1、?計算機組成原理A?實驗指導書計算機科學與技術與學院計算機科學系?計算機組成原理A?實驗指導書目 錄實驗一 運算器1實驗二 移位器運算6實驗三 存儲器9實驗四 總線控制13實驗五 微程序控制器16?計算機組成原理與體系結構?實驗指導書實驗一 運算器【實驗目的與要求】1掌握運算器的組成、功能及工作原理；2驗證由74LS181組成的16位ALU的功能，進一步驗證帶初始進位的ALU的功能；3. 熟悉運算器執行算術運算操作和邏輯運算操作的具體實現過程。【實驗設備和環境】本實驗使用 EL-JY-II型計算機組成原理實驗掛箱一組連接線。【實驗內容】一實驗原理算術邏輯單元ALU是運算器的核心。集成電路74L

2、S181是4位ALU，四片74LS181以串行方式構成16位運算器。它可以對兩個16位二進制數進行多種算術或邏輯運算，74LS181 有高電平和低電平兩種工作方式，高電平方式采用原碼輸入輸出，低電平方式采用反碼輸入輸出，這里采用高電平方式。三態門74LS244作為輸出緩沖器由ALU-G信號控制，ALU-G 為“0時，三態門開通，此時其輸出等于其輸入；ALU-G 為“1時，三態門關閉，此時其輸出呈高阻。四片74LS273作為兩個16數據暫存器，其控制信號分別為LDR1和LDR2，當LDR1和LDR2 為高電平有效時，在T4脈沖的前沿，總線上的數據被送入暫存器保存。運算器的結構見圖1-1：圖1-1

3、 運算器實驗原理74LS181功能見表1-1，其中符號“表示邏輯“或運算，符號“*表示邏輯“與運算，符號“/表示邏輯“非運算，漢字“加表示算術加運算，漢字“減表示算術減運算。 表1-1 74LS181功能表 選擇 M=1 邏輯操作 M=0 算術操作S3 S2 S1 S0Cn=1無進位Cn=0有進位0 0 0 0F=/A F=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+B0F=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=1F=00 1 0 0F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A*/B

4、F=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0F=(/A*B+A*/B) F=A減B減1F=A減B0 1 1 1F=A*/BF=A*/B減1F=A*/B1 0 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A *B加1 1 0 0 1F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加1 1 0 1 0F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1 F=A*BF=A*B減1F=A*B 1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A 加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1

5、1F=AF=A減1F=A74LS181的功能控制條件由S3、S2、S1、S0、 M、Cn決定。高電平方式的74LS181的管腳分配和引出端功能符號見圖1-2。 圖1-2 74LS181的管腳分配和引出端功能二實驗步驟1. 實驗連線按圖1-3接線圖接線，連線時應注意：為了使連線統一，對于橫排座，應使排線插頭上的箭頭面向自己插在橫排座上；對于豎排座，應使排線插頭上的箭頭面向左邊插在豎排座上。BD15 . BD8數據總線BD7 . BD0 DIJ1 DIJ-G DIJ2數據輸入電路C-G S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2控制開關電路 T+ fin f8脈沖及時序電路運算器

6、接口S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2控制總線T4圖13 運算器實驗接線圖 2、通過數據輸入電路的開關向兩個數據暫存器中置數注意：為了防止總線沖突，首先將控制開關電路的ALU-G和C-G撥到輸出高電平“1狀態所對應的指示燈亮。本實驗中所有控制開關撥動，相應指示燈亮代表高電平“1，指示燈滅代表低電平“0。 本實驗中ALU-G和C-G不能同時為0，否那么造成總線沖突，損壞芯片！故每次實驗時應時刻保持只有一路與總線相通。1撥動清零開關CLR，使其指示燈滅。再撥動CLR，使其指示燈亮。置ALU-G1，關閉ALU的三態門；再置C-G=0：翻開數據輸入電路的三態門；2 向數據暫存

