文章目錄
- 一、實驗時間
- 二、實驗內容
- 1. 實驗目的
- 2. 設計要求
- 3. 實驗基本思路
- 三、電路圖
- 1. 可預置初值的模256異步計數器
- 2. 8位ALU電路
- 3. 總圖
- 四、補充
一、實驗時間
第三次實驗：2021年4月8日星期四，第六周
第一次部件級實驗，開始算分
二、實驗內容
微程式控制的運算器設計
1. 實驗目的
（1）熟悉簡單運算器的結構
（2）熟悉微命令的產生和時序
（3）熟悉運算器功能測驗，
2. 設計要求
利用之前設計的具有超前進位功能的8位ALU，實作簡單算識訓邏輯運算
兩運算元由八位暫存器R0、R1提供，其結果放入R2中，
具體何種操作可由微命令任意設定（物理運算由ALU電路完成），
此外，還要求設計微程式控制器中的uPC
3. 實驗基本思路
整個實驗由兩個部分構成，一是設計的微指令，二是運算器和程式計算器的電路
專案整體架構圖
一、用戶自己設計的微指令
（1）用戶設計的微指令默認從0號單元寫入（如果計數器沒有預置初值功能）
如果計數器有預置初值的功能，就可以指定某一號單元寫入
（2）微指令字長為24位，采用立即尋址方式獲得參與運算的數
我自己設計的微指令格式如下
微指令：A0-A7，A8-A15，A16-A23
最高八位為立即數
A23-A16 ----> D0-D7
中間八位中的前6位分別控制ALU的運算方式和進位
A15-A10 ----> C0,M,S0,S1,S2,S3
A9-A8—>值為0
最后八位
A7：暫存器R0的脈沖
A6：暫存器R1的脈沖
A5：暫存器R2的脈沖
A4：LM（左移）實作乘2功能
A3：DM（直送）
A2：RM（右移）實作除2功能
（3）使用軟體將對應的微指令寫入指定的單元記憶體中
要求會使用相應的軟體，并明確微指令的格式，撰寫的含義和具體的存放地址
二、運算器和程式計算器的電路
（1）程式計數器uPC
程式計數器uPC模擬的是計算機中PC的用法，PC保存的是當前指令的地址，取完指令之后，
PC自動+1，尋找下一條指令
我的uPC采用的是異步模256加1計數器，可以預置初值（即初始指令的地址）
uPC來一次脈沖就計數+1，對應的輸出就是微指令存盤的地址
uPC同時具有清0的功能，當按下CPU復位鍵時，uPC自動清0
（2）運算器部分
運算器由三個暫存器和一個ALU電路構成
R0，R1保存要加的兩個數
R2保存結果，并呈現到輸出面板上
ALU電路由兩個74181和一個74182電路構成
另外還有控制運算器采用什么運算的幾個管腳
運算器框架圖
（3）附加功能
在運算器輸出端，可以加一個移位器，實作資料的左移（乘2），右移（除2），直送
而控制左移右移直送的信號由微程式提供
三、電路圖
1. 可預置初值的模256異步計數器
這里復用了可預置初值的模16異步計數器
2. 8位ALU電路
3. 總圖
這里最后的輸出用了補碼移位器
四、補充
1.脈沖的作用
在本次實驗中，脈沖一共有四個作用，因此上面的總圖中，脈沖CP并聯了四個輸出
2.系結的管腳
uPC（模256計數器）的八個輸出連到實驗平臺上的ROM，對應系結的管腳如下
微指令的高八位連暫存器R0和R1的輸入，而后其它位系結對應的輸入管腳
uPD和CPuIR系結的管腳
單脈沖和清零（CPU復位）系結的管腳號
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