广工计算机组成原理实验报告

计算机组成原理实验报告课程名称计算机组成原理实验学院计算机专业班级学号学生姓名指导教师张2017年6月21计算机学院专业班学号姓名协作者教师评定_______________实验题目实验一基础汇编语言程序设计实验一：基础汇编语言程序设计实验1实验目的学习和了解TEC-XP+教学实验监控命令的用法;学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统;学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编程序设计。2实验设备及器材工作良好的PC机;TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。3实验说明和原理实验原理在于汇编语言能够直接控制底层硬件的状态，通过简单的汇编指令查看、显示、修改寄存器、存储器等硬件内容。实验箱正如一集成的开发板，而我们正是通过基础的汇编语言对开发板进行使用和学习，过程中我们不仅需要运用汇编语言的知识，还需要结合数字逻辑中所学的关于存储器、触发器等基本器件的原理，通过串口通讯，实现程序的烧录，实验箱与PC端的通讯。4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命令显示存储内容、E命令修改存储内容；4)使用A命令写一小段汇编程序，U命令反汇编输入的程序，用G命令连续运行该程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行情况。5实验步骤1)准备一台串口工作良好的PC机器;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)将黑色的电源线一段接220V交流电源,另一端插在TEC-XP+实验箱的电源插座里;4)取出通讯线,将通讯线的9芯插头接在TEC-XP+实验箱上的串口COM1或COM2上,另一端接到PC机的串口上;5)将TEC-XP+实验系统左下方的六个黑色的控制机器运行状态的开关置于正确的位置,再找个实验中开关应置为001100(连续、内存读指令、组合逻辑、联机、16位、MACH),6)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,X表示任意,其他实验相同;7)打开电源,船型开关盒5V电源指示灯亮;8)在PC机上运行PCEC16.EXE文件,根据连接的PC机的串口设置所用PC机的串口为1或2,其他的设置一般不用改动,直接回车即可;（8）按一下RESET按键,再按一下START按键,主机上显示：6实验截图及思考题【例3】计算1到10的累加和。思考题：若把IN81，SHRR0，JRNC2028三个语句换成3个MVRRR0,R0语句，该程序执行过程会出现什么现象？答：改为三个MVRDR0,R0语句后，用G命令运行的结果：用G命令运行程序，程序执行速度快，端口输出速度慢，会跳跃输出，屏幕显示09【例5】将被显示的6个字符'A'~'F'送入到内存20F0H开始的存储区域中。7实验心得这是第一次计组的上机实验，初步了解到TEC-XP+教学系统的概况，通过仿真终端软件PCEC以及WINDOWS界面的串口通讯软件，结合对汇编基本指令的学习，让我们熟悉计组的实验工具和流程，为后续的实验打下基础。对汇编基本指令的学习，让我对汇编语言以及嵌入式系统方向产生了兴趣，并且通过汇编语言的学习，发现在高级语言中简单的加法或变量申请，在底层实现的过程是相当复杂的。使用汇编语言直接控制硬件，让我们亲身感受到一个简单的指令操作硬件时，硬件所发生的变化，貌似回到了70年代的计算机学习一样，而且在实验一的学习过程中，懂得了一些基于实验箱的汇编小程序，与单片机的使用有很多相似之处，十分有趣。另外，实验一过程中使用绝对地址，直接访问内存的数据，让我们脱离操作系统的封装，更好地体会到直接控制硬件的感觉。然而，对于大程序的编写，基本的汇编语言的编程难度比起高级语言高了不少，但汇编的学习的确促进了我们对计算机的认识。计算机学院专班学号姓名协作者教师评定_______________实验题目实验三存储部件教学实验实验三：存储器部件教学实验1实验目的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。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。了解静态存储器系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系。了解如何通过读、写存储顺的指令实现对58C65ROM芯片的读、写操作。加深理解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+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。3实验说明和原理内存储器原理：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。4实验内容1)要完成存储器容量扩展的教学实验，需为扩展存储器选择一个地址，并注意读写和OE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操作，比较RAM（3116）、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命令查看结果是否正确。4)用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPRM（28系列芯片）进行读写，用D命令查看结果是否正确；如不正确，分析原因，改写程序，重新运行。5实验步骤与截图（1）显示从2020内存单元开始的值（2）6实验思考题思考：将延时改短，将程序中的R3的内容赋成00FF，再看运行结果。7实验心得能用E命令直接写AT28C64B的存储单元，而不用A命令，修改延时子程序，将其延时改短，可将延时子程序中的R3的内容赋成00FF或0FFF等，再看运行结果时，发现因为当写入双字节指令的低位时会出错，这也是不能用A命令而只能用E命令去写存储单元的原因。