实验三 微程序控制器实验
一.实验目的与要求：
实验目的：
1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形；
2.掌握微程序控制器的功能，组成知识；
3.掌握微指令格式和各字段功能；
4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。
实验要求：
1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；
2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲Ф周期。按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。
二.实验方案：
按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。
1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的
方法如下：
(1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为 “EXEC”状态 （向上拨）。
(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。
(3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。
（4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。
（5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。
（6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形；
（7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。
（8）将红探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。
（9）将红探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。
2.观察微程序控制器的工作原理：计算机的工作原理
1关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线；
2编程写入E2PROM 2816
A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；
B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；
C.在右上角的SWITCH UNIT中UA5-UA0开关上置表3.2中某个要写的微地址；
D.在MK24-MK1开关上置表3.2中要写的微地址后面的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关置为1时灯亮，为0时灯灭；
E.启动时序电路，即将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中；
F.重复C-E步骤，将表3.2的每一行写入E2PROM 2816。
3校验
A.将编程开关置为READ（校验）状态；
B.保持STEP,STOP,CLR开关状态不变，将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；
C.在开关UA5-UA0上按表3.2置好要读的某个微地址；
D.按动START键，启动时序电路，就能读出微代码，观察显示灯MD24-MD1的状态，检查读出的微代码是否与已经写入的相同，若不同，将开关置于PROM编程状态，重新执行；
E.重复C-D步骤，将表3.2的每一行从E2PROM 2816读出来。
练习二：步运行五条机器指令。
1、将编程开关置于“RUN”状态；
2、实验仪的“STEP”及”STOP”开关保持原状，即STEP置为“STEP”状态，STOP置为”RUN”状态，“SWITCH UNIT”中CLR开关置为1状态；
3、实验仪的“SW-BUS”置为0，左下方开关D5-D0置为“111111”，D7和D6开关任意，（置0或者1都可以）
4、将清零开关CLR从高拔到低，再从低拔到高，即将开关CLR置1→0→1，可以发现后续微地址UA5-UA0灯变为000000，000000是微指令运行启始地址；
5、接着按动一下“START”键，UA5-UA0灯会变为010000，这是在读00（八进制）条微指令，给出了下一条要读的微指令是10（八进制）；
6、在UA5-UA0灯变为010000时，可通过实验仪左下方开关D7-D0人为强置设置分支地址，将D5-D0置“111111”→“111100”→“111111”，可以发现UA5-UA0灯从010000变为010011，这表示下一个要读的微指令从010000修改为了010011；
7、在UA5-UA0灯为010011时，也就是23（八进制）时，对微程序流程图，按动一下“START”键，UA5-UA0灯会变为000001，也就是01（八进制），表示读出了23条微指令，给出了下一条要读的是01条微指令；
8、在UA5-UA0灯为000001时，按动一下START键，UA5-UA0灯会变为000010，表示读出了01条微指令，下一条要读出的是02条微指令；
9、接着按动一下STRATOR键，读出02条微指令时，UA5-UA0灯显示为001000时，在当前条件下，可通过强置端SE1-SE6相接的D5-D0人为强置修改分支地址；
10、执行完每个指令的最后一条微指令后，都会回到01微指令，这样才表示执行完了一条
指令，同时也表示可以执行新的指令了；
11、按照上述方法，把所有分支都执行一遍。
三.实验结果和数据处理：
测量并画出时钟和时序信号波形，比较它们的相互关系。
波形图：
CPU 周期
Φ
TS1
TS2
TS3
TS4
时钟Ф脉冲与TS1、TS2、TS3、TS4脉冲的波形，比较时钟Ф脉冲与TS1、TS2、TS3、TS4脉冲的相互关系：时钟Ф脉冲的一个CPU周期的时间，是TS1、TS2、TS3、TS4脉冲的时间之和，即节拍脉冲把一个CPU周期划分成几个较小的时间间隔。
四.实验结果分析：
分析ADD的每条微指令的指令格式和功能：
1）PC→AR;PC+1:①指令格式：
微地址 | S3 S2 S1 S0 M CN WE A9 A8 | A | B | C | UA5 …. UA0 |
11 | 0 0 0 0 0 0 0 1 1 | 110 | 110 | 110 | 000011 |
②功能：根据ABC字段发出的信号,WE=0，读取内存内容，将PC的内容送到地址寄存器中AR，程序计数器加1，做好取下一条机器指令的准备。
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