7、器LT1U3、U4中置數1設置數據輸入電路的數據開關“D15D0為要輸入的數值；2置LDR11：使數據暫存器LT1U3、U4的控制信號有效，置 LDR20：使 數據暫存器LT2U5、U6的控制信號無效；3按一下脈沖源及時序電路的【單脈沖】按鈕，給暫存器LT1送時鐘，上升沿有效，把數據存在LT1中。3向數據暫存器LT2U5、U6中置數1設置數據輸入電路的數據開關“D15D0為想要輸入的數值；2置LDR10：數據暫存器LT1的控制信號無效；置LDR21：使數據暫存器LT2的控制信號有效。3按一下脈沖源及時序電路的“單脈沖按鈕，給暫存器LT2送時鐘，上升沿有效，把數據存在LT2中。 4置LDR10、

8、LDR20，使數據暫存器LT1、LT2的控制信號無效。4 檢驗兩個數據暫存器LT1和LT2中的數據是否正確1置C-G=1，關閉數據輸入電路的三態門，然后再置ALU-G=0，翻開ALU的三態門 ；2置“S3S2S1S0M為“11111，數據總線顯示燈顯示數據暫存器LT1中的數 ，表示往暫存器LT1置數正確；3置“S3S2S1S0M為“10101，數據總線顯示燈顯示數據暫存器LT2中的數 ，表示往暫存器LT2置數正確。 3驗證74LS181的算術和邏輯功能按實驗步驟2往兩個暫存器LT1和LT2分別存十六進制數“X和“Y，在給定LT1和LT2的情況下，通過改變“S3S2S1S0MCn的值來改變運算器

9、的功能設置，通過數據總線指示燈顯示來讀出運算器的輸出值F，填入表1-2中，參考表11的功能，分析輸出F值是否正確。分別將“AR開關撥至“1和“0的狀態，觀察進位指示燈“CY的變化并分析原因。表1-2 實驗結果數據LT1LT2S3S2S1S0M=0算術運算M=1邏輯運算Cn=1無進位Cn= 0有進位01100110 0 011000001100000011011000 0 0 0F=0110011000110000F=0110011000110001F=10011001110011110 0 0 1F=0110011001111100F=0110011001111101F=10011001100

10、000110 0 1 0F=1111111110110011F=1111111110110100F=00000000010011000 0 1 1F=1111111111111111F=0000000000000000F=00000000000000000 1 0 0F=0110110001000000F=0110110001000001F=10011111110111110 1 0 1F=0110110010001100F=0110110010001101F=10011111100100110 1 1 0F=0000010111000011F=0000010111000100F=000001

11、10010111000 1 1 1F=0000011000001111F=0000011000010000F=00000110000100001 0 0 0F=1100011001010000F=1100011001010001F=111110001111011111 0 0 1F=1100011010011100F=1100011010011101F=11111001101000111 0 1 0F=0101111111010011F=0101111111010100F=01100000011011001 0 1 1F=0110000000011111F=0110000000100000F=

12、01100000001000001 1 0 0F=1100110001100000F=1100110001100001F=11111111111111111 1 0 1F=1100110010101100F=1100110010101101F=11111111101100111 1 1 0F=0110010111100011F=0110010111100100F=01100110011111001 1 1 1F=0110011000101111F=0110011000110000F=0110011000110000三. 實驗總結 對記錄的實驗結果進行分析，如何對實驗過程中出現的故障進行分析及排

13、除；總結本次實驗的收獲及感想。實驗二 移位器運算【實驗目的與要求】1 掌握移位存放器的組成、功能及工作原理；2驗證移位存放器的各種移位功能。【實驗設備和環境】本實驗使用 EL-JY-II型計算機組成原理實驗掛箱和一組連接線。【實驗內容】一實驗原理輸入數據，利用移位存放器進行移位操作，移位實驗電路如圖2-1所示： 圖2-1 移位實驗原理移位功能由控制信號S1、S0、M控制，具體功能見表2-1： 表2-1 移位功能G-299S0S1MT4功 能000×保持0010循環右移0011帶進位循環右移0100循環左移0101帶進位循環左移111×置數(進位保持)0110置數進位清零01

