广工计算机组成原理实验报告.docx

1、广工计算机组成原理实验报告计算机学院 计算机科学与技术专业 班_组、学号 姓名 协作者_ 教师评定 实验题目 基础汇编语言程序设计 一、实验目的：（1）学习和了解TEC-XP+教学实验系统监控命令的用法；（2）学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统；（3）学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编语言程序。二、实验设备与器材：TEC-XP+教学实验系统,仿真终端软件。三、 实验内容：1、学习联机使用TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC;2、学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件；3、使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命令修改存储器内容；4、使

2、用A命令编写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运行改程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行的情况。四、 实验步骤：一、实验具体操作步骤：1、准备一台串口工作良好的PC机；2、将TEC-XP放在实验台上，打开实验箱的盖子，确定电源处于断开状态；3、将黑色电源线一端接220V交流电源，另一端插在TEC-XP试验箱电源插座上；4、取出通讯线，将通信线的9芯插头接在试验箱的串口“COM1”或“COM2”上，另一端接到PC机的串口上；5、将TEC-XP实验系统左下方的6个黑色控制器开关置为001100，控制开关的功能在开关上、下方有标识；开关拨向上方表示“1”，拨向下方表示“0

3、”，“x”表示任意，其他实验相同；6、打开电源，船形开关和5v电源指示灯亮。7、在PC机上运行PCEC16.EXE文件，直接回车。8、按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键在主机上显示： TEC2000 CRT MONITORVersion 1.0 April 2001Computer Architectur Lab,Tsinghua UniversityProgrammed by He Jia二、实验注意事项： 几种常见的工作方式（开关拨到上方表示为1，拨到下方为0）工作方式5个拨动开关连续运行程序、组合逻辑控制器、联机、16位机00110连续运行程序、微程序控制器、联机、16

4、位机00010单步、手动置指令、组合逻辑控制器、联机、16位机11110单步、手动置指令、微程序控制器、联机、16位机1101016位机、脱机运算器实验1XX00三、仿真终端软件的操作成功运行PCEC16.EXE的界面四、实验示例：1.用R命令查看寄存器内容或修改寄存器的内容 1）在命令行提示符状态下输入： R ；显示寄存器的内容 注：寄存器的内容在运行程序或执行命令后会发生变化。 2）在命令行提示符状态下输入： R R0 :修改寄存器R0的内容，被修改的寄存器与所赋值之间可以无空格，也可由一个或数个空格 主机显示： 寄存器原值：_ 在该提示符下输入新的值0036 再用R命令显示寄存器的内容，

5、则R0的内容变为0036。 测试结果如下图： 3.用命令修改存储器内容 在命令提示符状态下输入： E2000 屏幕显示： 2000 地址单元的原有内容：光标闪烁等待输入 输入 0000 依次改变地址单元20012005的内容为：1111 2222 3333 4444 5555 注意：用E命令连续修改内存单元的值时，每修改完一个，按一下空格键，系统会自动给出下一个内存单元的值，等待修改；按回车键则退出E命令。 5.用A命令花不如一段汇编源程序，主要是想累加器送入数据和进行运算，执行程序并观察运行结果。 1）在命令行提示符状态下输入： A 2000：表示该程序从2000H（内存RAM区的起始地址）

6、地址开始 屏幕将显示： 2000： 输入如下形式的程序： 2000：MVRD R0，AAAA ;MVRD与R0之间有且只有一个空格，其他指令相同 2002：MVRD R1，5555 2004：ADD RO，R1 2005：AND R0，R1 2006：RET ;程序的最后一个语句，必须为RET指令 2007：（直接敲回车键，结束A命令输入程序的操作过程） 若输入有误，系统会给出提示并显示出错地址，用户只需在该地址重新输入正确的指令即可。 2）用U命令反汇编刚输入的程序 在命令行提示符状态下输入： U 2000 在相应的地址会得到输入的指令及其操作码 注：连续使用不带参数的U命令时，将从上一次反

7、汇编的最后一条语句之后接着继续反汇编。 3）用G命令运行前面键入的源程序 G 2000 程序运行结束后，可以看到程序的运行结果，屏幕显示各寄存器的值，其中R0和R1的值均为5555H，说明程序运行正确。 4）用P或T命令，但不执行这段程序，观察指令执行结果 在命令行提示符状态下输入： T 2000 寄存器R0被赋值为AAAAH T 寄存器R1被赋值为5555H T 做加法运算，和放在R0，R0 的值变为FFFFH T 做与运算，结果放在R0，R0的值变为5555H 用P命令执行过程同上 注：T总是执行单条指令，但执行P命令时，则把每一个CALL语句连同被调用的子程序依次执行完成。T，P命令每次

