应区域中。 #### 六、运行测试用例 1. **初始化寄存器值**：设置初始状态以供实验使用。 2. **执行指令**：根据格式输入所需的参数来执行相应的操作。 3. **查看结果**：通过观察输出数据验证每个步骤是否按预期完成工作。 #### 七、结论 此次实验不仅加深了对微程序控制器的理解，还掌握了设计基本方法和技术要点。同时，在实际的设计与调试过程中增强了问题解决能力，这对后续的学习和研究具有重要意义。