14、11置數進位置1二實驗步驟1. 實驗連線按圖22接線，連線時應注意：對于橫排座，應使排線插頭上的箭頭面向自己插在橫排座上；對于豎排座，應使排線插頭上的箭頭面向左邊插在豎排座上。為了防止總線沖突，首先將控制開關電路的所有開關撥到輸出高電平“1狀態，所對應的指示燈亮。 C-G S3S2S1S0MCn 299-G控制開關電路BD15BD8數據總線BD7BD0 運算器電路 S3S2S1S0MCn G-299T4 fin f/8脈沖源及時序電路DIJ1 DIJ-GDIJ2 數據輸入電路控制總線T4圖22 移位實驗接線圖2、將數據輸入到移位存放器開始實驗前要把所有控制開關電路上的開關置為高電平“1狀態。撥

15、動清零開關CLR，使其指示燈滅。再撥動CLR，使其指示燈亮。置C-G1，299-G0，通過數據輸入電路輸入要移位的數據，以數據“1為例：置D15-D0= “0000000000000001，然后置C-G0，數據總線顯示燈顯示“0000000000000001，置S0=1，S1=1，M=1，參考移位功能表21可見，此時為置數狀態，按脈沖源及時序電路上的【單步】按鈕，置C-G=1，完成置數的過程，進位指示燈亮表示進位“Z已置位。3驗證移位存放器的功能將任意一個16位數送人移位存放器，驗證表21所列的移位運算的所有功能，記錄實驗結果。以下為左移舉例：1不帶進位移位：置299-G0，S0=1，S1=0

16、，M=0，參考移位功能表21，此時為循環左移狀態，數據總線顯示燈顯示“0000000000000001， 按【單步】，數據總線顯示燈顯示“0000000000000010， 再按一次【單步】，數據總線顯示的數據向左移動一位。連續按【單步】，觀察不帶進位移位的過程。如想進行右移，參考表21，置S0=0，S11，再按【單步】即可實現右移操作。2帶進位移位當數據總線顯示“0000000000000001時，置299-G0，S0=1，S1=0，M=1，參考移位功能表21，此時為帶進位循環左移狀態。按【單步】按鈕，數據總線顯示燈顯示“0000000000000011，進位指示燈滅，表示進位“1已經進入移

17、位存放器，同時“0進入進位單元。連續按【單步】，觀察帶進位移位的過程。如想進行帶進位右移，參考表21，置S0=0，S1，M=1,再按【單步】即可實現帶進位右移操作。三. 實驗總結 對記錄的實驗結果進行分析，如何對實驗過程中出現的故障進行分析及排除；總結本次實驗的收獲及感想。實驗三 存儲器 【實驗目的與要求】1掌握存儲器的組成、功能及工作原理。2驗證半導體靜態隨機存儲器RAM的讀寫過程。【實驗設備和環境】本實驗使用 EL-JY-II型計算機組成原理實驗掛箱和一組連接線。【實驗內容】一實驗原理實驗中的靜態存儲器由2片SRAM 61162K×8構成，其數據線D0D15接到數據總線，地址線A

18、0A7由地址鎖存器74LS273(集成于EP1K10內)給出。黃色地址顯示燈A7-A0與地址總線相連，顯示地址總線的內容。綠色數據顯示燈與數據總線相連，顯示數據總線的內容。因地址存放器為8位，接入SRAM 6116的地址A7-A0，而高三位A8-A10接地，所以其實際容量為28256字節。6116有三個控制線，/CE片選、/R讀、/W寫。其寫時間與T3脈沖寬度一致。當LARI為高時，T3的上升沿將數據總線的低八位打入地址存放器。當WEI為高時，T3的上升沿使6116進入寫狀態。存儲器電路見圖3-1，SRAM 6116的管腳分配和功能見圖3-2。二實驗步驟注意：為了防止總線沖突，首先將控制開關電