8、执行后均显示所由通用寄存器及状态寄存器的内容，并反汇编出下一条将要执行的指令。运行结果如下：例1：设计一个小程序，从键盘上接收一个字符并在屏幕上数出显示该字符。 在命令行提示符状态下输入：A 2000屏幕将显示：2000：输入如下形式的程序：2000：IN 81 ：判断键盘上是否按了建2001：SHR R0 ：即串行口是否有输入的字符2002：SHR R0 2003：JRNC 2000 ：未输入完则循环测试2004：IN 80 ：接收该字符2005：OUT 80 ：在屏幕上输出显示字符62006：RET ：每个用户程序都必须用RET指令结束2007： ：（按回车即结束输入过程）注：在十六位机中

9、，基本I/O接口的地址是确定的，数据口的地址为80，状态口的地址为81。用“G”命令运行程序 在命令提示符状态下输入： G 2000 执行上面输入的程序 光标闪烁等待输入，用户从键盘入字符后，屏幕会显示该字符。 该例建立了一个从主存2000H地址开始的小程序。这种方式下，所有的数字都约定使用16进制数，故数字后不用跟字符H。每个用户程序的最后一个语句一定为RET汇编语句。因为监控程序是用类似子程序调用方式使实验者的程序投入运行的，用户程序只有用RET语句结束，才能保证程序运行结束时能正确返回到监控程序的断点，保证监控程序能继续控制教学机的运行过程。测试如下图：五、实验心得 学会了联机使用TEC

10、-XP教学实验系统和仿真终端软件PCEC，教学实验系统监控命令的用法，了解了TEC-CP教学实验系统的指令系统，试着做汇编程序设计，在尝试中发现汇编程序设计的方法，理解指令代码的意义及程序所能实现的功能，并对基础汇编语言程序设计有了初步的了解，增加了自己学习的兴趣和提高了自己的动手操作的能力。计算机学院 网络工程 专业1班_组、学号 姓名 协作者_ 教师评定_实验题目 脱机运算器实验 1、实验目的：1、深入了解AM2901运算器的功能与具体用法。2、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。2、实验设备与器材：TEC-XP+教学实验系统三、实验说明和原理： 脱机运算器实验，是指让运算器从数

11、学计算机整机中脱离出来，此时，他的全部控制与操作均需通过两个12位的卫星开关来完成，这就谈不上执行指令，只能通过开关，案件控制数学机的运算器完成指定的运算功能，并通过指示灯观察运算器结果。下面先把前边几讲过的，与该实验直接有关的结论性内容汇总如下。一、12位微型开关的具体控制功能分配如下：A口，B口地址：送给AM2901器件用于选择源与目的操作数的寄存器编号：I8-I0：选择操作数来源，运算操作功能，选择操作数处理结果和运算器输出内容的3组3位的控制码：SCI，SSH和SST：用于确定运算器最低位的进位输入，移位信号的入/出和怎样处理AM2901产生的状态标志位的结果。二、开关位置说明：做脱机

12、运算器实验时，要用到提供24位控制信号的微动开关和提供16位数据的拔动开关。微动开关是红色的，一共有三个，一个微动开关可以提供12位的控制信号，三个开关分别标有SWI1 micro switch 、SW2 micro switch 和SW3 micro switch；数据开关是黑色的，左边的标有SWH的是高8位，右边的标有SWL的是低8位。微动开关与控制信号对应关系见表（从左到右）：SW1 Micro switchSW2 Micro switchSW3 Micro switchT3-T0REQ/MIO/WEI2-I0I8-I7I6-I3B PORTA PORTSST SSH SCIDC2DC1

13、三、开关检测红色微动开关是该实验系统使用寿命最短的器件，开关好坏的检测方法比较简单，用户将五个控制机器工作方式的开关置于“1XX000”，从左面其第二个和第三个的开关处于任意位置，然后将两个未动开关上的24小纽子依次置为1（开关拨到上方为1），看对应的指示灯是否亮，如果有一个或数个指示灯不亮，则一般是开关除了问题。四、实验内容：在脱机方式下，对于给定指令分析其执行过程中运算步骤，通过对AM2901运算器所需的控制信号的设置，使之完成运算，并核对运算结果。5、实验步骤：在脱机方式下，通过设置SW1，SW2，SW3各微码字段和数据开关，可实现多种运算。以实现AAAAH-R1为例说明操作过程。1、按

14、照下表中的微码和数据开关，对运算器的功能进行设置。操作步骤如下： 微动开关数据开关I8-I6I5-I3I2-I0SSTSSHSCiBAD15-D001100011100100000001不用AAAAH5、将教学机左下方的5个拨动开关置为11XX00(单步,16位,脱机);先按一下”RESET”按键,再按一下”START”按键,进行初始化.6、通过16个数据开关设置立即数AAAAH。7、通过SW1、SW2、SW3设置各微码。3、按一次START键，立即数XXXXH置入R1，通过显示灯查看按START键后的输出。若要进行其他操作：（1） 程序设置SW1、SW2、SW3数据开关，通过显示灯观察输出。

