计算机组成原理实验报告册

1、实验时间：第实验周星期监控程序与汇编实验精选实验台:实验室:（以上部分由学生填写，如有遗漏，后果由学生本人自负）1、实验目的1）了解教学计算机的指令格式、指令编码、选择的寻址方式和具体功能。2） 了解汇编语言的语句与机器语言的指令之间的对应关系，学习用汇编语言设计程 序的过程和方法。3） 学习教学机监控程序的功能、监控命令的使用方法，体会软件系统在计算机组成 中的地位和作用。清华大学TEC-XP实验箱的MACH部分 监控程序Pcec16.exe、PC端指令集仿真软件2、实验平台硬件平台：软件平台：3、实验要求1） 学习联机使用 TEC-XP教学实验系统和仿真终端软件PCEC ；2） 使用监控程

2、序的 R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命令 修改存储器内容；3） 使用A命令写一小段汇编程序，使用U命令观察汇编码与机器码之间的关系，用G命令连续运行该程序，用T命令单步运行并观察程序单步执行情况。*代码不得写到00001FFF的地址单元中，如有违反将被取消当堂成绩4、操作步骤及实验内容1）实验箱功能开关设置及联机操作:1. 将实验箱COM1 口与PC机相连；2. 设置功能状态开关为 00110;3. 于 PC 端运行 Pcec16.exe;4. 按RESET，START键，若PC端出现如下输出（如图 1.1所示），则操作成功;rrEC-2nBe cki monitor U

3、erslon S 2361A 20002000：2002：2001：2005:2006: 2007:2. U命令：从相应的地址反汇编15条指令,并将结果显示在终端屏幕上（如图3.2续输入。不输入指令直接回车，则结束A命令（如图3.1所示）；MVED R0, AAAAMYKD R1, 5555ADD RO, R1AMD RO, R1RET图3.1所示）;U 2000 2000 2002200420052006 2007 20032009 200A 200B 200C 2000 200E 200720103800 AAAA8810 5555000102018F0000000000000000000

4、00000000000000000000000D D DJ J- oo o R R Rs555G 2000R0=5555Rl=5555R2=0000fRlCi=0000R11=0000R12二0000R13=0000R14=2i续反汇编。3. G命令:从指定（或默认）的地址运行一个用户程序（如图3.3所示）；图3.34. R命令:显示、修改寄存器内容，当R命令不带参数时，显示全部寄存器和状态寄存器的值（如图3.4所示）；RO 5555：-llll ER0=llll R1=555E RS=0000 R10=0000 2000: 8800 AAAAR2=0000R11=0000MVRDR3=000

5、0 SP=2?80 PC=2CR12=0000 R13=0000KO, AAM图3.45. E命令：从指定（或默认）地址逐字显示每个内存字的内容，并等待用户打入一个新的数值存回原内存单元（如图3.5所示）；E 20002000 8800:图3.56. D命令：从指定（或默认）地址开始显示内存120个存储字的内容（如图 3.6所示）；20002000SSOOAAAA8610555500010201SFOO2008000000000000000000000000000020100000cooooooo0000000000000000201200000000000000000000000000002

6、0200000cooo0000000000000000000020280000cooo00000000000000000000203000000000000000000000000000002038000000000000000000000000000020100000000000000000000000000000S0480000cooo000000000000000000002050000000000000000000000000000020580000cooo00000000000000000000205000000000000000000000000000002068000000000

7、000000000000000000020700000cooo000000000000000000004）5）R2中。图3.67. T命令：从指定地址（或当前地址）开始单条指令方式执行用户程序（如图所示）；T 2000E0=AAAA Rl=5555R9=0000 Fl0=00002002: 9S10 5555R2=0000R3=0000SP=2?80R11=0000 R12=0000 R13=0000 R14=2eMVRD Rlj 5555图3.7编程中不能随意使用的寄存器及他们分别表示什么含义:1. R4 : R4是操作系统的栈顶指针，指向堆栈的顶部;2. R5 : R5是程序寄存器，里面的

