就会发现有些信号的出现的位置完全一样，这样的信号用其中一个信号就可以代表。请看信号LDPC和LDR4，这两个信号都在程序地址07H，1AH，1FH，26H出现，而在其他的微程序地址都不出现，因此这两个信号产生的逻辑条件是完全一样的。从逻辑意义上看，这两个信号的作用是产生新的PC，完全出现在相同的微指令中是很正常的，因此用LDPC完全可以代替LDR4。还有另一些信号，例如LDDR1和LDDR2，出现的位置基本相同。LDDR2和LDDR1的唯一不同是在地址14H的微指令中，出现了LDDR2信号，但是没有出现LDDR1信号。LDDR1和LDDR2是否也可以归并成一个信号呢？答案是肯定的。微程序流程图中只是指出了在微指令中必须出现的信号，并没有指出出现其他信号行不行，这就要根据具体情况具体分析。在地址14H的微指令中，出现LDDR1信号行不行呢？完全可以。在地址14H出现的LDDR1是一个无用的信号，同时也是一个无害的信号，它的出现完全没有副作用，因此LDDR1和LDDR2可以归并为一个信号LDDR1。根据以上两条原则，我们对下列信号进行了归并和化简：
LDIR（CER） LDPC（LDR4） LDAR1（LDAR2） LDDR1（LDDR2） M1（M2） 为1时，允许对IR加载，此信号也可用于作为双端口存储器右端口选择CER。 为1时，允许对程序计数器PC加载，此信号也可用于作为R4的加载允许信号LDR4。 为1时，允许对地址寄存器AR1加载，此信号也可用于作为对地址寄存器AR2加载。 为1时，允许对地址寄存器DR1加载，此信号也可用于作为对地址寄存器DR2加载。 当M1＝1时，操作数寄存器DR1从数据总线DBUS接收数据；当M1＝0时，操作数寄存器DR1从寄存器堆RF接收数据。此信号也可用于作为操作数寄存器DR2的数据来源选择信号。 在对微指令格式进行归并和化简的过程中，我们有意保留了一些信号，没有化简，同学们可以充分发挥创造性，提出更为简单的微指令格式。
还要说明的是，为什么微指令格式可以化简，而实验台数据通路的控制信号为什么不进行化简？最主要的原因是前面进行的各个实验的需要，例如LDDR1和LDDR2这两个信号，在做运算器数据通路实验时，是不能设计成一个信号的。还有一个原因是考虑到实验时易于理解，对某些可以归并的信号也没有予以归并。 四、实验设备
1．TEC-4计算机组成原理实验系统一台 2．双踪示波器一台 3．直流万用表一只 4．逻辑测试笔一支 五、实验任务
（1）按实验要求，连接实验台的数码开关K0－K15、控制开关、按钮开关、时钟信号源和微程序控制器。
注意：本次实验只做微程序控制器本身的实验，故微程序控制器输出的微命令信号与执行部件（数据通路）的连线暂不连接。连线完成后应仔细检查一遍，然后才可加上电源。
图12 微 程 序 流 程 图 （2）观察时序信号
用双踪示波器观测时序产生器的输入输出信号：MF，W1－W4，T1－T4。比较相位关系，画出其波形，并标注测量所得的脉冲宽度。观察时须将TJ1接低电平，DB，DZ，DP开关均置为0状态，然后按QD按钮，则连续产生T1，T2，T3，T4，W1，W2，W3，W4。
了解启停控制信号的功能，并熟练地使用连接这些控制信号的按钮或开关。
（3）熟习微指令格式的定义，按此定义将控制台指令微程序的8条微指令按十六进制编码，列于下表。三种控制台指令的功能由SWC，SWB，SWA三个二进制开关的状态来指定（KRD＝001B，KWE＝010B，PR＝010B）。此表必须在预习时完成。
微指令地址 00H 07H 27H 3DH 微指令编码 微指令地址 3CH 17H 3FH 3EH 微指令编码 单拍（DP）方式执行控制台微程序，读出上述八条微指令，用P字段和微地址指示灯跟踪微指令执行情况，并与上表数据对照。用连续方式执行KWE和KRD（将TJ1接地），画出μA0（28C64的地址A0）信号波形，作出解释。
（4）用P3和SWC，SWB，SWA的状态组合，观察验证三种控制台指令KWE，KRD，PR微地址转移逻辑功能的实现。
（5）熟习05H，10H两条微指令的功能和P2测试的状态条件（IR4－IR7），用二进制开关设置IR7－IR4的不同状态，观察ADD至STP九条机器指令微地址转移逻辑功能的实现。（用逻辑笔测试有关逻辑电路的电平，分别做出测试记录，自行设计表格。）