15、（2） 然后按START键执行操作。通过显示灯观察按START键后的输出，检查运算结果是否正确。4、接下来,按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验,将结果填入表中:其中,D1取为0101H,D2取为1010H,通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号,通过16位数据开关向运算器提供数据,通过指示灯观察运算结果及状态标志.运算I8-I0SSTSSHSCIBA压START前压START后ALU输出CZVSALU输出CZVS*D1+0-R001100011100100000000不用0101随机01010000*D2+0-R101100011100100000001不用101000001

16、0100000R0+R1-R00110000010010000000000011111000021210000R0-R1-R001100100100100010000000101010000F0F11000R1-R0-R10110010010010001000100000F0F10000E0E1000R0VR1-R00110110010010000000100000F0F10000F0F1010R0R1-R00111000010010000000000011010101001011010R0R1-R00111100010010000000000011010101001011000(R0R1)-

17、R0011111001001000000000001FEFE10000E0E10012*R0-R011100001100100000000不用FEFE1001FDFC0001R0/2-R010100001100100000000不用FDFC00017EFE0001注:用*标记的运算,表示D1,D2的数据是由拨动开关SW给出的,开关给的是二进制的信号,注意二进制和十六进制间的转换.六、思考题：问题：分析比较各指令按START键前和按START键后的值，是否有不同并解释。 前后结果有些不同，按”START”按键之前,ALU输出的是计算结果,参照ALU的操作周期的时序可知A,B口数据锁存是在时钟的下

18、降沿,通用寄存器的接收是在低电平,所以要想寄存器接收ALU的计算结果必须按一次”START”按键.七、实验心得： 了解了AM2901运算器的功能与具体用法并深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。一开始因为不了解按钮的实际作用和功能，一直出现错误的结果，经请教同学再进一步把指导书看懂后，最终实现了本实验的操作。深刻让我理解到做实验前要好好进行预习工作，上课时认真听老师的讲解和指导，对于遇到自己没办法解决的事可以请教老师或同学，学会对问题的分析，找寻错误的原因，分析遇到的各种现象，判断结果是否正确。计算机学院 网络工程 专业 班_组、学号 姓名 协作者 _ 教师评定_实验题目 存储器部件教

19、学实验 1、实验目的：8、熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；学习用编程器设备向EEPROM芯片内写入一批数据的过程和方法。9、理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案。10、了解静态存储系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系。11、了解如何通过读、写存储器指令实现对58C65ROM芯片的读、写操作。12、加深理解对存储器部件在计算机整机系统中的作用。2、实验设备与器材：TEC-XP+教学计算机3、实验说明与原理：1、内存储器原理内存储器是计算机中存放正在运行中的程序和相关数据的部件。在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静

20、态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括唯读存储区和随读写存储区两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容易8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量的教学实验。地址总线的低13位送到ROM芯片的地址线引脚，用于选择芯片内的一个存储字。用于实现存储字的高位字节的3

21、个芯片的数据线引脚、实现低位字节的3个芯片的数据线引脚分别连接在一起接到数据总线的高、低位字节，是实现存储器数据读写的信息通路。数据总线要通过一个双向三态门电路与CPU一侧的内部总线IB相连接，已完成存储器、接口电路和CPU之间的数据通讯。2、扩展教学机的存储空间4、实验内容：1、完成存储器扩展的教学实验，需为扩展存储器选择一个地址，并注意读写和等控制信号的正确状态。2、用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM(6116)、EEPROM(28系列芯片）、EPROM(27系列芯片）在读写上的异同。3、用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM(6116）进行读写，用D命令查看命令是否正确

22、。4、用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPROM(28系列芯片）进行读写，用D命令查看结果是否正确；若不正确，分析原因，改写程序，重新运作。(2)实验步骤：1. 检查FPGA下方的标有“/CE”的四组插针均是左边两个短接；2. 检查RAM（6116）上方的标有“/WE”的插针应是左边两个短接；3RAM（6116）支持即时读写，可直接用A、E命令向扩展的存储器输入程序或改变内存单元的值。RAM中的内容在断电后会消失，重新启动实验机后会发现内存单元的值发生了改变。1用E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。 在命令行提示符状态下输入： E 2020 屏幕将显示： 2020 内存单元

