計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)

1、真誠(chéng)為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正。實(shí)驗(yàn)一 監(jiān)控程序與匯編實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實(shí)驗(yàn)室： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)： （以上部分由學(xué)生填寫(xiě)，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）了解教學(xué)計(jì)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(yǔ)言的語(yǔ)句與機(jī)器語(yǔ)言的指令之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，學(xué)習(xí)用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序的過(guò)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(huì)軟件系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)組成中的地位和作用。2、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件平臺(tái)： 清華大學(xué)TEC-XP實(shí)驗(yàn)箱的MACH部分軟件平臺(tái)： 監(jiān)控程序pcec16.exe、PC端指令集仿真軟件3、實(shí)驗(yàn)要求1）學(xué)習(xí)聯(lián)機(jī)使用T

2、EC-XP 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(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(chǔ)器內(nèi)容、E 命令修改存儲(chǔ)器內(nèi)容；3）使用A 命令寫(xiě)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(yùn)行該程序，用T命令單步運(yùn)行并觀察程序單步執(zhí)行情況。*代碼不得寫(xiě)到00001FFF的地址單元中，如有違反將被取消當(dāng)堂成績(jī)4、操作步驟及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）實(shí)驗(yàn)箱功能開(kāi)關(guān)設(shè)置及聯(lián)機(jī)操作：1. 將實(shí)驗(yàn)箱COM1口與PC機(jī)相連；2. 設(shè)置功能狀態(tài)開(kāi)關(guān)為00110；3. 于PC端運(yùn)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

3、作成功；圖1.12）仿真軟件相關(guān)操作：1. 在項(xiàng)目文件夾找到tec2ksim.exe并啟動(dòng)；圖2.12. 點(diǎn)擊文件-啟動(dòng)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(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元中，可連續(xù)輸入。不輸入指令直接回車(chē)，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(shí)，將從上一次反匯編的最后一條語(yǔ)句之后接著繼續(xù)反匯編。3. G命令：從指定（或

4、默認(rèn)）的地址運(yùn)行一個(gè)用戶(hù)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(shí)，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(gè)內(nèi)存字的內(nèi)容，并等待用戶(hù)打入一個(gè)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(kāi)始顯示內(nèi)存120個(gè)存儲(chǔ)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(kāi)始單條指令方式執(zhí)行用戶(hù)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.

5、R5：R5是程序寄存器，里面的值總是指向當(dāng)前程序運(yùn)行點(diǎn)的地址；5）根據(jù)所學(xué)知識(shí)編寫(xiě)：從鍵盤(pán)輸入一個(gè)數(shù)字，則計(jì)算該值到10的累加和，結(jié)果存入R2中。1. 通過(guò)A命令編寫(xiě)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(guò)G命令運(yùn)行程序；圖5.2我們看到R2的值為37（十六進(jìn)制），程序運(yùn)行成功。實(shí)驗(yàn)二 脫機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實(shí)驗(yàn)室： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)： （以上部分由學(xué)生填寫(xiě)，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）理解運(yùn)算器芯片Am2901的功能和內(nèi)部組成，運(yùn)行中使用的控制信號(hào)及各自的控制作用；2）理解4片Am2901構(gòu)成16位運(yùn)算器的具體方案，各

6、數(shù)據(jù)位信號(hào)、各控制位信號(hào)的連接關(guān)系；3）使用24位微型開(kāi)關(guān)中的23位控制信號(hào)確定運(yùn)算與處理功能。2、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件平臺(tái)： 清華大學(xué)TEC-XP實(shí)驗(yàn)箱的AM2901運(yùn)算器部分軟件平臺(tái)： PC端脫機(jī)運(yùn)算器仿真程序3、實(shí)驗(yàn)要求1）了解TEC-XP運(yùn)算器基本組件2901的工作原理；2）了解TEC-XP實(shí)驗(yàn)箱是如何使用4片2901構(gòu)成16位運(yùn)算器；3）了解并掌握24位控制開(kāi)關(guān)相應(yīng)的序列所實(shí)現(xiàn)的控制功能； 4）基于以上所學(xué)完成ppt最后要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（控制信號(hào)表格）。 4、操作步驟及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1) 實(shí)驗(yàn)方式功能開(kāi)關(guān)設(shè)置為：1XX002) 運(yùn)算器芯片為，該芯片為幾位的芯片：Am2901 4片4位芯片3) 運(yùn)算器

