计算机硬件基础实验报告.docx
《计算机硬件基础实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机硬件基础实验报告.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
计算机硬件基础实验报告
计算机硬件基础实验报告
计算机硬件基础
实验报告
指导教师：
姓名：
班级：
学号：
目 录
实验一：
运算器实验－－－－－－－－－－－第3页
实验二：
存储器读写实验－－－－－－－－－第6页
实验三：
数据通路实验－－－－－－－－－－第8页
实验四：
微程序控制器试验－－－－－－－第10页
实验五：
TEG-G1模型计算机（微程序控制器）测试－－－－－－－－－－－－－－－－－－－第12页
实验六：
TEG-G1模型计算机（硬连线控制器）测试－－－－－－－－－－－－－－－－－－－第14页
实验七：
程序调试BEDUG实验－－－－－－第16页
实验八：
内存操作数及寻址方法实验－－－第18页
附录部分：
－－－－－－－－－－－－－－第20页
《实验七调试程序DEBUG》实验手册
《实验八内存操作数及寻址方法》实验手册
实验一：
运算器实验
一、实验目的：
1.熟悉寄存器的读写操作。
2.熟悉运算器的数据通路。
3.验证运算器的加、减、与、或功能。
4.按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑运算功能。
二、实验原理：
实验电路图详见实验指导书P12-P13页。
操作方式选择
S3S2S1S0
M
操作
类型
功能
HLLH
L
加法
F=A加B
LHHL
L
减法
F=A减B
HLHH
H
逻辑与
F=A与B
HHHL
H
逻辑或
F=A或B
HHHH
H
传送1
F=A
HLHL
H
传送2
F=B
TEC-G1中运算器操作功
T1
T2
T3
2.7组数据的加、减、与、或运算结果与C、Z标志位
数值
运算
加
减
与
或
C
Z
A=0F0H,B=10H
A=10H,B=0F0H
A=03H,B=05H
A=0AH,B=0AH
A=0FFH,B=0AAH
A=55H,B=0AAH
A=0C5H,B=61H
3.试验中记录每一步中有关信号的值，并对这些信号的作用予以解释
操作
指示灯
SEL0
SEL1
SEL2
SEL3
LR
SWBUS
ALUBUS
LDZ
LDC
写入D0-D7
写入A0-A7
写入B0-B7,加
减
与
或
重置
解释：
七、思考题：
（加分项目）
为什么在A总线上出现数据A、在B总线上出现数据B后，在数据总线DBUS上能够直接观测运算的数据结果，而标志结果却在下一步才能观测到?
答：
实验二：
存储器读写实验
一、实验目的：
1.了解静态随机读写存储器MH6116的基本工作特性及使用方法。
2.了解半导体存储器SRAM怎样存储和读出数据。
二、实验原理：
详见实验报告书P16-P19页。
注：
1.存储器器件HM6116外形图详见实验报告书P17页
2.写操作时序图详见实验报告书P17页
3.读操作时序图详见实验报告书P18页
4.存储器实验电路图详见实验报告书P18页
三、实验设备：
1.TEC-G1计算机组成实验系统1台
2.双踪示波器1台（非必备）
3.直流万用表1只
四、实验内容：
1.将下列10十个数写入从地址23H开始的10个存储单元。
10H，11H，12H，13H，14H，2AH，2BH，25H，0FH，08H
2.从地址23H开始的存储单元连续读出10个数，并将读出的数和写入的数比较，看是否一致。
3.在存储器读、写的过程中，记录下有关信号的值，并且解释这些信号的作用。
五、实验步骤：
详见实验报告书P19-P21页。
六、实验结果：
1.实验内容1和2制作成动画录像收存
2.在存储器读、写的过程中，记录下有关信号的值，并且解释这些信号的作用
操作
指示灯
SWBUS
RAMBUS
LAR
SELAR
LRW
ARINC
输入存储地址
输入存储信息
输入读取地址
解释：
3.结合实验报告书P18页的存储器实验电路图，说明在TEC-G1模型见算计中是如何实现存储器的读写
答：
七、思考题：
（加分项目）
在TEC-G1模拟计算机中，信号SWBUS和RAMBUS能否同时为1?
