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S3 S2 S1 S0M操作类型功能HLLHL加法F=A加BLHHLL减法F=A减BHLHHH逻辑与F=A与BHHHLH逻辑或F=A或BHHHHH传送1F=AHLHLH传送2F=BTEC-G1中运算器操作功能3、 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3.直流万用表1只4、 实验内容：1. 用逻辑笔测试时序信号T1、T2、T3。2. 对下述7组数据进行加、减、与、或运算。(1) A=0F0H,B=10H(2) A=10H,B=0F0H(3) A=03H,B=05H(4) A=0AH,B=0AH(5) A=0FFH,B=0AAH(6) A=55H,B=0AAH(7) A=0C5H,B=61H3.在实验过程中，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。5、 实验步骤：详见实验指导书P14-P16页。六、实验结果：1.用逻辑笔测试时序信号T1、T2、T3时序信号QD指示灯D1D0高低 T1 T2 T32.7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CZA=0F0H,B=10HA=10H,B=0F0HA=03H,B=05HA=0AH,B=0AHA=0FFH,B=0AAHA=55H,B=0AAHA=0C5H,B=61H3.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SEL0SEL1SEL2SEL3LRSWBUSALUBUSLDZLDC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1、 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。2、 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3、 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4、 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，08H2.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。5、 实验步骤：详见实验报告书P19-P21页。6、 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SWBUSRAMBUSLARSELARLRWARINC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1、 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。2、 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。3、 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4、 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。5、 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1、 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。2、 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IR7 IR6 IR5 IR4IR3 IR2IR1 IR0加法ADD R0,RsRO - R0 + Rs000000Rs减法SUB R0,RR0 - R0 - Rs000100Rs逻辑与AND R0,RR0 - R0 and Rs001000Rs逻辑或OR RO,RR0 - R0 or Rs001100Rs传送1MOVA Rd,R0Rd - R00100Rd00传送2MOVB R0,RsR0 - Rs101000Rs取数LD R0,immRd - imm0101RdXX 立即数imm存数ST R0,addrR0 - addr0110XXXX 存储器地址addrC条件转移JC addr如果C=1,转移到地址addr0111XXXX 存储器地址addrZ条件转移JZ addr如果Z=1,转移到地址addr1000XXXX 存储器地址addr停机HALT暂停T1、T2、T31001XXXXTEC-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。3、 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4、 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JC ADDR和JZ ADDR的实现方法。5、 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JC ADDR和JZ ADDR的实现方法(1)JC ADDR的实现方法： (2)JZ ADDR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1、 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。2、 实验原理：详见实验报告书P32-P33页。3、 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4、 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。5、 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):LD R0,#95H LD R1,#34H ADD R0,R1 SUB R0,R1 MOVA R3,R0 LD R0,#0AAH LD R2,#55H OR R0,R2 AND R0,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):LD R0,#95H LD R1,#34H LD R2,#22H LD R3,#23H ST R0,14H MOVB R0,R1 ST R0,R1 MOVB R0,R2 ST R0,16H MOVB R0,R3 ST R0,17H 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):LD R0,#95H LD R1,#0A4H JC S2 S1: LD R0,#0AAH LD R2,#55H AND R0,R2 JZ R3 S2: JC S1 MOVA R3,R0 MOVA R1,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1、 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。2、 实验原理：详见实验报告书P41-P42页。3、 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4、 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。5、 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： 7、 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1、 实验目的：1.熟悉调试程序DEBUG。2.掌握调试程序DEBUG操作步骤。2、 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3、 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1、 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。2、 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： MOV AX,1234 MOV 1000,AX MOV BX,1002 MOV BYTE PTRBX,20 MOV DL,39 INC BX MOV BX,DL DEC DL MOV SI,3 MOV BX+SI,DL MOV BX+SI+1,DL MOV WORD PTRBX+SI+2,2846 用A命令输入上述程序，并用T命令逐条运行。 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： MOV BX,1000 MOV CX,10 SUB AX,AX LOP：ADD AL,BX ADC AH,O INC BX J：LOOP LOP I