7、四個(gè)標(biāo)志位C、Z、V、S分別為什么含義：C：進(jìn)位標(biāo)志位，C=1時(shí)表示有進(jìn)位Z：零標(biāo)志位，Z=1時(shí)表示運(yùn)算結(jié)果為0V: 溢出標(biāo)志位，V=1時(shí)表示溢出S：符號(hào)標(biāo)志位，S=1時(shí)表示為負(fù)4）完成表格中操作，寫(xiě)出每部操作對(duì)應(yīng)的指令，觀察每部操作與控制信號(hào)的關(guān)系：1. 啟動(dòng)PC端脫機(jī)運(yùn)算器仿真程序圖4.12. 輸入指令編碼注：在實(shí)驗(yàn)箱上，ALU輸出不需要觸發(fā)，而軟件模擬器則需要鼠標(biāo)點(diǎn)擊觸發(fā)，故表中壓START前的ALU輸出對(duì)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

8、下操作，并將控制信號(hào)添到表中：功能功能對(duì)應(yīng)匯編指令控 制 信 號(hào)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_MVRR0110001000010

9、000不用1010控制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(yùn)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_123412341234R_9_789F789F789FR_1_R_9_-R_1_666B5407 R_1_R_1_+1666C666DR_10_R_1_666C666CR10R10R_1_666C666CQR_10_666C666C注：脫機(jī)運(yùn)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(shí)驗(yàn)三 存儲(chǔ)器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第 周 星期 年 月 日 節(jié)

10、 實(shí)驗(yàn)室： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)： （以上部分由學(xué)生填寫(xiě)，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）深入理解計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的功能、組成知識(shí)；2）深入地學(xué)懂靜態(tài)存儲(chǔ)器芯片的讀寫(xiě)原理和用它們組成教學(xué)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的方法（即字、位擴(kuò)展技術(shù)），控制其運(yùn)行的方式； 注意：思考并對(duì)比靜態(tài)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器芯片在特性和使用場(chǎng)合等方面的同異之處。2、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件平臺(tái)： 清華大學(xué)TEC-XP實(shí)驗(yàn)箱、擴(kuò)展芯片HN58C65p25軟件平臺(tái)： 監(jiān)控程序pcec16.exe、PC端指令集仿真軟件3、實(shí)驗(yàn)要求1）完成硬件跳線(xiàn)連接、芯片擴(kuò)充2）掌握RAM和EEPROM在存儲(chǔ)上的區(qū)別3）完成驗(yàn)證代碼編寫(xiě)4、操作步驟及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）實(shí)驗(yàn)功能開(kāi)

11、關(guān)設(shè)置及聯(lián)機(jī)操作步驟（參考實(shí)驗(yàn)一）；001102) 完成HN58c65p-25兩片EEPROM的物理擴(kuò)展；3）完成必要的跳線(xiàn)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(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)，比較 RAM（6116）、EEPROM（28系列芯片）存儲(chǔ)性質(zhì)上的異同，給出結(jié)果描述，并解釋原理；用E命令對(duì)RAM和EEPROM寫(xiě)入后，關(guān)閉電源，再打開(kāi)電源，用D命令查看寫(xiě)入的內(nèi)容，RAM在斷電后不保存寫(xiě)入的內(nèi)容，而EEPROM保存。注：在模擬器環(huán)境下無(wú)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(duì)RAM（6116）和擴(kuò)展存儲(chǔ)器 EEPROM（28

