本PDF文档为《计算机组成原理实验指南》中关于微程序控制器实验的部分,适用于西安唐都学院的教学需求,提供详细的实验步骤和指导。
本实验主要介绍微程序控制器的基本原理及其组成结构。作为计算机组成原理中的一个关键组件,微程序控制器负责将机器指令转换成一系列可以控制硬件逻辑部件工作的微命令序列,并执行相应的操作。
其基本任务是完成当前指令的翻译和执行,即把当前指令的功能转化为可由硬件实现的操作步骤——数据传输及各种处理活动。通过编码形式表示这些操作集合(称为微指令),使得它们类似于机器代码的形式得以呈现并被理解为控制各部件动作的具体命令序列。
该控制器主要包含以下部分:控制存储器、微命令寄存器、微地址寄存器以及时序单元等。其中,控制存储器用于保存执行程序所需的所有微指令;微命令寄存器负责储存当前正在执行的单条微指令内容;而6位宽的微地址寄存器则用来记录下一条待读取和执行的微指令的位置信息;最后,时序单元提供必要的时间信号以确保各操作按预定顺序顺利进行。
实验中所用到的具体硬件包括三片2816型E2PROM芯片(具备断电保存数据的能力)、两组及一组触发器用于构建微命令和地址寄存器、以及一些正向触发的双D触发器构成时序单元。此外,还有一个位于平台右上方的编程开关,支持编程、校验与运行三种模式切换。
当设置为“编程”状态时,可以按照特定格式将二进制形式的微指令写入控制存储区域;在“校验”状态下,则能够检验已存数据是否准确无误;而在正常操作(即运行)期间,系统会根据给定入口地址自动执行相应的微程序流程。
此外,实验设计还涵盖了时序控制、指令译码原理以及数据通路的设计等内容。通过四条预设的机器指令——ADD, IN, OUT 和 HLT ——来演示整个系统的运作机制,并提供详细的微程序流程图和二进制代码表以供参考学习。
综上所述,该实验全面介绍了微程序控制器的基本概念、组成结构及其设计实现过程。