計算機(jī)組成原理實驗報告冊(共24頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗一 監(jiān)控程序與匯編實驗實驗時間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實驗室： 實驗臺： （以上部分由學(xué)生填寫，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實驗?zāi)康?）了解教學(xué)計算機(jī)的指令格式、指令編碼、選擇的尋址方式和具體功能。2）了解匯編語言的語句與機(jī)器語言的指令之間的對應(yīng)關(guān)系，學(xué)習(xí)用匯編語言設(shè)計程序的過程和方法。3）學(xué)習(xí)教學(xué)機(jī)監(jiān)控程序的功能、監(jiān)控命令的使用方法，體會軟件系統(tǒng)在計算機(jī)組成中的地位和作用。2、實驗平臺硬件平臺： 清華大學(xué)TEC-XP實驗箱的MACH部分軟件平臺： 監(jiān)控程序pcec16.exe、PC端指令集仿真軟件3、實驗要求1）學(xué)習(xí)聯(lián)機(jī)使用TEC-XP 教學(xué)實驗系

2、統(tǒng)和仿真終端軟件PCEC；2）使用監(jiān)控程序的R 命令顯示/修改寄存器內(nèi)容、D 命令顯示存儲器內(nèi)容、E 命令修改存儲器內(nèi)容；3）使用A 命令寫一小段匯編程序，使用U命令觀察匯編碼與機(jī)器碼之間的關(guān)系，用G 命令連續(xù)運行該程序，用T命令單步運行并觀察程序單步執(zhí)行情況。*代碼不得寫到00001FFF的地址單元中，如有違反將被取消當(dāng)堂成績4、操作步驟及實驗內(nèi)容1）實驗箱功能開關(guān)設(shè)置及聯(lián)機(jī)操作：1. 將實驗箱COM1口與PC機(jī)相連；2. 設(shè)置功能狀態(tài)開關(guān)為00110；3. 于PC端運行Pcec16.exe；4. 按RESET，START鍵，若PC端出現(xiàn)如下輸出（如圖1.1所示），則操作成功；圖1.12）仿

3、真軟件相關(guān)操作：1. 在項目文件夾找到tec2ksim.exe并啟動；圖2.12. 點擊文件-啟動監(jiān)控程序；圖2.24.若PC端出現(xiàn)如下輸出（如圖2.3所示），則操作成功；圖2.33）理解下列監(jiān)控命令功能： A、U、G、R、E、D、T1. A命令：完成指令匯編操作，把產(chǎn)生的指令代碼放入對應(yīng)的內(nèi)存單元中，可連續(xù)輸入。不輸入指令直接回車，則結(jié)束A命令（如圖3.1所示）；圖3.12. U命令：從相應(yīng)的地址反匯編15條指令，并將結(jié)果顯示在終端屏幕上（如圖3.2所示）；圖3.2注：連續(xù)使用不帶參數(shù)的U命令時，將從上一次反匯編的最后一條語句之后接著繼續(xù)反匯編。3. G命令：從指定（或默認(rèn)）的地址運行一個用

4、戶程序（如圖3.3所示）；圖3.34. R命令：顯示、修改寄存器內(nèi)容，當(dāng)R命令不帶參數(shù)時，顯示全部寄存器和狀態(tài)寄存器的值（如圖3.4所示）；圖3.45. E命令：從指定（或默認(rèn)）地址逐字顯示每個內(nèi)存字的內(nèi)容，并等待用戶打入一個新的數(shù)值存回原內(nèi)存單元（如圖3.5所示）；圖3.56. D命令：從指定（或默認(rèn)）地址開始顯示內(nèi)存120個存儲字的內(nèi)容（如圖3.6所示）；圖3.67. T命令：從指定地址（或當(dāng)前地址）開始單條指令方式執(zhí)行用戶程序（如圖3.7所示）；圖3.74）編程中不能隨意使用的寄存器及他們分別表示什么含義：1. R4：R4是操作系統(tǒng)的棧頂指針，指向堆棧的頂部；2. R5：R5是程序寄存器

5、，里面的值總是指向當(dāng)前程序運行點的地址；5）根據(jù)所學(xué)知識編寫：從鍵盤輸入一個數(shù)字，則計算該值到10的累加和，結(jié)果存入R2中。1. 通過A命令編寫程序（強(qiáng)烈建議同學(xué)們自己思考編程，不要直接照搬代碼，）；圖5.12. 通過G命令運行程序；圖5.2我們看到R2的值為37（十六進(jìn)制），程序運行成功。實驗二 脫機(jī)運算器實驗實驗時間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實驗室： 實驗臺： （以上部分由學(xué)生填寫，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實驗?zāi)康?）理解運算器芯片Am2901的功能和內(nèi)部組成，運行中使用的控制信號及各自的控制作用；2）理解4片Am2901構(gòu)成16位運算器的具體方案，各數(shù)據(jù)位信號、各控制位信