12、系列芯片）進(jìn)行讀寫(xiě)，用U命令查看結(jié)果是否正確，如不正確，分析原因；對(duì)于RAM來(lái)說(shuō)正確，對(duì)于ROM來(lái)說(shuō)不正確原因：ROM讀寫(xiě)比較緩慢，當(dāng)一次燒錄2個(gè)地址單元的內(nèi)容時(shí)，第二個(gè)地址單元燒錄不成功，便執(zhí)行下一個(gè)地址單元了，因此為了燒錄成功，需要在寫(xiě)入操作時(shí)，每寫(xiě)一個(gè)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(pán)上輸入一個(gè)0-9的數(shù)字，將從該數(shù)字開(kāi)始到F的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到擴(kuò)展之后的5000開(kāi)始的EEPROM存儲(chǔ)器單元中。圖4.1運(yùn)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(shí)驗(yàn)四 中斷實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實(shí)驗(yàn)室： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)：

13、 （以上部分由學(xué)生填寫(xiě)，如有遺漏，后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實(shí)驗(yàn)?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(diǎn)： 1） 中斷源的捕捉 2） 中斷向量表的查詢(xún) 3） 中斷服務(wù)處理程序（ISR）2、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件平臺(tái)： 清華大學(xué)TEC-XP實(shí)驗(yàn)箱的右下角中斷按鈕部分軟件平臺(tái)： 監(jiān)控程序pcec16.exe、PC端中斷實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)3、實(shí)驗(yàn)要求1） 了解中斷的原理2） 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(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)，以及中斷的嵌套規(guī)則4、操作步驟及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1） 實(shí)驗(yàn)功能開(kāi)關(guān)設(shè)置；000102） 了解中

14、斷源按鍵在TECXP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的位置，說(shuō)明三個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)（按左中右）；優(yōu)先級(jí)左中右3） 給出三個(gè)中斷源對(duì)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(xiě)法EI，IRET和DI；EI：開(kāi)中斷指令，用E命令寫(xiě)入 6E00（如圖4.1）圖4.1IRET：中斷返回指令，用E命令寫(xiě)入 EF00（如圖4.2）圖4.2DI：關(guān)中斷指令，用E命令寫(xiě)入 6F00（如圖4.3）圖4.35） 讀懂實(shí)驗(yàn)ppt中的中斷實(shí)例程序，編寫(xiě)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(shí)候在屏幕循環(huán)顯示

15、數(shù)字1；捕捉到中斷源2的時(shí)候在屏幕上循環(huán)顯示數(shù)字2；捕捉到中斷源3的時(shí)候在屏幕上循環(huán)顯示數(shù)字3；b 并且需要實(shí)現(xiàn)在中斷顯示的過(guò)程中，如果按下任意鍵則中斷返回到上一級(jí)程序繼續(xù)運(yùn)行；c 實(shí)驗(yàn)以?xún)?yōu)先級(jí)為主要依據(jù)的嵌套d自己編寫(xiě)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(xiě)主程序圖4.4（2） 編寫(xiě)第一段中斷子程序圖4.5（3） 編寫(xiě)第二、三段中斷子程序（似第一段）圖4.6圖4.7（4） 編寫(xiě)第二、三段中斷子程序（似第一段）圖4.8程序運(yùn)行成功實(shí)驗(yàn)五 I/O接口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第 周 星期 年 月 日 節(jié) 實(shí)驗(yàn)室： 實(shí)驗(yàn)臺(tái)： （以上部分由學(xué)生填寫(xiě)，如有遺漏，

16、后果由學(xué)生本人自負(fù)）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)串行口的正確設(shè)置與使用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱的兩個(gè)串口實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PC的通訊2、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件平臺(tái)： 清華大學(xué)TEC-XP實(shí)驗(yàn)箱的I/O接口部分軟件平臺(tái)： 監(jiān)控程序pcec16.exe3、實(shí)驗(yàn)要求1） 按照實(shí)驗(yàn)要求必要的連線(xiàn)2） 擴(kuò)展另外一片8251串口芯片3） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)ppt完成必要的跳線(xiàn)設(shè)置，確定擴(kuò)展I/O口的地址4） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求編寫(xiě)代碼注：串口禁止帶電插拔！4、操作步驟及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1） 在對(duì)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(xiàn)，將芯片旁邊的/CS與標(biāo)有I/O /CS的一排插孔的一個(gè)相連，確定擴(kuò)展I/O的地址，給出地址及描述地址對(duì)應(yīng)的寄存器名稱(chēng)：擴(kuò)展I/O地址為A0H-AFH;對(duì)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4.14）判定一