为什么?
答：
实验三：
数据通路实验
一、实验目的：
1.了解TEC-G1模型计算机的数据通路。
2.了解各种数据在TEC-G1模型计算机数据通路中的流动路径。
二、实验原理：
详见实验报告书P21-P23页。
TEC-G1模型计算机数据通路框图详见实验报告书P22页。
三、实验设备：
1.TEC-G1计算机组成实验系统1台
2.双踪示波器1台（非必备）
3.万用直流表1只
四、实验内容：
1.向R0中写入35H，向R1中写入86H。
2.将R0中的数写入存储器20H单元，从存储器20H单元读数到R2。
3.将R1中的数写入存储器20H单元，从存储器20H单元读数到R3。
4.检查R2、R3的内容是否正确。
5.在上述任务中记录有关信号的值，并对信号的取值做出正确的解释。
五、实验步骤：
详见实验报告书P23-P24页。
六、实验结果：
1.实验内容1和2制作成动画录像收存
2.在实验过程中记录有关信号的值，并对信号的取值做出正确的解释
七、思考题：
（加分项目）
1.在实验报告书P23-P24页的实验步骤3-6中是否改变了R0和R1的值?
为什么?
答：
2.在实验报告书的P24页的实验步骤6中A总线A7-A0上显示的是哪个寄存器的值?
为什么?
答：
实验四：
微程序控制器试验
一、实验目的：
1.掌握时序信号发生器的工作原理。
2.了解TEC-G1模型计算机的微程序控制器的原理。
3.学会微程序控制器的一般设计方法。
4.读懂微程序流程。
5.理解微程序流程图设计方法。
二、实验原理：
详见实验报告书P25-P30页。
注：
1.时序信号发生器电路图详见实验报告书P25页。
2.
名称
助记符
功能
指令格式
IR7IR6IR5IR4
IR3IR2
IR1IR0
加法
ADDR0,Rs
RO<-R0+Rs
0000
00
Rs
减法
SUBR0,R
R0<-R0-Rs
0001
00
Rs
逻辑与
ANDR0,R
R0<-R0andRs
0010
00
Rs
逻辑或
ORRO,R
R0<-R0orRs
0011
00
Rs
传送1
MOVARd,R0
Rd<-R0
0100
Rd
00
传送2
MOVBR0,Rs
R0<-Rs
1010
00
Rs
取数
LDR0,imm
Rd<-imm
0101
Rd
XX
立即数imm
存数
STR0,addr
R0<-addr
0110
XX
XX
存储器地址addr
C条件转移
JCaddr
如果C=1,转移到地址addr
0111
XX
XX
存储器地址addr
Z条件转移
JZaddr
如果Z=1,转移到地址addr
1000
XX
XX
存储器地址addr
停机
HALT
暂停T1、T2、T3
1001
XX
XX
TEC-G1模型计算机指令系统
3.微程序流程图详见实验报告书P27页。
4.TEC-G1模型计算机的伪指令格式图详见实验报告书P28页。
5.微程序控制器电路图详见实验报告书P29页。
三、实验设备：
1.TEC-G1计算机组成实验系统1台
2.双踪示波器1台（非必备）
3.直流万用表1只
四、实验内容：
1.采用单周期方式追踪每种指令的执行过程。
2.记录每种指令执行中每一条微指令中控制信号的值，并做出正确解释。
3.说明指令JCADDR和JZADDR的实现方法。
五、实验步骤：
详见实验报告书P30-P32页。
六、实验结果：
1.实验内容制作成动画录像收存
2.记录每种指令执行中每一条微指令中控制信号的值，给出解释
3.说明指令JCADDR和JZADDR的实现方法
（1）JCADDR的实现方法：
（2）JZADDR的实现方法：
七、思考题：
（加分项目）
LD指令执行的过程中，微地址为15H时，为什么信号PCINC=1?