19、路的所有開關撥到輸出高電平“1狀態，所有對應的指示燈亮。本實驗中所有控制開關撥動，相應指示燈亮代表高電平“1，指示燈滅代表低電平“0。 連線時應注意：對于橫排座，應使排線插頭上的箭頭面向自己插在橫排座上；對于豎排座，應使排線插頭上的箭頭面向左邊插在豎排座上。圖3-1 存儲器電路3-2a SRAM 6116管腳分配 圖3-2b SRAM 6116功能 1. 實驗連線按圖33接線圖接線，撥動清零開關CLR，使其指示燈顯示狀態為亮滅亮。2. 往存儲器寫數據：以往存儲器的FF 地址單元寫入數據“AABB為例，操作過程如圖3-4所示： 圖3-3 存儲器實驗接線圖操作 顯示 操作 顯示 操作 1.C G=

20、1 2.置數據輸入電路D15D0 “00000000111111113.CE=14.C-G=0綠色數據總線顯示燈顯示 “000000001111 11111.LAR=12.T3=1按【單步】脈沖 地址存放器電路黃色地址顯示燈顯示 “111111111.C-G=12.置數據輸入電路D15D0 “10101010101110113. LAR=04. C-G=0 顯示 (操作) 綠色數據總線顯示燈顯示 “10101010101110111.WE=1 2.CE=03.T3=1 (按【單步】)4.WE=0圖3-4 存儲器寫入數據示意圖按圖3-4步驟在任意單元地址寫入相應的數據地址和數據任意，例如表3-1

21、。表31 寫入數據記錄地址二進制數據二進制 000000000011001100110011 011100010011010000110100 010000100011010100110101 010110100101010101010101 101000110110011001100110 110011111010101110101011 111110000111011101110111 111001101001110110011011 3從存儲器里讀數據以從存儲器的FF 地址單元讀出數據“AABB為例，操作過程如圖3-5所示： (操作) (顯示) (操作) (顯示) (操作) (顯示) 1

22、.C-G=1 2. 置數據輸入電路D15D0"0000000011111111 3.CE=14.C-G=0綠色數據總線顯示燈顯示 “00000000111111111.LAR=12.T3=1 (按【單步】)MAR電路黃色地址顯示燈顯示 “111111111. C-G=12. LAR=0 3. WE=04.CE=0綠色數據總線顯示燈顯示 “1010101010111011圖3-5 存儲器讀出數據示意圖按圖3-5步驟從寫入數據的單元讀出相應的數據，驗證其正確性。三. 實驗總結 對記錄的實驗結果進行分析，如何對實驗過程中出現的故障進行分析及排除；總結本次實驗的收獲及感想。實驗四總線控制【實

23、驗目的與要求】1. 掌握總線的組成、功能及工作原理；2. 驗證利用總線實現運算器和存儲器的協同工作。【實驗設備和環境】本實驗使用 EL-JY-II型計算機組成原理實驗掛箱中的運算器電路和存儲器電路局部和一組連接線。【實驗內容】一實驗原理總線是多個系統部件之間進行數據傳送的公共通路，是構成計算機系統的骨架。借助總線連接，計算機在系統各部件之間實現傳送地址、數據和控制信息的操作。因此，所謂總線就是指能為多個功能部件效勞的一組公用信息線。在本實驗中，掛接在數據總線上的有輸入設備、輸出設備、存儲器和加法器。為了使它們的輸出互不干擾，就需要這些設備都有三態輸出控制，且任意兩個輸出控制信號不能同時有效。實

24、驗原理如圖4-1所示： 圖4-1 總線實驗原理圖其中，數據輸入電路和加法器電路結構見圖1-1，存儲器電路見圖3-1。數碼管顯示電路用可編程邏輯芯片ATF16V8B進行譯碼和驅動，D-G為使能信號，W/R為寫信號。當D-G為低電平時，W/R的下降沿將數據線上的數據打入顯示緩沖區，并譯碼顯示。二實驗步驟1. 實驗的流程1從輸入設備將一個數打入LT1存放器。2從輸入設備將一個數打入LT2存放器。3LT1與LT2存放器中的數運算。4從輸入設備將另一個數打入地址存放器。5將兩數的運算結果寫入當前地址指明的存儲器中。6將當前地址的存儲器中的數用數碼管顯示出來。2. 實驗連線本實驗連線見圖4-2。連線時應按