6、號的連接關(guān)系；3）使用24位微型開關(guān)中的23位控制信號確定運算與處理功能。2、實驗平臺硬件平臺： 清華大學(xué)TEC-XP實驗箱的AM2901運算器部分軟件平臺： PC端脫機(jī)運算器仿真程序3、實驗要求1）了解TEC-XP運算器基本組件2901的工作原理；2）了解TEC-XP實驗箱是如何使用4片2901構(gòu)成16位運算器；3）了解并掌握24位控制開關(guān)相應(yīng)的序列所實現(xiàn)的控制功能； 4）基于以上所學(xué)完成ppt最后要求的實驗內(nèi)容（控制信號表格）。 4、操作步驟及實驗內(nèi)容1) 實驗方式功能開關(guān)設(shè)置為：1XX002) 運算器芯片為，該芯片為幾位的芯片：Am2901 4片4位芯片3) 運算器四個標(biāo)志位C、Z、V、

7、S分別為什么含義：C：進(jìn)位標(biāo)志位，C=1時表示有進(jìn)位Z：零標(biāo)志位，Z=1時表示運算結(jié)果為0V: 溢出標(biāo)志位，V=1時表示溢出S：符號標(biāo)志位，S=1時表示為負(fù)4）完成表格中操作，寫出每部操作對應(yīng)的指令，觀察每部操作與控制信號的關(guān)系：1. 啟動PC端脫機(jī)運算器仿真程序圖4.12. 輸入指令編碼注：在實驗箱上，ALU輸出不需要觸發(fā)，而軟件模擬器則需要鼠標(biāo)點擊觸發(fā)，故表中壓START前的ALU輸出對應(yīng)的是軟件壓START后的ALU輸出a.圖4.2b.圖4.3c.圖4.4d.圖4.5e.圖4.6f.圖4.7g.圖4.8h.圖4.9i.圖4.10j.圖4.11k.圖4.125）完成以下操作，并將控制信號添

8、到表中：功能功能對應(yīng)匯編指令控 制 信 號I8-6I5-3I2-0SSTSSH SCIB地址A地址R_1_1234MVRD01100011100100000001不用R_9_789FMVRD01100011100100001001不用R_1_R_9_-R_1_SUB011010001001000100011001R_1_R_1_+1INC01100001100100010001不用R_10_R_1_MVRR011000100001000010100001R10R10R_1_AND011100001001000010100001QR_10_MVRR0110001000010000不用1010控制

9、作用基本指令集或者擴(kuò)展指令集指令Y的輸出、通用寄存器接收、Q寄存器接收運算功能選擇數(shù)據(jù)組合選擇狀態(tài)寄存器接收CinB端口地址A端口地址功能按START之前按START之后Y15-Y0CZVSY15-Y0CZVSR_1_1234 1234     1234    R_9_789F 789F     789F    R_1_R_9_-R_1_ 666B   &#

10、160;5407     R_1_R_1_+1 666C     666D    R_10_R_1_ 666C     666C    R10R10R_1_ 666C     666C    QR_10_ 666C   

11、  666C    注：脫機(jī)運算器模擬程序只能輸入4為二進(jìn)制數(shù)，故5）在此不予演示。實驗三 存儲器擴(kuò)展實驗 實驗時間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實驗室： 實驗臺： （以上部分由學(xué)生填寫，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實驗?zāi)康?）深入理解計算機(jī)內(nèi)存儲器的功能、組成知識；2）深入地學(xué)懂靜態(tài)存儲器芯片的讀寫原理和用它們組成教學(xué)計算機(jī)存儲器系統(tǒng)的方法（即字、位擴(kuò)展技術(shù)），控制其運行的方式； 注意：思考并對比靜態(tài)和動態(tài)存儲器芯片在特性和使用場合等方面的同異之處。2、實驗平臺硬件平臺： 清華大學(xué)TEC-XP實驗箱、擴(kuò)展芯片HN58C65p

12、25軟件平臺： 監(jiān)控程序pcec16.exe、PC端指令集仿真軟件3、實驗要求1）完成硬件跳線連接、芯片擴(kuò)充2）掌握RAM和EEPROM在存儲上的區(qū)別3）完成驗證代碼編寫4、操作步驟及實驗內(nèi)容1）實驗功能開關(guān)設(shè)置及聯(lián)機(jī)操作步驟（參考實驗一）；001102) 完成HN58c65p-25兩片EEPROM的物理擴(kuò)展；3）完成必要的跳線設(shè)置，課堂中擴(kuò)展的EEPROM的地址范圍為；4000-5FFF4）用監(jiān)控程序的 D、E命令對存儲器進(jìn)行讀寫，比較 RAM（6116）、EEPROM（28系列芯片）存儲性質(zhì)上的異同，給出結(jié)果描述，并解釋原理；用E命令對RAM和EEPROM寫入后，關(guān)閉電源，再打開電源，用D