答：
实验五：
TEG-G1模型计算机（微程序控制器）测试
一、实验目的：
1.通过测试程序的运行，进一步掌握机器指令与微指令的关系。
2.掌握从取出第一条指令开始，TEC-G1模型计算机（微程序控制器）怎样一步步运行测试程序，从而掌握使用微程序控制器的简单计算机的基本工作原理。
3.通过运行测试程序，验证TEC-G1模型计算机的正确性。
结合以前的实验，初步掌握简单计算机（微程序控制器）的设计思路和设计方法。
二、实验原理：
详见实验报告书P32-P33页。
三、实验设备：
1.TEC-G1计算机组成实验系统1台。
2.双踪示波器1台（非必备）
3.万用直流表1只
四、实验内容：
1.运行程序1测试运算指令。
2.运行程序2测试存储器读写指令。
3.运行程序3测试条件转移指令。
五、实验步骤：
详见实验报告书P34-P37页。
六、实验结果：
1.将程序1翻译成二进制格式，写入存储器，检查正确后，使用单微指令方式和连续方式各运行一次。
在单微指令方式运行时，每条指令执行后检查执行结果。
在连续方式运行时，程序1运行结束后检查运行结果。
程序1如下：
START（00H）:
LDR0,#95H
LDR1,#34H
ADDR0,R1
SUBR0,R1
MOVAR3,R0
LDR0,#0AAH
LDR2,#55H
ORR0,R2
ANDR0,R2
HALT
2.将程序2翻译成二进制格式，写入存储器，检查正确后，使用单微指令方式和连续方式各运行一次。
在单微指令方式运行时，每条指令执行后检查执行结果。
在连续方式运行时，程序1运行结束后检查运行结果。
程序2如下：
START（00H）:
LDR0,#95H
LDR1,#34H
LDR2,#22H
LDR3,#23H
STR0,14H
MOVBR0,R1
STR0,R1
MOVBR0,R2
STR0,16H
MOVBR0,R3
STR0,17H
HALT
3.将程序3翻译成二进制格式，写入存储器，检查正确后，使用单微指令方式和连续方式各运行一次。
在单微指令方式运行时，每条指令执行后检查执行结果。
在连续方式运行时，程序1运行结束后检查运行结果。
程序3如下：
START（00H）:
LDR0,#95H
LDR1,#0A4H
JCS2
S1:
LDR0,#0AAH
LDR2,#55H
ANDR0,R2
JZR3
S2:
JCS1
MOVAR3,R0
MOVAR1,R0
S3:
HALT
1.从整体上叙述TEC-G1模型计算机的工作原理
答：
注：
程序1、2、3测试结果制作成动画录像收存
七、思考题：
（加分项目）
1.如果一条指令执行后需要查看执行结果，在取指微指令（微地址为01H）改变操作模式开关行不行?
为什么?
答：
2.在单微指令方式执行测试程序的过程中，拨动数据开关SD7-SD0会不会对程序的执行结果产生影响，请说明理由?
