一、实验目的
（1）掌握微程序控制器的原理
（2）掌握TEC-8模型计算机中微程序控制器的实现方法，尤其是微地址转移逻辑的实现方法
（3）理解条件转移对计算机的重要性
二、实验要求
（1）做好实验预习，按要求预先填写实验步骤中各表格。
二、实验内容（包括题目、调试过程、调试结果与分析）
一、实验设备
（1）TEC-8实验系统
二、实验电路
（1）数据通路实验电路框图
（2）数据通路控制信号和数据信号（包含两部分：运算器和存储器）
（2）微指令格式
（3）微程序控制电路图
（4）操作模式
操作模式
DP SWC SWB SWA 实验功能
1 0 0 0 启动程序运行
1 0 0 1 写存储器
1 0 1 0 读存储器
1 0 1 1 读寄存器
1 1 0 0 写寄存器
1 1 0 1 运算器组成实验
1 1 1 0 双端口存储器实验
1 1 1 1 数据通路实验
三、实验任务
（1）掌握TEC-8模型计算机微控制器的工作原理。
（2）做好实验预习，按要求预先填写实验步骤中各表格。
四、实验步骤（参见教材第十章相应实验）
（1）将控制器转换开关拨到微程序位置，将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置。打开电源。
（2）跟踪控制台操作读寄存器、写寄存器、运算器组成实验的执行。
a) 按下CLR复位键，注意此时uA5-uA0全灭，表示当前执行的是CM中的0号微指令，按一次QD键执行一条微指令。
b) 请预先填写下表内容，在实验箱上验证所写信号是否正确。如果不一致，请分析原因。按QD结束每个操作。记录每一步的微地址uA5-uA0、P4-P0和有关控制信号的值，写出每一步所执行的微指令的作用。
操作1：读寄存器（操作模式：1011）
操作 当前微指令地址 与本操作有关的控制信号及取值 判定字段 下地址字段 实际下地址
uA5-uA0 P4 P3 P2 P1 P0 NuA5-0 NuA’5- NuA’0
复位 00H RD1-RD0=00
RS1-RS0=11 0 0 0 0 1 01H 07H
实验现象解释：
在复位状态下当前微指令地址为00H，判别字段P4-P0为00001，理论下地址字段为01H，但实际上由于P0=1，SWB=1,SWA=1，根据微程序控制电路可知在P0=1，SWB=1,SWA=1的情况下NuA2=1，NuA1=1，所以实际下地址NuA5-0为000111即实际下地址为07H。
读寄存器
A/B指示灯上显示R0和R1 07H RD1-RD0=00
RS1-RS0=01
0 0 0 0 0 06H 06H
实验现象解释：
在读寄存器状态下当前微指令地址为07H，判别字段P4-P0为00000，所以实际下地址字段不会改变为06H。
A/B指示灯上显示R0和R1
操作2：写寄存器（操作模式：1100）
操作 当前微指令地址
uA5-uA0 与本操作有关的控制信号及取值 判定字段 下地址字段 实际下地址
P4 P3 P2 P1 P0 NuA5-0 NuA’5- NuA’0
复位 00H RD1-RD0=00
RS1-RS0=11 0 0 0 0 1 01H 09H
实验现象解释：
在复位状态下当前微指令地址为00H，判别字段P4-P0为00001，理论下地址字段为01H，但实际上由于P0=1，SWC=1，根据微程序控制电路可知在P0=1，SWC=1的情况下NuA3=1，所以实际下地址NuA5-0为001001即实际下地址为09H。
写R0 09H RD1-RD0=00
RS1-RS0=01，SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,
STOP=1 0 0 0 0 0 08H 08H
写R1 08H RD1-RD0=10
RS1-RS0=01，SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,
STOP=1 0 0 0 0 0 0AH 0AH
写R2 0AH RD1-RD0=01
RS1-RS0=00，SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,
STOP=1 0 0 0 0 0 0CH 0CH
写R3 0CH RD1-RD0=11
RS1-RS0=10，
SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,
STOP=1 0 0 0 0 0 00H 00H
实验现象解释：
①指示灯uA5-uA0显示09H，控制信号RD1-RD0=00,RS1-RS0=0，,SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,STOP=1，P4-P0为00000，实际下地址为08H，按一次QD按钮。
②指示灯uA5-uA0显示08H，控制信号RD1-RD0=00,RS1-RS0=01，SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,STOP=1，P4-P0为00000，实际下地址为0AH，按一次QD按钮。