计算机学院专业班学号姓名协作者教师评定_______________实验题目实验四组合逻辑控制器部件教学实验实验四：组合逻辑控制器部件教学实验1实验目的通过看懂教学计算中已经设计好并正常运行的几条典型指令的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式、和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。其最终要达到的目的是：深入理解计算机控制器的功能、组成知识。深入地学习计算机各类典型指令的执行流程。指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念。学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术2实验设备与器材TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。3实验说明和原理控制器设计是学习计算机总体组成和设计的最重要部分。要在TEC-XP16教学计算机完成这项实验，必须清楚地懂得：1)TEC-XP+教学机的组合逻辑控制器主要由MACH器件组成。2)TEC-XP+教学机上已实现了29条基本指令。3)应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行有扩展指令的程序。4)要明白TEC-XP+教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解TEC-XP+教学机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程、也包括控制器设计的实现中的具体路线的控制信号的组成。5)要明确自己要实现的指令功能、格式、执行流程设计中必须遵从的约束条件。为了完成自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确的内容，具体过程包括：1)确定指令格式和功能，要受到教学机已有硬件的约束，应尽量与已实现指令的格式和分类办法保持一致。2)划分指令执行步骤并设计每一步的执行功能，设计节拍状态的值，应参照已实现指令的处理办法来完成，特别注意的是，读取指令的节拍只能用原来已实现的，其他节拍的节拍状态也应尽可能地与原用节拍的状态保持一致和相近。3)在指令流程表中真写每一个控制信号的状态值，基本上是个查表填数的过程，应特别仔细，并有意识地体会这些信号的控制作用。4)在给出来mach的源文件中添加扩展指令的控制信号的逻辑表达式，编译适配后下载到MACH器件中。5)写一个包含你设计的指令的程序，通过运行该程序检查执行结果的正确性，初步判断你的设计是否正确；如果有问题，通过几种办法查出错误并改正，继续调试，直到完全正确。4实验内容1)完成控制器部件的教学实验，主要内容是由学生自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学机上实现、调试正确。2)首先是看懂TEC-XP教学机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令的功能、格式和执行流程。3)设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。4)单条运行指令。查看指令的功能、格式和执行流程。5)用监控程序的A、E命令编写一段小程序，观察运行结果。5实验步骤（1）测试ADC指令（2）测试JMPR指令（3）测试JPS指令（4）测LDRX、STRX指令例26实验思考题7实验心得经过一段时间汇编语言的学习，发现我们的实验箱与8686架构的汇编指令的二进制表示代码并不相同。而通过学习ADD,SHR,OUT,MVRD,JRC,RET,CALA等指令，对硬件运行流程以及汇编指令的控制和调试都有了新的进步。另外实验箱的A命令只支持基础命令，而不支持扩展指令，当需要用到扩展指令时，要用E命令输入，并且通过G命令执行。这是后期实验需要注意的地方。计算机学院姓名协作者教师评定_______________实验题目实验五微程序控制器部件教学实验实验五：微程序控制器部件教学实验1实验目的全面掌握计算机各部件组成及相互联接关系。深入理解计算机微程序控制器的功能、组成知识。深入的学习计算机各类典型指令的执行流程。对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念。学习微程序控制器的设计过程和相关技术。2实验设备与器材TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。3实验说明和原理制器设计是学习计算机总体组成和设计的最重要部分。要在TEC-XP16教学计算机完成这项实验，必须清楚地懂得：1)TEC-XP+教学机的微程序控制器主要由微程序定序器AM2910、产生当前微地址和下地址的微控存和MACH器件组成。2)TEC-XP+教学机上已实现了的全部基本指令和留给用户实现的19条扩展指令的控制信号都是由微控存和MACH给出的。3)应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行有扩展指令的程序。4)要明白TEC-XP+教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解TEC-XP+教学机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程、也包括控制器设计的实现中的具体路线的控制信号的组成。5)要明确自己要实现的指令功能、格式、执行流程设计中必须遵从的约束条件。为了完成自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确的内容，具体过程包括：a)确定指令格式和功能，包括确定要用的操作