8、值总是指向当前程序运行点的地址;根据所学知识编写：从键盘输入一个数字，则计算该值到3.710的累加和，结果存入1. 通过A命令编写程序（强烈建议同学们自己思考编程，不要直接照搬代码,）；A 2000 2000 2001 2002200320042005 2005 20032009 200B SOOD 200E 2 OOF2010 2011 2012 2013_IN 31SHE ROSHE ROJRMC 2000IN 80OUT旳MVFD Rl, OCOEAND KO, R1MVRD Rt OOOA MVED R2, 0000 ADE R2, ROINC ROCMP RQRl JRK2 200A

9、 ADE K2, R1 RET图5.1精选2. 通过G命令运行程序;G 2000PC 二3RH=2eRO=OOOA R1=OOOA R2=0037R3=0000SP=278OR9=0000 RIO二0000 R11=0000 R12=CiOOO R13=0000图5.2我们看到R2的值为37 （十六进制），程序运行成功。实验二脱机运算器实验实验时间：第周星期实验台:实验室:（以上部分由学生填写，如有遗漏，后果由学生本人自负）1、实验目的1）理解运算器芯片 Am2901的功能和内部组成，运行中使用的控制信号及各自的控 制作用；2）理解4片Am2901构成16位运算器的具体方案，各数据位信号、各控

10、制位信号 的连接关系；3）使用24位微型开关中的23位控制信号确定运算与处理功能。清华大学TEC-XP实验箱的AM2901运算器部分 PC端脱机运算器仿真程序2、实验平台 硬件平台： 软件平台：3、实验要求1)2)3)4)了解TEC-XP运算器基本组件2901的工作原理；了解TEC-XP实验箱是如何使用 4片2901构成16位运算器； 了解并掌握24位控制开关相应的序列所实现的控制功能； 基于以上所学完成 ppt最后要求的实验内容(控制信号表格)。1)实验方式功能开关设置为:4、操作步骤及实验内容1XX002)运算器芯片为，该芯片为几位的芯片:Am2901 4片4位芯片3)运算器四个标志位 C

11、、Z、V、S分别为什么含义:C:进位标志位，C=1时表示有进位Z:零标志位,Z=1时表示运算结果为0V:溢出标志位,V=1时表示溢出S:符号标志位，S=1时表示为负IS-IOSSTSSHsciBA(R START iJfn START 后输岀CZVSALL 输岀CZVS*巩代-沖0011000111OOL000000004R10:100011100100000001不m1010000010100000ROR1-011000001OOL000000000001ini000021210000RO R1=RO01100100100100010000000101010000TOFl1000R1-RO-

12、E1011001001001)0)1ODDIDOOt)OHDF:)0CEDE10(30ROVFl- RO011011001001000000010000OF OF1000oroF1000ROiAFl-RO0111000010010000QOOO00010?01:TO)01011000RO VEl- RO011110001001000000000001OEOE100001011000-I (ROVRn-EO011111001001000000000001FEFE1000OEOE10012 朋 QIRO111000011OOL00000000euFEFE1001FDFC0001RO 2-R0101

13、00001100100000000不用FDFC00017EFE0001完成表格中操作,写出每部操作对应的指令，观察每部操作与控制信号的关系:4)1.启动PC端脱机运算器仿真程序STwrcrva-ffQi:砒R1!，.如HL_UI刨.1，齣1.-.ftlfT4I-.ftKDMtTJiL：3sr23 , 41s67a9 10111112Z心T311 12 ! 3 1 4i6 1 7 a d !io 111J11 11LdI1詐H丸 BFCRI.图4.12.输入指令编码注：在实验箱上，ALU输出不需要触发，而软件模拟器则需要鼠标点击触发，故表中压START前的ALU输出对应的是软件压 START后的