③指示灯uA5-uA0显示0AH，控制信号RD1-RD0=00,RS1-RS0=01，SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,STOP=1，P4-P0为00000，实际下地址为0CH，按一次QD按钮。
④指示灯uA5-uA0显示0CH，控制信号RD1-RD0=11,RS1-RS0=10，,SBUS=1, DRW=1,SELCTL=1,STOP=1，P4-P0为00000，实际下地址为00H，按一次QD按钮。
操作3：运算器组成实验（操作模式：1101）
操作 当前微指令地址 与本操作有关的控制信号及取值 判定字段 下地址字段 实际下地址
uA5-uA0 P4 P3 P2 P1 P0 NuA5-0 NuA’5- NuA’0
复位 00H RD1-RD0=00
RS1-RS0=11 0 0 0 0 1 01H 0BH
实验现象解释：
在复位状态下当前微指令地址为00H，判别字段P4-P0为00001，理论下地址字段为01H，但实际上由于P0=1，SWB=1,SWA=1，根据微程序控制电路可知在P0=1，SWC=1,SWA=1的情况下NuA3=1，NuA1=1，所以实际下地址NuA5-0为001011即实际下地址为0BH。
写R0 0BH RD1-RD0=00
RS1-RS0=01,
SBUS=1, DRW=1, STOP=1 0 0 0 0 0 15H 15H
写R1 15H RD1-RD0=01,
RS1-RS0=00, SBUS=1, DRW=1, STOP=1 0 0 0 0 0 16H 16H
实验现象解释：
①指示灯 µA5-µA0 显示0BH。在数据开关 SD7-SD0 上设置数R0为F0H即11110000, 按一次 QD 按钮。
②指示灯 µA5-µA0 显示15H。在数据开关 SD7-SD0 上设置数R1为10H即00010000, 按一次 QD 按钮。
R0+R1 16H RD1-RD0=00,
RS1-RS0=01,
ABUS=1, M=0, S3-0=1001, LDC=1,LDZ=1CIN=1, ,STOP=1
0 0 0 0 0 17H 17H
实验现象解释：
指示灯 µA5-µA0 显示16H。指示灯 A7-A0 显示被加数R0=F0H:11110000，指示灯 B7-B0 显示加数R1=10H:00010000，D7-D0指示灯加法显示运算结果R0+R1=00H:00000000。按一次QD按钮。
R0-R1 17H RD1-RD0=00,
RS1-RS0=01,
ABUS=1, M=0, S3-0= 0110, LDC=1,LDZ=1CIN=0, ,STOP=1 0 0 0 0 0 18H 18H
实验现象解释：
指示灯 µA5-µA0 显示17H。这时显示加法运算得到的指示灯C和Z为1。因为加法运算产生了进位所以C为1。指示灯 D7-D0显示减法运算结果RO-R1=0E0H:11100000。按一次QD按钮。
R0 and R1 18H RD1-RD0=00
RS1-RS0=01,
ABUS=1, M=1, S3-0= 1011, LDC=1,LDZ=1CIN=0, ,STOP=1
0 0 0 0 0 19H 19H
实验现象解释：
指示灯 µA5-µA0 显示18H。这时显示减法运算得到的指示灯C和Z分别为1和0。因为减法运算产生了进位所以C为1。D7-D0 显示运算结果 R0andR1=10H:00010000。按一次QD按钮。
R0 or R1 19H RD1-RD0=00
RS1-RS0=01, ABUS=1, M=1, S3-0= 1110,LDC=1,LDZ=1 CIN=0, STOP=1 0 0 0 0 0 00H 00H
实验现象解释：
µA5-µA0显示19H。这时显示与运算得到的指示灯Z为0.因为与运算结果为0所以Z为0。显示运算结果 R0 OR R1=0F0H:11110000。按一次QD按钮。
（3）验证机器指令对应的微指令
将实验箱上信号C-I、Z-I、IR7-I、IR6-I、IR5-I、IR4-I与开关K6-K0接起来，用单微指令方式跟踪STP以外指令的执行过程，记录每一步的微地址uA5-uA0、P4-P0和有关控制信号的值，写出每一步所执行的微指令的作用。
要求：至少跟踪3条机器指令的微指令，表格行数根据具体指令的微指令条数进行增删。
指令1：ADD 操作码IR7-IR4 = 0001
操作 当前微指令地址 与本操作有关的控制信号及取值 判定字段 下地址字段 实际下地址
uA5-uA0 P4 P3 P2 P1 P0 NuA5-0 NuA’5- NuA’0
复位 00H RD1-RD0=00
RS1-RS0=11 0 0 0 0 1 01H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
01H
取指 01H LIR=1,PCINC=1,P1=1 0 0 0 1 0 20H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
21H
实验现象解释：
按复位按钮CLR后，设置操作模式开关SWC=0,SWB=0,SWA=0，按一次QD按钮，则进入启动程序运行模式。设置电平开关S3~S0为0001，按QD按钮，跟踪指令的执行。
复位状态下，RD1-RD0=00,RS1-RS=11，P0为1。下地址为01H。
