《计算机组成原理实验 控制器.ppt》会员可以在线阅读，更多相关的计算机组成原理实验 控制器.ppt(40页收藏版)请在人文库网上搜索。
1.控制器是用于控制、指挥程序和数据的输入、操作和处理操作结果的部件。控制器的设计可分为组合逻辑设计和微程序设计。 本实验将通过编制、安装和调试微程序来完成机器指令的执行。,实验四 掌握微程序控制器的组成原理。 掌握机器指令与微指令的关系。 编制、装入、调整学习微程序 试试基本方法。,根据数据通路框图(图2-5-1)和微控制器原理图(图1-2-12(a))、微程序流程图(图2-5-2)、机器指令程序(表2-5-1)、微指令格式(表2-5-2)，用微指令序列实现给定的六个机器指令IN、ADD、MOV、OUT、JMP。,实验原理、机器指令与微程序的关系 一条。
2.机器指令对应微程序。 微程序由几个微指令组成，用于完成机器指令规定的功能。 微指令由某些功能的微操作组成，可以在同一节拍中完成。 指示译码要做什么 找到微程序的入口地址，指示输入格式 机器指令地址及代码 输入格式： PXX XX 程序地址 机器代码 微程序地址和微码 输入格式： MXX XX XX XX XX 微程序地址 32位微指令代码、单字节指令、机器指令格式、寄存器：输入LDR0 输出用CBA,例:ADD R0，R1 0110 0 1 0 0 ADD R1，R2 0110 1 0 0 1,A字段、操作码、源寄存器、目的寄存器、操作码 参与译码，指出源寄存器，指出目的寄存器。
3.机器指令格式，双字节指令，其中一个地址在第二字节，没有任何寄存器代码(一般写为零)。,双字节指令(格式1)、双字节指令(格式2)、机器指令格式、第二字节一个地址、寄存器另一个地址、 选择总线数据Rd,即CBA=101,R二是变址寄存器，机器指令格式，第一字节 第二字节，地址 操作码 源 目的,IN R0，SW MOV R1,#XXH ADD R1，R0 MOV addr，R1 OUT LED，addr JMP 00,开关数据R0,立即数IMMR1,R0 R1R1,R1 addr,(addr)LED,00PC,00 01 03 04 06 不能与程序地址重叠，微指令格式，LD。
4、R0:将总线数据写入目的寄存器； LDIR：将总线数据写入指令寄存器； LOAD，LDPC：LOAD=1、LDPC=1.写入总线数据PC； LOAD=0、LDPC=1、CBA=001，PC 1PC； UA5 、UA4、 UA3、UA2、 UA1 、 UA0:微指令后续地址。,B字段，微指令格式，UA0-UA5为6位后续微地址(注:其微地址的排列顺序为前低后高)。 C、B、A 决定总线上的信息来源为A字段。 PX3、PX2、PX1为 B其功能是： 1. 将微程序转移到相应的微地址入口，并根据机器指令和相应的微代码进行翻译； 2. 根据Z和CY标识产生相应的后续微地址。 本实验采用复杂模型机。
5.方法(控制06单元的最高字节不能为40H)。,微指令格式,P(X)：识别哪些操作，如何确定地址 基地址：UA5-UA0 P(1):测试第一字节高4位。 实际有效地址为E=第一字节基地址 高4位(基地址低4位必须是0)。 例:UA5UA0为20，第一字节84 10000100 E=208=28、微指令格式，P(2):测试第一字节的3、2位。 实际有效地址为E=基地址第一字节3、2位(基地址低2位为0)。 例:UA5UA0为1C，第一字节84 10000100 E=1C01=1D,微指令格式，P(3):测试进位(CY)和结果为零(Z)标志。 两个标志都是0，微指令的下地址是UA5U。
6、A0,两标志 之一为1时,下地址为将UA4置1后的下地址.也就是说，测试(P3)微指令下地址UA4必须是0。 例: UA5UA0为0A 满足条件：E=1A 不符合条件：E=0A 如果不使用基地址，必须写一个空操作。例：M10 00 00 00 80、微指令格式，UA5 4 3 2 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0.未定义(12，17，19-19F),操作微程序，NOP(10),IN(11),ADD(16),MOV(13),OUT(18),JMP(15),01,10 0,NOP,10 1,SWRD,10 6,01,04,(DR1) (DR2)RD。
7、,03,RSDR2,RDDR1,10 3,PCAR PC 1,05,RSRAM,07,RAMAR,0A,10 8,0B,RAMLED,RAMAR,09,RAMPC,10 5,NOP,02，01，00，微程序流程图NOP,PCAR PC 1,RAMIR,P(1),MOV(14),08,(AR)RD,10 4,PCAR PC 1,PCAR PC 1,PCAR PC 1、实验连线图、实验步骤，按图2-5-3连接相关实验电路。 在模型机状态下设置实验设备，点击桌面 图标启动DAIS并选择系统软件：串口为COM1.波特率为9600；操作模式为微操作；连接硬件实验系统进入主界面。 在模型机状态下设置实验设备，点击桌面 图标启动DAIS并选择系统软件：串口为COM1.波特率为9600；操作模式为微操作；连接硬件实验系统进入主界面。 在编辑状。
8.将机器代码和相应的微指令码依次输入，保存并装载到实验设备的控制和内存中。,用微单步运行微指令程序，对照微程序流程图，观察实验设备平台上的相关寄存器当前状态及微地址指示灯是否和其流程图中表示的一致。检查、操作、记录和比较调试后的结果是否与预测值一致。 注：在操作过程中不要同时打开多个主界面窗口。,81、02、00、00、1、1、1、11的实验步骤SWRD,80,00,00,00,1,10NOP,80,00,00,00,06,设置复杂模型机,05,04,03,0A,10、80、00、1、1、1、1、02RAMIR,40、60、00、20、1、1、1、1、01PCAR, PC。
