— 2、打开实验仪电源，按CON单元的nRST按键，将ALU的A、B、FC、FZ、FS、I清零；如果EXEC键上方指示灯不亮，请按一次EXEC键，点亮指示灯，表示实验仪在运行状态。
3、给暂存器A赋初值 （1）拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数01011000（或其它值）；指示灯亮，表示该位是?1?，灭为?0?。
（2）拨动开关区单元K15(wA)、K14(wB)、K13(rALU)、K12(CN_I)开关，赋wA=0（允许写A）、wB=1（禁止写B）、rALU=1(不允许ALU输出)、CN_I=0，按CON单元的STEP按键一次,产生一个T1的下降沿，将二进制数01011000写入暂存器A中，ALU单元的A_7…A_0 LED上显示A中的值
4、给暂存器B赋初值 （1）拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数10101011（或其它值）。 （2）赋wA=1（禁止写A）、wB=0（允许写B）、rALU=1(不允许ALU输出)、CN_I=0，按CON单元的STEP按键一次,产生一个T2的下降沿，将二进制数10101011写入暂存器B中，ALU单元的R_7…R_0 LED上显示B中的值
5、赋wA=1（禁止写A）、wB=1（禁止写B）、rALU(K10)=0,按uSTEP键，进入T3节拍， 节拍 DS169 DS168 T1、T2、T3无效 0 0 （T1=0、T2=0、T3=0） T1 （T1=1、T2=0、0 1 T3=0） T2 （T1=0、T2=1、1 0 T3=0） T3 （T1=0、T2=0、1 1 T3=1） 说明：1-亮；0-灭 当rALU(K13)=0，如果S3S2S1S0的值是0000时，T2、T3节拍时，允许ALU结果输出；S3S2S1S0的值是其它数值，T3节拍时，允许ALU结果输出，显示于扩展区的二位数码管、DS94..DS101的LED上。
6、根据后边的“运算结果表”，改变K20（S0）、K21（S1）、K22（S2）、K23（S3）、K12（CN_I）的值，观察并记录运算器的输出。例如：S0=0，S1=0，S2=0，S3=0，ALU的D7_D0 = 58H；FC、FZ、FS、I不变。
注意：只有按CON单元的STEP按键一次，产生一个T3的下降沿，ALU才将标志位FC、FZ、FS、I写入标志寄存器PSW中，才能在ALU单元的FZ、FC、FS、I指示灯上看到结果。
如果实验仪、PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果，方法是：打开软件，在星研软件的工具条中选择“运算器实验”，打开运算器实验
的数据通路图。
进行上面的手动操作，点击工具条上单节拍或单周期命令图标，数据通路图会反映当前运算器所做的操作。
数据通路图
重复上述操作，并完成下表。然后改变A、B、CN_I的值，验证 FC、FZ、FS、EI的锁存功能。
运算结果表 运算类型 A B S3 S2 S1 S0 0000 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0101 0110 CN_I 结果 ALU=（58） FC=（ 0）FZ=（ 0） FS=( 0) ALU=（AB） FC=（0 ）FZ=（0 ） FS=(0 ) ALU=（FB） FC=（ 0）FZ=（0 ） FS=(0 ) ALU=（ 08 ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=(0 ) ALU=（ F3 ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=( 0) ALU=（A7 ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=( 0) ALU=（ 0B ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=(0 ) ALU=（2C ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=( 0) ALU=（ 2C ） FC=（ 0）58 58 58 58 58 58 58 移位运算 58 58 AB AB AB AB AB AB AB AB AB 0 1 X X X X 0 1 0 逻辑运算 FZ=（0） FS=( 0) 58 58 AB AB 0110(FC=0) 0110(FC=1) 58 58 58 AB AB AB 0111 0111(FC=0) 0111(FC=1) 58 58 58 AB AB AB 1000 1000(FC=0) 1000(FC=1) 58 算术运算 58 58 AB AB AB 1001 1001(FC=0) 1001(FC=1) 58 58 58 其它 58 58 AB AB AB AB AB 1010 1 1011 1100 1101 X X X ALU=（ 2C ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=( 0) ALU=（ 2C ） FC=（0 ）FZ=（0） FS=(0 ) ALU=（ B0 ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=(0 ) ALU=（ B0 ） FC=（0 ）FZ=（ ） FS=( ) ALU=（ B0 ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=(0 ) ALU=（ 03 ） FC=（1 ）FZ=（0 ） FS=( 0) ALU=（ 04 ） FC=（1 ）FZ=（0 ） FS=(0 ) ALU=（ 04 ） FC=（1 ）FZ=（ 0） FS=( 0) ALU=（ AD ） FC=（1 ）FZ=（ 0） FS=(1 ) ALU=（AC ） FC=（1 ）FZ=（ 0） FS=( 1) ALU=（ AC ） FC=（ 1）FZ=（ 0） FS=( 1) ALU=（59 ） FC=（0 ）FZ=（0 ） FS=( 0) ALU=（ 58 ） FC=（0 ）FZ=（0 ） FS=(0 ) ALU=（57） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=( 0) FC=（ 00） EI=（ 00） 1 0 1 0 1 0 1 0 四. 实验体会
熟悉了整个实验系统的基本结构，了解了该实验装置按功能分成几大区，学会何时操作各种开关、按键。最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与 逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的。
实验五 微程序控制器实验
一. 实验目的
(1) 掌握微程序控制器的组成原理。
(2) 掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行过程。
二. 实验内容
微程序设计思想是由剑桥大学的M.V.Wilkes教授首先提出的，为每一条机器指令编写一个微程序，每一个微程序包含一条或几条微指令，每一条微指令对应一个或几个控制各部件动作的微操作指令。然后把这些微程序存到一个控制存贮器中，用寻找用户程序机器指令的方法寻找每个微程序中的微指令。由于这些微指令是以二进制代码形式表示的，每位代表一个控制信号，因此，逐条执行每一条微指令，也就相应地完成了一条机器指令的全部操作；由于控制信号是以二进制代码的形式出现的，因此只要修改微指令的代码，就可改变操作内容，便于调试、修改、甚至增删机器指令，有利于计算机仿真。
微程序控制器原理框图
微程序控制器是严格按照系统时序来工作的，因而时序控制对于控制器的设计是非常重要的，从前面的实验可以很清楚地了解时序电路的工作原理，本实验所用的时序由CON单元来提供，分为三拍T1、T2、T3。
微程序控制器的组成见下图，采用四片6116或2816作为微存贮器，微命令寄存器32位，用四片8D触发器（74HC574）组成。
在取指周期的T2下降沿，读取的8位指令数据锁存到指令寄存器(IR)中；T3时刻，根据IR、状态条件（例如：进位标志位、零标志位等），译码生成该机器指令对应的微地址（该机器指令对应uM的首地址），送入微地址寄存器(uPC)；如果不在取指周期，uPC的微地址来自于微指令寄存器的低8位（该机器指令对应的后续微地址）；在T3的下降沿，将控制存贮器中输出的微指令锁存到微指令寄存器中。
微程序控制器原理图 CON单元有一组按键，与开关区的拨动开关组合，可用来对存贮器MEM、控制存贮器uM读写操作：EXEC按键上方有一指示灯，复位后，指示灯亮，表示实验仪处于运行状态，STEP键、uSTEP键、iSTEP键、PULSE键有效；按一次EXEC键，实验仪切换到编辑状态，ADDR键、+1键、-1键、uM/M键、nRD键、nWR键有效；再按一次EXEC键，实验仪又切换到运行状态。如果在编辑状态时，使用按键，修改过MEM或uM的地址、数据，从编辑状态切换到运行状态后，请按一次nRST复位键，使实验仪回复初始设置（复位PC、uPC、微程序控制器等）。
以向uM的00H单元中写入44332211为例，对控制存贮器进行写入的具体操作步骤如下：
（1）如果EXEC键上方指示灯熄灭，表示实验仪在uM、MEM编辑状态，转第二步；否则，按一次EXEC键，使EXEC键上方指示灯熄灭
（2）如果uM/M键上方指示灯亮，表示处于uM编辑状态，直接转第三步；否则，按uM/M键一次，使uM/M键上方指示灯点亮
（3）IN单元开关给出uM的首地址（00000000），按一次ADDR键，uPC单元的8个发光二级管全熄灭（1：点亮，0：熄灭）
（4）IN单元开关给出该控存单元数据的低八位（00010001），按一次nWR键，低八位数据写入6116/2816的同时，打入uM7-0对应的锁存器中，uM单元的uM0、uM4灯点亮，uM1-3、uM5-7指示灯熄灭
（5）按一次+1键，准备写该控存单元的15-8位；IN单元开关给出数据