23、原值： 按如下形式键入： 2020 原值：2222（空格）原值：3333（空格）原值：4444（空格）原值：5555*在命令行提示符状态下输入： D2020 屏幕将显示从2020内存单元开始的值，其中2020H2023H的值为： 2222 3333 4444 5555断电后重新启动教学实验机，用D命令观察内存单元20202023的值。会发现原来置入到这几个内存单元的值已经改变，用户在使用RAM时，必须每次断电重新启动后都要重新输入程序或修改内存单元的值。0000 FFF7 0000 FFFF2用A命令输入一段程序，执行并观察结果。 在命令行提示符状态下输入： A 2000 屏幕将显示：2000

24、： 按如下形式键入： 2000：MVRD R0，AAAA 2002：MVRD R1，5555 2004：AND R0，R1 2005：RET 2006： 在命令行提示符状态下输入： T 2000 R0的值变为AAAAH，其余寄存器的值不变。 R0=AAAA T R1的值变为5555H，其余寄存器的值不变。 R0=AAAA R1=5555 T R0的值变为0000H，其余寄存器的值不变。 R0=0000 在命令行提示符状态下输入： G 2000 运行输入的程序。 R0=0000 R1=5555 在命令行提示符状态下输入： R 屏幕显示： R0=0000 R1=5555 R2=采用单步和连续两种方

25、式执行一段程序，查看结果，断电后发生什么情况？答：断电前，单步和连续结果一样；断电后，单步可以运行，但前后结果不一样，断电后，连续不可运行。 RAM芯片可直接用A命令键入程序，但断电会丢失，要再次调适该程序必须重新输入，对那些较长的程序或经常用到的程序可通过交叉汇编，在上位机生成代码文件，每次加电启动后不用重新输入，只需通过PCEC16将代码文件传送给下位机即可。4、将扩展的ROM芯片插入标有“EXTROMH”和“EXTROML”的自锁紧插座，要注意芯片插入的方向，带有半圆形缺口的一方朝左插入。如果芯片插入方向不对，会导致芯片烧毁，然后锁紧插座。5、将扩展芯片下方的插针按下列方式短接：将标有“

26、/MWR”和“RD”的三个插针左面两个短接，将标有“/MWR”“/OE”“GND”的三个插针左边两个短接。6、将扩展芯片上方标有EXTROMH和EXTROML的“/CS”信号用自锁紧线短接，然后短接到MEMDC 138芯片的上方的标有“40005fff”地址单元。注意：标有/CS的圆孔针与标有MEM/CS的一排圆孔针中的任意一个都可以用导线相连；连接的地址范围是多少，用户可用的地址空间就是多少。7、将标有“DataBus 15-8”和“DataBus 7-0”的数据总线的指示灯下方的插针短接。8、 将标有“DataBus 15-8”和“AdressBus 7-0”的数据总线的指示灯下方的插针短

27、接。下面以2764A为例，进行扩展EPROM实验。9、 EPROM 是紫外线可擦除的电可改写的只读存储器芯片。在对EPROM进行重写前必须先擦除并判断芯片是否为空，再通过编程器进行编程。将芯片0000001F的内存单元的值置成01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F将变成好的芯片插在扩展芯片的高位，低位不插，按上面的提示插好插针。（1）用D命令看内存单元0000001F的值。可以看到内存单元的值为：01FF 02FF 03FF 04FF1FFF。（2）

28、用E命令向芯片内存单元置值，再用D命令查看，会发现原来的指没有改变；（3）用A命令向芯片所在的地址渐入程序，用U命令反汇编，会发现地址保持原来的值。该试验说明，EPOROM不能直接修改和编程，必须先擦除，再通过编程器编程。（4）将教学其断电后重启，用D命令看内存单元的0000001F的内容，会发现数值不变，EPROM的内容在断电后会保持。0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 000A001E 001F10、AT28C64B的读操作和一般的RAM一样，而其写操作，需要一定的时间，大约为1毫秒。因此，需要编写一延迟程序，在对EEPROM进行写操作

29、时，调用该子程序，以完成正确的读写。1）用E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。在命令行提示符状态下输入：E 5000屏幕将显示： 5000 内存单元原值：按如下形式键入：3、原值：2424（按空格）原值：3636（按空格）原值：4848（按空格）原值： 5050在命令行提示符状态下输入： D 5000屏幕将显示5000H507FH内容单元的值，从5000开始的连续四个内存单元的值依次为 2424 3636 4848 5050.断电后重新启动，用D命令观察看内存单元50005003的值，会发现这四个单元的值没有发生改变，说明EEPROM的内容断电后可保存。2）AT28C64B 存储器不能直接用A命令出入程序，单字节的指令可能会写进去，双字节指令的低位会出错（建议试一试），可将编写好的程序用编程器写入片内；也可以将程序放到RAM（6116）中，调用延时子程序，访问AT28C64B中的内存地址。下面给出的程序，在5000H500FH单元中依次写入数据000H、0001H、00FH。从2000H单