25、如下方法：對于橫排座，應使排線插頭上的箭頭面向自己插在橫排座上；對于豎排座，應使排線插頭上的箭頭面向左邊插在豎排座上。 圖4-2 總線控制實驗接線圖3. 總線初始化關閉所有三態門置控制開關ALU-G=1加法器控制信號，CA1=1顯示輸出，CA2=1數據輸入，CE=1存儲器片選。其它控制信號為LOAD=0，AR=0，LPC=0，C=1，WE=1，A=1，B=1。4. 輸入兩個數任意到運算器運算1將D15D0撥至“0001001000110100，置CA2=0，LOAD=1，然后置LOAD=0，將“1234H打入LT1存放器。2將D15D0撥至“0101011001111000，置AR=1，然后置

26、AR=0，將“5678H打入LT2存放器。3斷開開關數據輸入，翻開ALU輸出，將S3S2S1S0MCN撥至“100101，計算兩數之和或其他運算功能。5. 運算結果寫到存儲器1關閉ALU輸出，翻開開關數據輸入，將D7D0撥至“00000001，置LPC=1，然后置LPC=0，將“01H打入地址存放器。2置CA2=1，ALU-G=0，WE=0，CE=0，將上述計算結果寫入當前地址的存儲器中。然后置CE=1，WE=1。6. 讀出運算結果輸出置ALU-G=1，CE=0，CA1=0，C=0，將當前地址的存儲器中的數輸出至數碼管，然后置C=1，CE=1，CA1=1。三. 實驗總結 對記錄的實驗結果進行分

27、析，如何對實驗過程中出現的故障進行分析及排除；總結本次實驗的收獲及感想。實驗五 微程序控制器原理【目的與要求】1. 掌握微程序控制器的組成及工作原理；2. 驗證微程序的寫入、讀出和運行，學會設計簡單的微程序。【實驗設備與環境】本實驗使用 EL-JY-II型計算機組成原理實驗掛箱和一組連接線。【實驗內容】一實驗原理微程序控制器的原理圖見圖5-1(a)、5-1(b)、5-1(c)。在電路中使用一片三態輸出8D觸發器74LS374、三片EEPROM2816和一片三態門74LS245，其余邏輯控制電路均集成于EP1K10內部。28C16、74LS374、74LS245芯片的技術資料分別見圖5-2至圖5

28、-4。圖5-1a 控制存儲器電路圖5-1b 微地址形成電路圖5-1c 微指令譯碼電路 圖5-2a28C16引腳 圖5-2b 28C16引腳說明工作方式/CE /OE /WE輸入/輸出讀后 備字 節 寫字節擦除寫 禁 止寫 禁 止輸出禁止L L HH × ×L H LL 12V L× × H× L ×× H ×數據輸出 高 阻 數據輸入 高 阻 高 阻 高 阻 高 阻圖5-2c28C16工作方式選擇圖5-3a74LS374引腳 圖5-3b74LS374功能圖5-4a74LS245引腳 圖5-4b74LS245功能1.

29、 寫入微指令在寫入狀態下，圖5-1a中K2須為高電平狀態，K3須接至脈沖/T1端，否那么無法寫入。MS1MS24為24位寫入微代碼，由24位微代碼開關提供。uA5uA0為寫入微地址，由微地址開關提供。K1須接低電平使74LS374有效，在脈沖T1時刻，uAJ1的數據被鎖存形成微地址如圖5-1b所示，同時寫脈沖將24位微代碼寫入當前微地址中如圖5-1a所示。2. 讀出微指令在讀出狀態下，圖5-1a中K2須為低電平狀態，K3須接至高電平。K1須接低電平使74LS374有效，在脈沖T1時刻，uAJ1的數據被鎖存形成微地址uA5uA0如圖5 -1b所示，同時將當前微地址的24位微代碼由MS1MS24輸

