计算机组成原理实验报告.docx

1、 课程设计内容.32、 课程设计要求33、 课程设计目的：34、 实验装置组成：4（一）硬件部分4 (二)软件部分5（一）界面说明6（二）编辑程序7（三）汇编程序7（四）运行方式8（五）跟踪调试95、 设计代码与结果：116、 课程设计总结：15一、课程设计内容： 1.20以内的的奇数和偶数之和2.将23和78两个数的各位互相组合3.把数据21H 22H 23H .2AH安顺序写入存储器的21H 2AH单元中 ，然后按倒序列存储到31H 3AH的连续单元中 4.利用循环改变地址为10H-1FH以及20H-2FH的存储单元的内容5. 实现简单的加，减，乘，除二、课程设计要求 独立解决课程设计给出的三道题目，用模型机的指令系统实现程序。 熟悉模型机的指令系统，如ADD加法指令，SUB减法指令，JMP跳转指令，ST、LD存储器操作指令，CMP比较指令，AND、OR等逻辑运算指令。 用计算机组成原理仿真系统编写与调试程序，查看程序执行过程中的寄存器的变化与存储器的变化，并分析其过程。分析实验程序，并给出代码示例与图示。三、课程设计目的： 1、熟悉本模型机的指令系统，理解各条指令的功能和用途。2、打开实验例程，熟悉软件操作，根据程序执行流程观察寄存器和存储器单元的变化情况，连接串行口连通模型机，观察模型机中数据流向和程序执行的同步情况。 3、利用本模型机的指令系统，自行编制一些小的程序，调试并运行。四、实验装置组成：（一）硬件部分实验装置是为计算机组成原理的工作流程专门设计的。它能够让学生通过手动和自动的操作弄清和掌握计算机工作的基本原理。实验模块由手动实验部分和程序实验部分组成。手动实验主要完成计算机各个组成部分的原理实验，包括数据流程、运算器执行、存储器和外设之间的数据交换等部分，通过组合变化各个输入信号，进一步理解计算机各个部件的执行过程和工作原理，手动实验在本指导书的前面部分已经作了详细介绍。程序实验主要完成指令系统中每条指令的具体执行，包括取指、译码、执行过程中对应微指令的工作流程，并且还能观察各类指令执行的结果。操作过程在计算机上进行，可实现单拍、单步和连续执行，每个执行过程可以在计算机上显示，其执行结果和过程也可同步在实验板上显示，进一步观察对应指令在执行过程中的每个控制信号和数据流向。(二)软件部分软件系统由编辑程序、编译程序、程序执行、调式程序几个部分组成，完成由源程序输入、语法分析排错、指令汇编、应用程序调试的全过程。软件系统采用集成化的窗口，各种软件功能分类设置在程序中，可以根据程序实验过程的需要随意组合使用。软件系统的主窗口界面如下图所示：图7-1 软件系统主窗口界面二、软件使用说明（一）界面说明图7-2 界面说明标识软件系统采用集成化的窗口，各种软件功能分类设置在程序中，软件系统的主窗口界面如上图所示，现将界面各组成部位说明如下：1 寄存器在程序执行过程中，观察各寄存器的值2 存储器在程序执行过程中，观察各存储器的值3 信息显示当前指令对应的微程序4 编辑源程序从汇编状态或运行状态返回到编辑源程序状态5 汇编对编辑好的源程序进行汇编连接6 程序复位让程序指针指向程序的第一条指令7 运行运行已通过汇编连接的程序8 停止停止程序的运行9 单步单步运行程序（逐条指令执行）10 单拍单拍运行程序（逐条微指令执行）11 设置/取消断点设置/取消断点，调试程序时用12 连接/断开串行口连接/断开串行口，连通/断开程序和模型机通信13 源程序编辑区在该区域内编辑源程序14 寄存器/存储器显示区显示各寄存器/存储器的值15 微程序显示区显示当前指令对应的微程序（二）编辑程序编辑源程序采用文本的编辑方式，按照给定的模型机指令系统，用汇编语言格式编辑程序，对所编辑的程序进行语法分析，纠错处理。编辑程序主要实现如下的操作流程：图7-3 编辑源程序流程（三）汇编程序汇编程序先对源程序进行语法检查，排除源程序中的语法错误，再将源程序编译为机器码，在调试的窗口中显示指令行、机器码、助记符等信息。图7-5 汇编出错提示信息图7-6 内存地址、助记符和机器码（四）运行方式程序的运行有单拍、单步和连续执行三种方式。