答：
实验六：
TEG-G1模型计算机（硬连线控制器）测试
一、实验目的：
1.通过测试程序的运行，进一步掌握机器指令与周期的关系。
2.掌握从取出第一条指令开始，TEC-G1模型计算机（硬连线控制器）怎样一步步运行测试程序，从而掌握使用硬连线控制器的简单计算机的基本工作原理。
3.通过运行测试程序，验证TEC-G1模型计算机（硬连线）的正确性。
结合以前的实验，初步掌握简单计算机（硬连线控制器）的设计思路和设计方法。
二、实验原理：
详见实验报告书P41-P42页。
三、实验设备：
1.TEC-G1计算机组成实验系统1台。
2.双踪示波器1台（非必备）
3.万用直流表1只
四、实验内容：
1.运行程序1测试运算指令。
将程序1翻译成二进制格式，写入存储器，检查正确后，使用单周期方式和连续方式各运行一次。
在单周期方式运行时，每条指令执行后检查执行结果。
在连续方式运行时，程序1运行结束后检查运行结果。
注：
程序1详见《实验五：
TEG-G1模型计算机（微程序控制器）测试》的“实验结果”部分。
2.运行程序2测试存储器读写指令。
将程序2翻译成二进制格式，写入存储器，检查正确后，使用单周期方式和连续方式各运行一次。
在单周期方式运行时，每条指令执行后检查执行结果。
在连续方式运行时，程序1运行结束后检查运行结果。
注：
程序2详见《实验五：
TEG-G1模型计算机（微程序控制器）测试》的“实验结果”部分。
3.运行程序3测试条件转移指令。
将程序3翻译成二进制格式，写入存储器，检查正确后，使用单周期方式和连续方式各运行一次。
在单周期方式运行时，每条指令执行后检查执行结果。
在连续方式运行时，程序1运行结束后检查运行结果。
注：
程序3详见《实验五：
TEG-G1模型计算机（微程序控制器）测试》的“实验结果”部分。
五、实验步骤：
详见实验报告书P42-P44页。
六、实验结果：
1.程序1、2、3测试结果制作成动画录像收存
2.从整体上叙述TEC-G1模型算计机（硬连线控制器）的工作原理
答：
七、思考题：
（加分项目）
如果一条指令执行后需要查看执行结果，在取指令周期W1改变操作模式开关行不行?
为什么?
答：
实验七：
程序调试BEDUG实验
一、实验目的：
1.熟悉调试程序DEBUG。
2.掌握调试程序DEBUG操作步骤。
二、实验原理：
详见附录《实验七：
程序调试BEDUG实验》的“基本操作”部分。
DEBUG主要命令一览表
DEBUG下符号与标志位对应表
三、实验设备：
1.个人笔记本电脑1台
2.DEBUG.EXE程序
四、实验内容：
1.掌握调试程序DEBUG的基本命令。
2.在DEBUG下查看开机后执行的第一条指令。
3.在DEBUG下查看数据在内存中的存放情况。
五、实验步骤：
详见附录《实验七：
程序调试BEDUG实验》的“操作步骤”部分。
六、实验结果：
实验内容1、2和3制作成动画录像收存
七、思考题：
（加分项目）
（1）.开机后的第一条指令应该在内存的什么区域?
是在ROM还是RAM中?
为什么?
答：
（2）.开机后执行的第一条指令的地址是否固定?
为什么?
答：
实验八：
内存操作数及寻址方法实验
一、实验目的：
1.熟练掌握DEBUG的常用命令，学会用DEBUG调试程序。
2.掌握数据在内存中的存放方式和内存操作数的几种寻址方式。
3.掌握简单指令的执行过程。
二、实验原理：
请将相应的信息写在对应的语句旁（用注释方式）：
（1）求两数和程序与两数多字节加减法程序：
MOVAX,1234
MOV[1000],AX
MOVBX,1002
MOVBYTEPTR[BX],20
MOVDL,39
INCBX
MOV[BX],DL
DECDL
MOVSI,3
MOV[BX+SI],DL
MOV[BX+SI+1],DL
MOVWORDPTR[BX+SI+2],2846
①用A命令输入上述程序，并用T命令逐条运行。
②每运行一条有关内存操作数的指令，要用D命令检查并记录有关内存单元的内容，注明是什么寻址方式。
注意：
D命令显示结果中右边的AscII字符及双字节数存放法。
（2）求累加和程序：
MOVBX,1000
MOVCX,10
SUBAX,AX
LOP：
ADDAL,[BX]
ADCAH,O
INCBX
J：
LOOPLOP
INT3
①用A命令将程序输入到100H开始的内存中，在输入时记下标号LOP和J的实际地址，在输入LOOP指令时LOP用实际地址值代替。
②用命令NAA将此程序命名为文件AA（文件名可任取）。
③用R命令将BX：
CX改为程序长度值（即最后一条指令后面的地址减去开始地址）。
④用命令w100将此程序存到AA命名的磁盘文件中。
⑤用命令Q退出DEBUG。
⑥用命令DEBUGAA再次调入DEBUG和文件AA，可用u命令检查调入程序。
若调入DEBUG时忘了加AA文件名，可用N命令和L命令将文件调入。
⑦用E命令在内存地址1000H处输入16个数字。
⑧用命令G—100J（J用实际地址代替），使程序运行并停在断点J上，检查AX和BX的值是否符合估计值。
⑨用T命令运行一步，观察程序方向（IP值）和CX值是否与估计一样，若不一样，检查程序是否有错。
⑩重复G、J与T命令，再检查AX的值是否正确。
用G命令使程序运行到结束，检查AX的值是否正确。
（3）求多个多字节数据的加法程序：
MOVDI,1000
NOVCX,
MOVSI,2000
CLC
LOP:
MOVAL,[SI]
ADC[DI],AL
INCSI
INCDI
LOOPLOP
INT20
①用A命令输入此程序。
②用E命令在1000H开始处输入一个8B被加数，在2000H开始处输人一个8B加数，均为低字节在前面。
③用G命令运行此程序，并用D命令检查其结果（存放在哪里?