30、出。3. 運行微指令在運行狀態下，K2接低電平，K3接高電平，K1接高電平。使控制存儲器2816處于讀出狀態，74LS374無效，因而微地址由微程序內部產生。在脈沖T1時刻，當前地址的微代碼由MS1MS24輸出；T2時刻將MS24MS7打入18位存放器中，然后譯碼輸出各種控制信號如圖5-1c所示；在同一時刻MS6MS1被鎖存，然后在T3時刻，由指令譯碼器輸出的SA5SA0將其中某幾個觸發器的輸出端強制置位，從而形成新的微地址uA5uA0，這就是將要運行的下一條微代碼的地址。當下一個脈沖T1來到時，又重新進行上述操作。4、脈沖源和時序在開關方式下，用脈沖源和時序電路中“脈沖源輸出作為時鐘信號，f

31、的頻率為1MHz，f/2的頻率為500KHz，f/4的頻率為250KHz，f/8的頻率為125KHz，可根據實驗自行選擇一種頻率的方波信號。每次實驗時，只需將“脈沖源輸出的四個方波信號任選一種接至“信號輸入的“fin， 時序電路即可產生4種相同頻率的等間隔的時序信號T1T4。電路提供了四個按鈕開關，以供對時序信號進行控制。工作時，如按一下“單步 按鈕，機器處于單步運行狀態，即此時只發送一個CPU周期的時序信號就停機，波形見圖5-5。利用單步運行方式，每次只讀一條微指令，可以觀察微指令的代碼與當前微指令的執行結果。如按一下“啟動 按鈕，機器連續運行，時序電路連續產生如圖5-6的波形。此時，按一下

32、“停止 按鈕，機器停機。圖5-5 單步運行波形圖 圖5-6 全速運行波形圖按動“單脈沖按鈕，“ T+和“T-輸出圖5-7的波形： T+ T- 圖5-7 單脈沖輸出波形各個實驗電路所需的時序信號端均已分別連至“控制總線的“T1、T2、T3、T4，實驗時只需將“脈沖源及時序電路模塊的“T1、T2、T3、T4 端與“控制總線的“T1、T2、T3、T4 端相連，即可給電路提供時序信號。二實驗步驟實驗中所有控制開關撥動，相應指示燈亮代表高電平“1，指示燈滅代表低電平“0。 為了防止總線沖突，首先將控制開關電路的所有開關撥到輸出高電平“1狀態，所有對應的指示燈亮。連線時應注意：對于橫排座，應使排線插頭上的

33、箭頭面向自己插在橫排座上；對于豎排座，應使排線插頭上的箭頭面向左邊插在豎排座上。1實驗連線按圖5-8接線圖接線：微程序控制器電路UAJ1UA5UA0控制開關電路控制總線T1T2T3T4T1T2T3T4脈沖源及時序電路fin f/4圖5-8 微程序控制器實驗接線圖2寫入微代碼 以寫表5-1的微代碼為例 ，首先將微程序控制電路上的開關K1K2K3撥到寫入狀態，即K1 off、K2 on、K3 off，然后將24位微代碼輸入及顯示電路上的開關K4撥到on狀態。置控制開關UA5 到UA0=“000000，輸入微地址“000000， 置24位微代碼開關MS24-MS1為：“00000000 000000

34、00 00000001，按脈沖源及時序電路的【單步】，黃色微地址燈顯示“000 000，說明已寫入微代碼。保持K1K2K3K4狀態不變，寫入表5-1的所有微代碼。表5-1 實驗用微代碼表微地址二進制微代碼十六進制000000000001000001000002000010000003000011015FC4000100012FC8001000018E09001001005B50010000005B5501010106F3D8011000FF73D9011001017E003. 讀微代碼并驗證結果將微程序控制電路上的開關K1K2K3撥到讀出狀態，即K1 off、K2 off、K3 on，然后將2