单拍方式是逐条执行微程序中的微指令，屏幕显示信息（微指令、积存器和存储器状态）与实验板显示信息（微指令对应的数据流向以及相应的控制信号）互相配合，可以将单拍微指令执行的结果从不同角度显示出来，以便观察。单步方式是一条一条指令执行的过程，每条指令执行后，将内存和寄存器中的变化显示出来。连续执行将一段程序执行的功能表现出来，在连续执行调试中可以采用设置断点的方法，分模块或分段地进行程序调试。（五）跟踪调试程序执行的调试方法可按调试的目的考虑，一般有以下几种情况：（1）为了掌握一般指令执行过程。采用单拍和单步，结合实验板观察有关的变化。图7-7 单拍或单步运行（2）为观察寄存器的变化。采用单步和连续执行，打开寄存器窗口观察寄存器变化。图7-8 观察寄存器变化（3）为了观察内存的变化。采用单步和连续执行，打开内存窗口观察内存变化。图7-9 观察存储器变化（4）为了调试一段条件转移程序。可以在不同转移目标点设置断点，观察其转移情况。图7-10 设置断点五、设计代码与结果： 1. 20以内的的奇数和偶数之和 代码如下：mov r0,#14h ;将14H送入r0中mov r1,#00h ;将0送入r1中mov r2,#00h ;将0送入r2中mov r3,#14h ;将14H送入r3中loop:mov r0,r3and r0,#01hcmp r0,#00h ;判断是否为偶数jz ou ;若是偶数，则执行偶数相加运算add r1,r3 ;若是奇数，则执行奇数相加运算jmp campou:add r2,r3jmp campcamp:sub r3,#01h ;判断是否执行完20以内的运算cmp r3,#00hjnz loop实验结果： 2.将23和78两个数的各位互相组合;28MOV R0,#23HMOV R1,#78HAND R0,#0F0HAND R1,#0FHADD R0,R1ST 10H,R0;73MOV R0,#23HMOV R1,#78HAND R1,#0F0HAND R0,#0FHADD R0,R1ST 11H,R0;38MOV R0,#23HMOV R1,#78HMOV R2,#10HMUL R0,R2AND R0,#0F0HAND R1,#0FHADD R0,R1ST 12H,R0;83MOV R0,#23HMOV R1,#78HMOV R2,#10HMUL R1,R2AND R1,#0F0HAND R0,#0FHADD R0,R1ST 13H,R0L1:JMP L1实验结果： 3.把数据21H 22H 23H .2AH安顺序写入存储器的21H 2AH单元中 ，然后按倒序列存储到31H 3AH的连续单元中 实验代码： mov r0,#21h ;将21H送入r0中mov r1,#21h ;将21H送入r1中mov r2,#3ah ;将3aH送入r2中loop:st 10h,r1 ;将r1的内容保存到地址为10h的存储器单元中st 11h,r2 ;将r2的内容保存到地址为11h的存储器单元中st (10h),r0 ;将r0的内容保存到地址为10h的存储器单元保存的地址中st (11h),r0 ;将r0的内容保存到地址为11h的存储器单元保存的地址中inc r0 ;需要保存的数据自增1inc r1 ;正序保存数据到21H至2AH的地址单元中dec r2 ;逆序保存数据到31H至3AH的地址单元中cmp r0,#2bhjnz loop实验结果：4. 补充：1 利用循环改变地址为10H-1FH以及20H-2FH的存储单元的内容：MOV R0,#11HL1:ST 10H,R0ST (10H),R0INC R0CMP R0,#20HJNE L1MOV R0,#11HMOV R1,#2FHL2:ST 10H,R0ST 20H,R1LD R2,(10H)ST (20H),R2DEC R1INC R0CMP R0,#20HJNE L2L3:JMP L3实验结果：2 实现简单的加，减，乘，除MOV R0,#05HMOV R1,#06HMOV R2,#07HMOV R3,#08HADD R1,R0SUB R1,R2MUL R2,R3AND R3,R1OR R2,R0L1:JMP实验中间结果：实验最终结果：六、设计总结本次计算机组成与系统设计的课程设计，大量运用到了汇编语言的基础知识。在本次课程设计中，我遇到了各种难题，但是在老师和同学的帮