），是否正确?
④将INT20H指令改为INT3，有何区别?
若不加这条指令，行不行?
试一试。
三、实验设备：
请依据自己计算机写出硬件配置：
四、实验内容：
1.求两数和程序与两数多字节加减法程序。
2.求累加和程序。
3.求多个多字节数据的加法程序。
五、实验步骤：
详见附录《实验八：
内存操作数及寻址方法实验》的“基本操作”部分。
六、实验结果：
实验内容制作成动画录像收存
附
录
部
分
实验七调试程序DEBUG
实验目的
熟悉调试程序DEBUG，掌握调试程序DEBUG操作步骤。
实验内容
（1）掌握调试程序DEBUG的基本命令。
（2）在DEBUG下查看开机后执行的第一条指令。
（3）在DEBUG下查看数据在内存中的存放情况。
基本操作
1．调试程序DEBUG
DEBUG.EXE是DOS提供的一个调试汇编语言程序的程序，每个版本的DOS都带有该程序。
DEBUG程序采用的是命令行方式，使用不方便，但实用性强，是学习汇编语言程序、计算机硬件等课程的有效工具。
1）DEBUG的主要命令
DEBUG的主要命令如表实2-1所示。
表实2-1DEBUG主要命令一览表
2）DEBUG程序的具体作用
（1）查看／修改寄存器、内存单元的内容。
（2）学习寻址方式和指令系统。
（3）了解计算机取指令，执行指令的工作过程。
（4）调试有问题的汇编语言程序。
注意：
DEBUG下符号与标志的对应关系如表实2-2所示。
表实2-2DEBUG下符号与标志位对应表
2．操作步骤
1）基本命令实验
D:
＼>DEBUG;进入DEBUG
-R;查看当前各寄存器的内容
AX=0000BX=0000CX=0000DX=0000SP=FFEEBP=0000SI=0000DI=0000
DS=1271ES=1271SS=1271CS=1271IP=0100
NVUPEIPLNZNAPONC
1271:
0100B83412MOVAX,1234
-D0:
0;查看O:
O～7FH内存块的内容
0000:
00009EOFC90065047000-1600EB0765047000....e.p.....e.p.
0000:
00106504700054FF00F0-587F00F0F5E700F0e.p.T...X....…
:
:
-UFFFF:
0;反汇编FFFF:
0处的指令
FFFF:
0000CDl9INT19
FFFF:
0002E000LOOPNZ0004
：
:
-A;汇编一条指令
1271:
0100MOVAX,1234
1271:
0103
-T=100;执行该指令
AX=1234BX=0000CX=0000DX=0000SP=FFEEBP=0000SI=0000DI=0000
DS=1271ES=1271SS=1271CS=1271IP=0103
NVUPEIPLNZNAPONC
1271:
0103E9C300JMP01C9
-R;查看指令执行后结果
AX=1234BX=0000CX=0000DX=0000SP=FFEEBP=0000SI=0000DI。
00
升级会员 