計算機組成原理實驗報告楊睿

1、 TH-union+ 教學實驗計算機系統(tǒng)實驗報告 學 院： 信息學院 姓 名： 楊睿 班 級： 計算機1101B 學 號： 指導老師： 李天工 北京聯(lián)合大學教務處編印實驗一：TH-union+教學實驗計算機認識實驗一、實驗目的1.熟悉TH-union+教學實驗計算機硬件環(huán)境。 2.學習實驗機工作狀態(tài)設置。 3.掌握實驗機脫機實驗的輸入方法，掌握使出信息的內容和顯示位置。2、 實驗步驟1.對照TH-union+實驗計算機系統(tǒng)框圖，在實驗箱上查找上述每一個開關、每一個顯示燈，熟記它們的功能。2.在實驗箱上找到系統(tǒng)功能選擇開關，熟悉其設置的各種功能。3.對控制信號開關（實驗機輸入設備）進行測試。4.

2、對數(shù)據(jù)/指令開關（實驗機輸入設備）進行測試。三、實驗要求獨立回答以下問題1） 說明三組撥動開關的作用，說明二個微動按鈕的作用。 答：左下方一組六個黑色撥動開關是用來選擇系統(tǒng)的功能和工作方式的； 中間一組36個紅色撥動開關是用于實驗中手動輸入32位控制信號的； 右下方一組16個黑色撥動開關是用于實驗中手動輸入16位信息（機器指令、數(shù)據(jù)或地址）“RESET”:實現(xiàn)系統(tǒng)重啟；“START”：實現(xiàn)單步進行即按機器周期進行。2）參考基本指令表，分析說明實驗機指令的操作數(shù)尋址使用了哪些尋址方式？ 答：立即數(shù)尋址、寄存器尋址、存儲器尋址。3） 說明實驗中功能選擇開關=110100時，所選擇的系統(tǒng)工作方式是什

3、么；功能選擇開關=100000時，所選擇的系統(tǒng)工作方式是什么。 答：110100：16位分立電路CPU，手動置指令，微程序，聯(lián)機單步工作； 100000: 16位分立電路CPU，內存讀指令，微程序，脫機單步工作。4、 實驗總結這次實驗讓我對于計算機組成原理實驗課程的實驗機有了初步的了解和熟悉，對我以后實驗的進行有很大的幫助。實驗二：運算器脫機實驗1 實驗目的1.了解AM2901芯片構成的運算器的內部結構和功能。 2.熟悉AM2901運算器的控制信號作用。5、 掌握用AM2901運算器個控制信號的使用方法；手動使用控制信號進行各種運算操作，觀察指令執(zhí)行的結果，以及對狀態(tài)標志的影響。2 實驗步驟脫

4、機運算器實驗，是讓運算器從教學實驗計算機的系統(tǒng)中脫離出來，成為一個獨立的部件，學生用手動的方式控制和驅動運算器工作，了解運算器控制信號，了解運算操作得實現(xiàn)方法。實驗設計思路：1.認真解讀AM2901芯片的內部邏輯結構圖，掌握數(shù)據(jù)通道、寄存器地址、控制信號的使用。2.設計運算器操作時所需寄存器地址、控制信號、并填入表中。 3.設置實驗機工作方式：16位分立電路CPU，手動控制運算器單步工作。 4.進行實驗機系統(tǒng)初始化，先按“RESET”再按“START”。 5.在機器上進行運算器脫機實驗，要求： （1）D1和D2是片外輸入的數(shù)據(jù)，通過16位數(shù)據(jù)開關向運算器提供數(shù)據(jù)，設： D1=1234H（轉換成

5、2進制機器數(shù)為：0001 0010 0011 0100） D2=5678H（轉換成2進制機器數(shù)為：0101 0110 0111 1000） （2）在三個12位紅色微型開關中選擇對運算器起控制作用的位，向運算器發(fā)送正確 的控制信號。 （3）通過顯示燈觀察運算結果及狀態(tài)標志，并將結果填入表中。三、實驗內容運輸處理功能I8-I0B口 地址A口 地址SSTSSH SCI 壓START前 壓START后ALU輸出CZVSALU輸出CZVSD1+0->R001100011100000010001234H00001234H0000D2+0->R001100011100010010005678H0