35、4位微代碼輸入及顯示電路上的開關K4撥到off狀態。置控制開關UA5 到UA0=“000000，輸入微地址“000000， 按脈沖源及時序電路的【單步】，黃色微地址燈顯示“000 000，24位微代碼顯示“00000000 00000000 00000001，即第一條微代碼。保持K1K2K3K4狀態不變，改變UA5到 UA0微地址的值，讀出相應的微代碼，并和表5-1的微代碼比擬，驗證是否正確。4. 運行微程序1微指令格式微程序設計的關鍵技術之一是處理好每條微指令的下地址，以保證程序正確高效地進行。本系統采用分段編碼的指令格式，采用斷定方式確定下一條微指令的地址。圖5-9為斷定方式微程序控制部件

36、示意圖。其中“微地址形成電路對應于圖5-1b；“控存CM對應于圖5-1a；“微指令存放器及控制、地址場對應于圖5-1c。 微操作控制信號微地址形成電路 控存CM控制場 下地址場微指令存放器MIR 微指令微指令 狀態條件微地址 指令操作碼 圖5-9 斷定方式微程序控制部件示意圖 每條微指令由24位組成，其控制位順序如表5-2所示：表5-2 微指令格式24232221201918171615 14 1312 11 109 8 7654321S3S2S1S0MCnWE1A1BF1F2F3uA5uA4uA3uA2uA1uA0微指令譯碼電路如圖5-10，圖5-10中MS24MS16對應于微指令的第241

37、6位，S3S2S1S0MCn為運算器的方式控制，詳見實驗一和實驗二；WE為外部器件的讀寫信號，1表示寫，0表示讀；1A、1B用于選通外部器件，通常接至底板IO控制電路的1A1B端，四個輸出Y0Y1Y2Y3接外部器件的片選端。 圖510中MS15MS13對應于微指令中的F1，經鎖存譯碼后產生6個輸出信號：LRi、LDR1、LDR2、LDIR、LOAD、LAR。其中LDR1、LDR2為運算器的兩個鎖存控制見實驗一；LDIR為指令存放器的鎖存控制；LRi為存放器堆的寫控制，它與指令存放器的第0位和第1位共同決定對哪個存放器進行寫操作；LOAD為程序計數器的置數控制，LAR為地址存放器的鎖存控制。以上

38、6個輸出信號均為1有效。 圖5-10 微指令譯碼電路圖5-10中MS12MS10對應于微指令中的F2，經鎖存譯碼后產生6個輸出信號：RAG、RBG、RCG、299-G、ALU-G、PC-G。其中RAG、RBG、RCG分別為存放器Ax、Bx、Cx的輸出控制；299-G為移位存放器的輸出控制見實驗二；ALU-G為運算器的輸出控制見實驗一；PC-G為程序計數器的輸出控制。以上信號均為0有效。圖5-10中MS9- MS7對應于微指令中的F3，經鎖存譯碼后產生6個輸出信號：P1、P2、P3、P4、AR、LPC。其中P1、P2、P3、P4位測試字，其功能是對機器指令進行譯碼，使微程序轉入相應的微地址入口，

39、從而實現微程序的順序、分支和循環運行見圖5-1b和圖5-11；AR為運算器的進位輸出控制見實驗一；LPC為程序計數器的時鐘控制。以上信號均為1有效。微指令中的uA5-uA0為6位的后續微地址見微地址形成電路圖5-1b。F1、F2、F3三個字段的編碼方案如表5-3所示： 圖5-11為機器指令譯碼器電路。表5-3 F1、F2、F3三個字段的編碼方案F1字段F2字段F3字段15 14 13選擇12 11 10選擇9 8 7選擇0 0 0LDRi0 0 0RAG0 0 0P10 0 1LOAD0 0 1ALU-G0 0 1AR0 1 0LDR20 1 0RCG0 1 0P30 1 1自定義0 1 1自定義0 1 1自定義1 0 0LDR11 0 0RBG1 0 0P21 0 1LAR1 0 1PC-G1 0 1LPC1 1