9、 1,80,00,00,00,1,00NOP,3区、2区、1区、0区、0、1、微指令后续地址(基地址)、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、16、17、19、19、21、22、23、24、25SW-B,PX1,UA5,UA4,UA3,UA2,UA1,UA0,WE,LDR0,LDDR1,LDDR2,LDIR,LDPC,LDAR,PX2,S3,S2,S1,S0,M,CN,LOAD,CE,A8,A9,PX3,保留字,AR,A,B,C,控 制 信 号码，微指令代码 16进制，3区，2区，1区，0区，区号，微操作，设计例子:IN R1，SW,Dais。
10、-CMH 实验设备位置图，SW,地址总线，内存，锁定输出，DR2,DR1,299,R0,R1,R2,指令寄存器IR,程序计数器PC,控存,ALU,自定义指令系统的设计与实现，数据总线、微地址、复位、微单步，以下十组机器用复杂模型机完成 序列中每个指令的微程序设计 (选其中之 一)达到可以程单步运行的状态 。,实验内容，实验目的，综合运用计算机原理和汇编知识，结合前五个实验内容。,实验内容，实验目的，综合运用计算机原理和汇编知识，结合前五个实验内容。设计微程序以实现主题规定的指令。,1. MOV R0，XXH MOVR1，10H ADD R0，R1 JCZL1；相对寻址 MOV11H，R0 L1: HLT,综合设计题目，综合设计题目，2.MOV 。
11、R1，12H MOV10H，R1 CLRR1 ADDR1，10H INC10H ADDR1，10H HLT,3.MOV R2，XXH SUBR2，11H RLCR2 MOV 20H，R2 HLT,综合设计题目，MOV R0，#0 MOV R2，#20H MOV R1，#0FBH L5: ADD R0，R2 8；变址寻址 INC R2 INCR1 JCZL6 ；相对寻址 JMP L5；直接寻址 L6:HLT,4. 求28H对于连续五个存储单元的起始地址，结果是R0中(5个数的和不超过255)。,综合设计题目，IN R0，SW IN R1，SW ADDR0，R1 JCZ L七、相对寻址。
12、 MOV R2，#0FFH JMPL8；直接寻址 L7:MOV R2，#0 L8:OUT R0 HLT,缓冲输出显示从开关输入两个数求和， 和大于255在R2中计作“0FFH否则计入0。,综合设计题目，CLR R2 MOVR1，20H MOV 10H， R1 MOV R1， 10H CMP R1， #80H ；比较 JZC L4 ；相对寻址 MOV R2， #0FFH L4: HLT0903107,6.测试20H单元中的数据，如果为80H，将FF写入R2中；如果80h，将00写入R2中。,7.双字节加法：自定数据和R2，R1，R0中。,7.双字节加法：自定数据和R2，R1，R0中。 MOV R2，#0 MO。
13、V R0，#data1L MOV R1，#data1H ADD R0，#data2L ADC R1，#data2H ADC R2，#0 HLT 综合设计题目，MOV R1，R0 AND R0，#0FH ADD R0，#30H AND R1，#0F0H ROR R1 ；向右移动一个循环 ROR R1 ROR R1 ROR R1 ADD R1，30H HLT0903105,8.将R0中压缩BCD码转换为ASCII码，结果 存放在R1，R0中。,9.综合设计题目.MOVSP，#0FFH INR2，SW PUSH R2 INR2，SW OUTR2， PULLR2， OUTR2， HLT，,。
14.综合设计题目，10.MOVSP，#0FFH INR1，SW CALLA1 OUTR1，LED HLT A1:COMR1 RET综合设计题目，MOVR1，R0ANDR0，#0FHANDR1，#0F0HXCHDR1 ；半字交换ROLR1 ADDR0，R1ROLR1 ROL R1 ADDR0，R1HLT0903202,11.将R0中的压缩BCD代码转换为16进制数， 结果在R1,R0中。,要求：JCZ-128偏移地址127 。,要求：JCZ-128偏移地址127 。其他指令的搜索方式和两个加数的输入方式都是自定的。,12. 编写一段程序：求两个数的和，结果为“0”或有进位停机,否则将结果从8255的PB口。
15.输出显示。,综合设计题目，操作时观察实验台各点数据，不要看屏幕显示。 程序装载后，微控制器显示不正确 原因：1. 假如全是零，M写字母00O”了； 2. 如果部分为零，微码的0写成字母O”了； 基地址V指令总是高三，而不是高四 原因：M最高字节不能是4006H。 微指程序调试正确后，可以微单步运行 单步”运行 原因：指令译码基地址缺乏空操作；根据所选主题绘制所有指令的微程序流程图，常见问题和解决方案，预览要求。 用铅笔填写设计好的微指令2-6-1。 将您选择的机器指令程序和您自己设计的微程序制作成电子版本，并将其带到实验室。请在每个指令后面加注释。,实验要求，在机器上调试微程序可以实现 标题规定的程序在程序单步状态下正确运行。将成的实验结果填入表2-6-2。 完成实验报告(写出调试小结：在实验中遇到的问题、解决的方法及相关的讨论等)。,寻址方式,寄存器寻址：操作数包含在指令指出的寄存器中。 直接寻址：操作数的地址包含在指令中。 间接寻址：操作数的地址的地址包含在指令中 相对寻址：指令中的地址是以PC为基址的相对量。 变址寻址：指令中的地址是以变址寄存器为基址 的偏移量。 立即寻址：操作数包含在指令中。,附录。