6、0005678H0000R0+R1->R00110000010000000100100068ACH0000BF24H0000R0-R1 ->R0011001001000100000010011234H0000BBBBH1000R1-R0->R1011001001000100000010014444H1000BBBCH1000R0R1->R0011011001000000010010003674H10003674H1010R0R1->R0011100001000000010010004444H10104444H1010R0R1->R00111100010000

7、00010010000000H10104444H0100/(R0R1)->R001111100100000001000000BBBBH01000000H0100R0x2->R01110100110000110000BBBBH01007776H1100R0/2->R010100001100001010007776H11003BBBH0100四、實驗要求獨立回答以下問題 1）實驗機運算器的手動控制信號有多少個？如何輸入這些控制信號？ 答：手動控制信號有32個；在脫機狀態(tài)下，開關撥到上方為1，撥到下方為0. 2）實驗機寄存器有多少個？寄存器地址有多少位？ 答：實驗機寄存器有16個；

8、地址有4位。 3）移位操作是否在ALU中完成？說明理由。 答：是；ALU主要完成對二進制數(shù)據(jù)的定點算術運算（加減乘除）、邏輯運算（與或非異或）以及移位操作。在某些CPU中還有專門用于處理移位操作的移位器。 4）SST信號在移位操作功能中起什么作用？ 答：CZVS可以保存信號，而保存的內容由SST信號決定。 5）SSH/SCI信號在移位操作功能中起什么作用？ 答：SH/SCI信號控制Cin內容的選擇。5、 實驗總結通過本次實驗我們初步掌握AM9120運算器控制信號的方法，對于實驗機的使用和原理有了進一步的認識，通過實驗，我們也發(fā)現(xiàn)了自己存在的不足，發(fā)現(xiàn)了自己的問題。實驗三：微程序控制器實驗一、實

9、驗目的 1.深入理解計算機微程序控制器的功能、組織結構等重要知識。 2.深入學習計算機典型指令的執(zhí)行流程。 3.系統(tǒng)掌握指令系統(tǒng)、指令分類、指令格式、尋址方式、微指令格式、微程序流程等具體概念。二、實驗步驟微程序控制器實驗是由學生手動輸入一條指令，讓控制器一步一步執(zhí)行該指令的微程序，每一步都是按一下“START”鍵，直至該指令結束。實驗通過以單步執(zhí)行方式執(zhí)行每一條微指令，了解微程序控制器的微指令、微命令，了解典型指令的微程序流程。實驗設計思路如下：1.認真解讀AM2910芯片的內部邏輯結構圖，掌握指令、微指令、微程序及其關系。2.接通實驗機電源。3.設置TH-union+實驗機工作方式：分立電

10、路CPU的16位脫機單步工作、手動輸入指令。4.通過16位數(shù)據(jù)開關，手動輸入一條機器指令。5.進行實驗機初始化：按RESET鍵；指示燈Microp亮，其它燈全滅。6.用單步方式逐條執(zhí)行指令，通過觀察燈觀察執(zhí)行情況，并記錄微地址、微指令。3、 實驗內容 選擇SUB指令，觀察其微程序流程，詳細內容見附表。四、實驗要求獨立回答以下問題1）實驗機微程序控制器的CM空間是多大？說明分析過程。 答：微指令48位、微命令字段32位、判別位8位、下址8位， 控制器的CM空間=256*48位2） 實驗機微指令是多少位？ 答：48位3）實驗中，為什么當微指令地址=31H時，一條指令的執(zhí)行就結束了？指令是在該微指令

11、執(zhí)行前結束，還是在執(zhí)行后結束？ 答：當執(zhí)行微指令地址=31H時，這是指令的取指指令； 指令在該微指令執(zhí)行前結束。4） 當微程序入口地址為19、1B時，這些微程序所對應的指令之間有何共同特點？ 答：都需要在此之前進行取值和異碼的操作。5）當微程序入口地址為1D、1E、1F時，這些微程序所對應的指令之間有何共同特點？ 答：都需要在此之前進行取值和異碼的操作；在入口地址操作后需要手動輸入一條指令字。五、實驗總結這次實驗目的就是記住并熟練運用各種指令，在操作上比較簡單，通過實驗的學習，我們基本了解了指令在微程序控制器中的具體實現(xiàn)流程，加深了我們在課本中學習的知識的理解，對于課堂上的學習興趣有了一定的提