取值状态下，LIR=1,PCINC=1,P1=1,LIR=1进行取指，当P1=1时NuA5-T= NuA5 = 0，NuA4-T= NuA4 = 1，NuA3-T= NuA3 + P1 & IR7 = 0，NuA2-T= NuA2 + P1 & IR6 = 0，NuA1-T= NuA1 + P1 & IR5 = 0，NuA0-T= NuA0 + P1 & IR4 = 1，即下一条微指令的地址为21H。
执行第1步： 21H SELCTL=0, SEL3-0=RdRs, ABUS=1, M=0, S3-0=1001, CIN=1, LDC=1, LDZ=1, DRW=1 1 0 0 0 0 01H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
01H
实验现象解释：取指成功，取指令ADD，按一次复位按钮CLR按钮，结束本次跟踪操作。
指令2：AND 操作码IR7-IR4 = 0011
操作 当前微指令地址 与本操作有关的控制信号及取值 判定字段 下地址字段 实际下地址
uA5-uA0 P4 P3 P2 P1 P0 NuA5-0 NuA’5- NuA’0
执行第1步：
复位 00H RD1-RD0=00
RS1-RS0=11 0 0 0 0 1 01H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
01H
实验现象解释：
按复位按钮CLR后，设置操作模式开关SWC=0,SWB=0,SWA=0，按一次QD按钮，则进入启动程序运行模式。设置电平开关S3~S0为0011，按QD按钮，跟踪指令的执行。
复位状态下，RD1-RD0=00,RS1-RS=11，P0为1。下地址为01H。
执行第2步：
取指 01H LIR=1,PCINC=1,P1=1 0 0 0 1 0 20H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
23H
实验现象解释：
取指状态下，LIR=1,PCINC=1,P1=1,LIR=1进行取指，当P1=1时NuA5-T= NuA5 = 0，NuA4-T= NuA4 = 1，NuA3-T= NuA3 + P1 & IR7 = 0，NuA2-T= NuA2 + P1 & IR6 = 0，NuA1-T= NuA1 + P1 & IR5 = 1，NuA0-T= NuA0 + P1 & IR4 = 1，即下一条微指令的地址为23H。
执行第3步：
取指 23H M=1,
S=0000.ABUS=1,DRW=1,LDZ=1,P4=1 1 0 0 0 0 01H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
01H
实验现象解释：取指成功，取指令AND，按一次复位按钮CLR按钮，结束本次跟踪操作。
指令3:JZ 操作码IR7-IR4 = 1000
操作 当前微指令地址 与本操作有关的控制信号及取值 判定字段 下地址字段 实际下地址
uA5-uA0 P4 P3 P2 P1 P0 NuA5-0 NuA’5- NuA’0
执行第1步：
取指 01H LIR=1,PCINC=1,P1=1 0 0 0 0 1 01H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
28H
实验现象解释：
取指状态下，LIR=1,PCINC=1,P1=1,LIR=1进行取指，当P1=1时NuA5-T= NuA5 = 0，NuA4-T= NuA4 = 1，NuA3-T= NuA3 + P1 & IR7 = 1，NuA2-T= NuA2 + P1 & IR6 = 0，NuA1-T= NuA1 + P1 & IR5 = 0，NuA0-T= NuA0 + P1 & IR4 = 0，即下一条微指令的地址为28H。
执行第2步：
进入JZ取指 28H Z=1 0 1 0 0 0 12H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
13H
实验现象解释：
设置Z=1，在Z=1，P3为1的情况下，根据微程序控制器电路图可知实际下地址为13H。
执行第3步：
取指令JC 13H P4=1，PCADD=1 1 0 0 0 0 01H SWC=0,SWB=0,SWA=0,
01H
实验现象解释：
取指成功，取指令JC，按一次复位按钮CLR按钮，结束本次跟踪操作。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-773844.html
八、思考题
（1）TEC-8模型计算机的微指令地址有多少位？最多能寻址多少条微指令？
答：TEC-8模型计算机的微指令地址有40位，最多能寻址14条微指令。
（2）能对TEC-8模型计算机的微指令格式压缩长度吗？如果能，可以怎么做？
答：能，改直接表示为编码表示（压缩互斥性微指令）。
（3）试根据运算器组成实验的实验过程，请画出该实验的微程序流程图。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-773844.html
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