【机组】微程序控制单元实验的解密与实战

🌺一、 实验目的

1. 熟悉微程序控制器的原理；
2. 熟悉微程序控制单元的构成；
3. 掌握设置微地址与微指令输出的方法。

🌼二、 实验内容

1. 微地址打入操作；
2. 微地址+1操作。

🌻三、 实验详情

实验1：微地址打入操作

● 按启停单元中的停止按键，使实验平台处于停机状态，此时微地址寄存器被清零。

● 按启停单元中的运行按键，使实验平台处于运行状态。此时微程序存储器为读状态，微地址寄存器（74LS161）确定了当前微程序存储器的地址，并且输出24位微操作（M0~M23）。

● 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在MOCK上产生一个上升沿，把当前微程序存储器输出的微指令打入微指令锁存器。可在右上的微指令指示灯显示出当前微指令，应为11H，11H，11H。

● 置MLD=0，微代码的地址MD0~MD7（对应二进制开关H0~H7）为05H （对应开关如下表）。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在MCK上产生一个上升沿，把MD0~MD7打入74LS161，微地址显示灯MA0~MA7将显示05H，微程序存储器把05H单元的内容输出。

● 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在MOCK上产生一个上升沿的脉冲，把当前微指令打入微指令锁存器，在右板上的微指令指示灯应显示55H，55H，55H。

注意：微代码由3片74LS374作为微指令锁存器，它的OE端已经接地，只要MOCK端上有上升沿，即可锁存并输出微代码。

实验2：微地址+1操作

● 置MLD=1。

● 按启停单元中的运行按键，使实验平台处于运行状态。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在MCK上产生一个上升沿，微地址寄存器自动加1。若原来微地址寄存器的值为05H，那么当前的微地址显示灯MA0~MA7将显示06H，同时微程序存储器输出06H单元中的内容。

● 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在MOCK上产生一个上升沿，将微程序存储器的输出的微指令，打入微指令锁存器并输出，在CPT-B板上的微指令指示灯应显示66H，66H，66H。

🍀四、 实验步骤

实验1 微地址打入操作

（1）step1：由于此次实验涉及到使用键盘输入数据，需提前参考第四章掌握键入数据的相关操作流程。在此次实验中，MLD为置微地址的控制信号，MCK为工作脉冲，且当MLD=0、MCK有上升沿，可将MD0-MD7的值作为微程序的地址打入微程序控制器。当MLD=1、MCK有上升沿，微程序计数器自动加1.

控制信号说明如下。

（2）step2：按停止按钮，机箱停机将CY清零，再按运行键。二进制开关H0至H7作为地址输入，置55H（对应开关如下）。将MD0-MD7、MLD接入二进制开关，MCK、MOCK分别接入脉冲单元上的PLS1与PLS2，详细连接如下.

将实验箱平台置停机状态，通过键盘键入微程序存储器，在微地址0H中输入11H、11H、11H三个字节，在05H输入55H、55H、55H三个字节，在06H输入66H、66H、66H三个字节.

（3）step3：使实验平台处于运行状态，按下机箱的PLS2脉冲按键，在MOCK产生上升沿，此时微指令指示灯显示当前微指令为11H。

置各数据输入如下.

按下机箱的PLS1脉冲按键，在MCK产生上升沿，此时微指令指示灯显示当前微指令为05H。再次按下机箱的PLS2脉冲按键，在MOCK产生上升沿，此时微指令指示灯显示为55H、55H、55H。

实验2 微地址+1操作

（1）step1：使实验平台处于运行状态使实验平台处于运行状态，置MLD=1。按下机箱的PLS1脉冲按键，在MCK产生上升沿，微指令存储器自动加1，指示灯显示当前微指令为05H+1为06H. 再次按下机箱的PLS2脉冲按键，在MOCK产生上升沿，此时微指令指示灯显示为66H、66H、66H。

置各数据输入如下.

🌿五、 实验结果

实验1 微地址打入操作

键入数据00H

键入数据05H

键入数据06H

实验一显示三个11H

实验一显示三个55H

实验2 微地址+1操作

实验二显示三个66H

🌷六、 实验体会

1. 熟悉微程序控制器原理：
   • 通过实验操作和结果分析，您成功地熟悉了微程序控制器的原理。
   • 您掌握了微程序控制单元的构成，了解了微地址与微指令输出的设置方法。
2. 键入数据的挑战与解决：
   • 实验1和实验2涉及键入数据，这在之前的实验中并未涉及，因此您参考第四章花费了较多时间。
   • 在阅读第四章后，您发现可以使用Tap键切换不同的字节，这一发现帮助您迅速解决了键入数据的问题。
3. 微程序寄存器操作和问题解决：
   • 在进行微程序寄存器的写入操作时，您通过写入方式查看是否写入成功，这是一种有效的方法。
   • 遇到读出方面的问题，您重新实验了三次，确保不是由于粗心导致。尽管其中一个指示灯坏了未显示，但其余灯均显示正确，最终您成功解决了这个问题。

📝总结

计算机组成原理领域就像一片广袤而未被完全探索的技术海洋，邀请你勇敢踏足数字世界和计算机组成原理的神秘领域。这是一场结合创造力和技术挑战的学习之旅，从基础概念到硬件实现，逐步揭示更深层次的计算机结构、指令集架构和系统设计的奥秘。渴望挑战计算机组成原理的学习路径和掌握计算机硬件的技能？不妨点击下方链接，一同探讨更多数字技术的奇迹吧。