12、高。實驗四：實驗機操作系統(tǒng)（監(jiān)控程序）實驗一、實驗目的1. 學習TH-union+教學實驗計算機的聯(lián)機工作方式。2. 學習TH-union+教學實驗計算機監(jiān)控命令的使用方法。3. 學習TH-union+教學實驗計算機簡單的匯編程序設計方法。二、實驗步驟1. 電源處于斷開狀態(tài)，用9芯插頭穿行通信線連接TH-union實驗機和PC機。2. 接通兩臺機器電源。3. 設置實驗機的工作方式：16位分立電路CPU，微程序在控制器連續(xù)執(zhí)行內存指令4. 在PC機上啟動操作終端軟件PCEC16.EXE。5. 練習監(jiān)控命令的使用，掌握其功能。6. 編寫匯編程序段，實現(xiàn)任務要求的功能。3、 實驗內容1.在PC機上啟

13、動PECE程序，完成連接例5：從鍵盤上連續(xù)打入實驗者的完整學號，并在屏幕上顯示，遇到非數(shù)字字符結束輸入過程。四、實驗要求獨立回答以下問題1）繪制例3所給程序的流程圖。A 2000IN 81NSHR ROYIN 80OUT 80RET 80 2）說明例3所給程序是如何確定鍵盤有輸入操作的？判斷的標準是什么？ 答：通過IN 81判斷；五、實驗總結通過這次實驗，讓我感受到了實驗機與PC機連接之后進行操作的感覺，將理論知識運用到了實際的編程上。整個實驗過程中對于理論知識和實際操作之間的把握還不夠熟練，對于實驗也有很多不到位的地方，多虧了老師和同學的幫助。實驗五：實驗機匯編語言程序設計實驗一、實驗目的1

14、. 學習匯編語言程序設計典型過程。2. 熟悉實驗機指令系統(tǒng)和匯編語言語句。3. 理解計算機硬件環(huán)境、指令語言系統(tǒng)、匯編語言的互相關系。二、實驗步驟1 準備PC機和TH-union+實驗機，確定電源處于斷開狀態(tài)，用9芯插頭串行通信線連接TH-union實驗機和PC機。2 接通兩臺機器電源。3 設置實驗機工作方式將左下方的6個撥動開關置為正確位置，實現(xiàn)“16位分立電路CPU，微程序控制器連續(xù)執(zhí)行內存指令”的狀態(tài)。4 在PC機windows系統(tǒng)下，使用記事本編寫源程序，聯(lián)系使用偽指令、運算表等表達式，精簡源程序的語句形式，提高編程質量。源程序編寫完成后，保存為.ASM擴展名的文件。5 在PC機DOS

15、系統(tǒng)下，執(zhí)行TECA.EXE命令，打開交叉程序匯編器界面，按提示鍵入軟程序的路徑、文件名、擴展名等，完成匯編過程，生成.COD文件。6 在PC機上啟動實驗機操作終端軟件PCec16.EXE。按F10進入主菜單，按選項提示，將剛生成的.COD文件從PC機下傳到實驗機內存。7 在實驗機PCEC操作終端窗口，用監(jiān)控命令運行程序，其結果在終端窗口上顯示。三、實驗內容例2：設計一個有讀寫內存和子程序調用指令的程序，功能是讀出內存中的字符，將其顯示到顯示器的屏幕上，轉換為小寫字母后再寫回存儲器原存儲區(qū)域。注：由于時間和對于該部分知識系統(tǒng)的不夠熟悉，實驗五未能實現(xiàn)最后的運行結果“ABCDEF”的成功顯示，相

16、關的實驗拓展也沒有進行。四、實驗總結這次實驗我們感受到了匯編語言的難度，對于我們的知識水平來說對于匯編語言的理解和運用還是有一定的難度的，實驗也沒有成功的實現(xiàn)，以后一定要吸取經(jīng)驗教訓，做到實驗之前提前預習理論知識，保證實驗的效率。實驗六：實驗機BASIC語言程序設計實驗一、實驗目的1 學習使用實驗機監(jiān)控程序中對BASIC語言的解釋執(zhí)行命令。2 學習在實驗機上進行BASIC語言程序設計。3 了解高級語言和匯編語言在處理能力和使用的方便程度等方面的區(qū)別。2、 實驗步驟在出現(xiàn)的BASIC命令行提示符下，輸入程序，然后進行執(zhí)行。3、 實驗內容 例1：這是一個完成整數(shù)排序功能的程序，要求首先輸入5個參加排序的整數(shù)數(shù)值，接下來完成對這5個整數(shù)的排序操作，并輸出最終的排序結果。 例4：這是一個解決8皇后問題