13、命令查看寫入的內(nèi)容，RAM在斷電后不保存寫入的內(nèi)容，而EEPROM保存。注：在模擬器環(huán)境下無法分辨二者區(qū)別，故在此不予演示。5）用監(jiān)控程序的 A命令分別對RAM（6116）和擴(kuò)展存儲器 EEPROM（28 系列芯片）進(jìn)行讀寫，用U命令查看結(jié)果是否正確，如不正確，分析原因；對于RAM來說正確，對于ROM來說不正確原因：ROM讀寫比較緩慢，當(dāng)一次燒錄2個地址單元的內(nèi)容時，第二個地址單元燒錄不成功，便執(zhí)行下一個地址單元了，因此為了燒錄成功，需要在寫入操作時，每寫一個地址單元，等待1ms。注：在模擬器環(huán)境下二者皆燒錄正確，故在此不予演示。6）基于以上所學(xué)完成：從鍵盤上輸入一個0-9的數(shù)字，將從該數(shù)字開

14、始到F的所有數(shù)據(jù)存儲到擴(kuò)展之后的5000開始的EEPROM存儲器單元中。圖4.1運行程序后，我們用D命令查看，數(shù)據(jù)已經(jīng)存入；圖4.2實驗四 中斷實驗實驗時間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實驗室： 實驗臺： （以上部分由學(xué)生填寫，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實驗?zāi)康睦斫庵袛嗟脑恚瑢W(xué)習(xí)和掌握中斷產(chǎn)生、響應(yīng)、處理等技術(shù)，其中主要涉及到如下幾點： 1） 中斷源的捕捉 2） 中斷向量表的查詢 3） 中斷服務(wù)處理程序（ISR）2、實驗平臺硬件平臺： 清華大學(xué)TEC-XP實驗箱的右下角中斷按鈕部分軟件平臺： 監(jiān)控程序pcec16.exe、PC端中斷實驗仿真系統(tǒng)3、實驗要求1） 了解中斷的原理2）

15、了解向量中斷和非向量中斷的區(qū)別3） 了解中斷源、中斷向量表以及中斷服務(wù)處理程序之間的聯(lián)系4） 搞清楚三個中斷源的優(yōu)先級，以及中斷的嵌套規(guī)則4、操作步驟及實驗內(nèi)容1） 實驗功能開關(guān)設(shè)置；000102） 了解中斷源按鍵在TECXP實驗系統(tǒng)的位置，說明三個中斷源的優(yōu)先級（按左中右）；優(yōu)先級左>中>右3） 給出三個中斷源對應(yīng)在中斷向量表的地址；左：240CH ：JR 2460中：2408H ：JR 2440右：2404H ：JR 24204） 解釋三條擴(kuò)展指令的使用方法和寫法EI，IRET和DI；EI：開中斷指令，用E命令寫入 6E00（如圖4.1）圖4.1IRET：中斷返回指令，用E命令

16、寫入 EF00（如圖4.2）圖4.2DI：關(guān)中斷指令，用E命令寫入 6F00（如圖4.3）圖4.35） 讀懂實驗ppt中的中斷實例程序，編寫程序?qū)崿F(xiàn)如下內(nèi)容：a 主程序循環(huán)顯示字母'M'，如果捕捉到中斷源1的時候在屏幕循環(huán)顯示數(shù)字1；捕捉到中斷源2的時候在屏幕上循環(huán)顯示數(shù)字2；捕捉到中斷源3的時候在屏幕上循環(huán)顯示數(shù)字3；b 并且需要實現(xiàn)在中斷顯示的過程中，如果按下任意鍵則中斷返回到上一級程序繼續(xù)運行；c 實驗以優(yōu)先級為主要依據(jù)的嵌套d自己編寫三段中斷服務(wù)子程序，不允許存在重疊（即避免使用事例程序2450地址處的程序）（1） 編寫主程序圖4.4（2） 編寫第一段中斷子程序圖4.5

17、（3） 編寫第二、三段中斷子程序（似第一段）圖4.6圖4.7（4） 編寫第二、三段中斷子程序（似第一段）圖4.8程序運行成功實驗五 I/O接口擴(kuò)展實驗實驗時間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實驗室： 實驗臺： （以上部分由學(xué)生填寫，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)串行口的正確設(shè)置與使用，通過實驗箱的兩個串口實現(xiàn)兩臺PC的通訊2、實驗平臺硬件平臺： 清華大學(xué)TEC-XP實驗箱的I/O接口部分軟件平臺： 監(jiān)控程序pcec16.exe3、實驗要求1） 按照實驗要求必要的連線2） 擴(kuò)展另外一片8251串口芯片3） 根據(jù)實驗ppt完成必要的跳線設(shè)置，確定擴(kuò)展I/O口的地址4） 根據(jù)實驗要求編寫代碼注：串口禁止帶電插拔！4、操作步驟及實驗內(nèi)容1） 在對應(yīng)的IC座上擴(kuò)展一條雙排直插的8251芯片2） 完成必要的連線，將芯片旁邊的/CS與標(biāo)有I/O /CS的一排插孔的一個相連，確定擴(kuò)展I/O的地址，給出地址及描述地址對應(yīng)的寄存器名稱：擴(kuò)展I/O地址為A0H-AFH;對應(yīng)寄存器地址A0-AF3） 擴(kuò)展串口在使用之前的初始化代碼圖4.1