（6）设置IR7－IR4的不同组合，用单拍方式执行ADD至STP九条机器指令微程序，用微地址和P字段指示灯跟踪微程序转移和执行情况。用逻辑笔测试小插座上输出的微命令信号，记录ADD，SUB，LDA，STA四条机器指令的微命令信号，自行设计表格。 六、实验要求
1．做好实验预习，掌握微程序控制器和时序产生器的工作原理。
2．根据实验任务所提的要求，在实验进行前务必列好所有表格、数据和理论分析值。 3．写出实验报告，内容为： ① 实验目的； ② 实验任务（2）的时序波形图和测量值； ③ 实验任务（3），（5），（6）的表格。 ④ 提出自己的微程序格式方案。
实验九 CPU组成与机器指令执行实验
一、实验目的
1．将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机； 2．用微程序控制器控制模型机数据通路；
3．通过CPU运行九条机器指令（排除有关中断的指令）组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。 二、实验电路
本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。 三、实验设备
1．TEC-4计算机组成原理实验仪一台 2．双踪示波器一台（并非必备） 3．直流万用表一只 4．逻辑测试笔一支 四、实验任务
（1）对机器指令系统组成的简单程序进行译码。将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。
地址 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 指令 LDA R0,[R2] LDA R1,[R3] ADD R0,R1 JC＋5 AND R2,R3 SUB R3,R2 STA R3,[R2] MUL R0,R1 STP JMP [R1] 机器代码 （2）按照下面框图，参考前面实验的电路图完成连线，控制器是控制部件，数据通路（包括上面各模块）是执行部件，时序发生器是时序部件。连线包括控制台、时序部分、数据通路和微程序控制器之间的连接。其中，为把操作数传送给通用寄存器组RF，数据通路上的RS1，RS0，RD1，RD0应分别与IR3至IR0连接，WR1，WR0也应接到IR1，IR0上。
图13 模型计算机连线示意图
（3）将上述任务（1）中的程序机器代码用控制台操作存入内存中，并根据程序的需要，用数码开关SW7－SW0设置通用寄存器R2，R3及内存相关单元的数据。注意：由于设置通用寄存器时会破坏内存单元的数据，因此应先设置寄存器的数据，再设置内存数据。
（4）用单拍（DP）方式执行一遍程序，列表记录通用寄存器堆RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据（程序结束后从RAM的相应单元中读出），与理论分析值作对比。单拍方式执行时注意观察微地址指示灯、IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯、微地址指示灯和判断字段指示灯的值，以跟踪程序中取指令和执行指令的详细过程（可观察到每一条微指令）。
（5）以单指（DZ）方式重新执行程序一遍，注意观察IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯的值（可观察到每一条机器指令）。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值作对比。注意：单指方式执行程序时，四个通用寄存器和RAM中的原始数据与第一遍执行程序的结果有关。
（6）以连续方式（DB，DP，DZ都设为0）再次执行程序。这种情况相当于计算机正常运行程序。由于程序中有停机指令STP，程序执行到该指令时自动停机。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值作对比。注意，程序执行前的原始数据与第二遍执行结果有关。请修改程序，RF数据由主存加载。 五、实验要求
1．务必做好实验预习，做到头脑清醒，思路清晰，以便进行实验时忙而不乱，心中有数。
2．根据实验任务所提要求，实验进行前先列好必要的表格、数据和理论分析值，以便与实验结果相比较。
3．本次实验中接线工作量稍多，务必仔细，以免信号线接错而控制出错，影响实验进度。
4．写出实验报告，内容是： ① 实验目的； ② 实验任务（1）－（6）的数据表格； ③ 值得讨论的其他问题。