14、ALU输出a.34 5存MF1b.5-TWI.e-l6 3 -空7 I 6 I 31 pop1 112HkSEl沪酣- ；SCr2 BPCPTFl 5 I 6图4.2_AFORTS 1 S 110 11 113匚胆僅STwr討吨 _J!白和 7OALIJ ,Jli6 旳律亠-卩 vDiia ifioi?3._ MlE 2S&B 2; 6曲图4.1IRET :中断返回指令，用E命令写入 EF00 （如图4.2）图4.2DI :关中断指令，用 E命令写入6F00 （如图4.3）E 24M3434; 6FW图4.3读懂实验ppt中的中断实例程序，编写程序实现如下内容：a主程序循环显示字母M，如果捕捉

15、到中断源 1的时候在屏幕循环显示数字1;捕捉到中断源2的时候在屏幕上循环显示数字2;捕捉到中断源3的时候在屏幕上循环显示数字3 ；b并且需要实现在中断显示的过程中，如果按下任意键则中断返回到上一级程序继 续运行；c实验以优先级为主要依据的嵌套d自己编写三段中断服务子程序，不允许存在重叠（即避免使用事例程序 处的程序）（1）编写主程序2450地址E 20W 6E0eA 2091 zeei； 2903: 2004;290:mm R0,0e4DOUT 精选R 2990RET图4.4精选(2) 编写第一段中断子程序E 2423 2420: 6Ee0 2421：RO Re,6631PUSH MVFDOI

16、TT 80IN 81SHR RO5HR R0 JRNC 2422 IN SOA 2421 2421! 2422; 24241 2425: 24261 2427: 2426: 2429：POP Re242A;242B: E 242B242Bt EFee242C;图4.5(3) 编写第二、三段中断子程序(似第一段)E 2446PUSH ReMTRD Re,ee32OlfT 80IN 31SHR ROSHR Re 3IINC 2442IH 90POP R32446; GEee 2441: A 2441 2441: 3442;2444;2445 t244e；2447:2448;2449;244A；24

17、4B;E 244B 244B; EFW 244Ci图4.6E 24G0 2460! 6E00 2461:池 24&124G1!PUSH R92462: 24&4: 2465 i246:MVRO ft比00弓弓OUT S0IN 31SHR Re2467!2463:2469:&HR Re北 IK 2462IN 90246A:POP R0246B!E 24G3 246B! EF00 24ec：图4.7(4) 编写第二、三段中断子程序(似第一段)G 2eee图4.8程序运行成功实验五 I/O接口扩展实验实验时间：第周星期实验室:实验台:（以上部分由学生填写，如有遗漏，后果由学生本人自负）1、实验目的学

18、习串行口的正确设置与使用，通过实验箱的两个串口实现两台2、实验平台硬件平台：清华大学TEC-XP实验箱的I/O接口部分软件平台：监控程序Pcec16.exe3、实验要求1）2）3）4）PC的通讯按照实验要求必要的连线 扩展另外一片8251串口芯片根据实验ppt完成必要的跳线设置，确定扩展I/O 口的地址根据实验要求编写代码注：串口禁止带电插拔!4、操作步骤及实验内容1） 在对应的IC座上扩展一条双排直插的8251芯片2） 完成必要的连线，将芯片旁边的 /CS与标有I/O /CS的一排插孔的一个相连，确 定扩展I/O的地址，给出地址及描述地址对应的寄存器名称：扩展I/O地址为 AOH-AFH;对

19、应寄存器地址 AO-AF3）扩展串口在使用之前的初始化代码A 20002000:2002:2003:200E:2006:MVRD R0, 004EOUT AlMVRD RO, 0037OUT AlRET图4.14 ）判定一台PC是否有键输入，如果有则在另一台PC上显示出来完成以下两种模式的通讯：a两台PC连接在同一台实验箱上1 PC1输入PC2输出A 20G0 2060: 2061: 2062: 2063: 2064: 2065: 2066: 2067:INSHR ROSHR ROJRNC 2060IW 80OUT AOJR 20G0RET图4.22PC2输入PC1输出A 2040 2040: 2041: 2042: 2043: 2044: 2045: 2046: 2047:IN AlSHR RO SHR ROJRNC 2040IW AOOUT SOJR 2040RET图4.33同时实现PC1和PC2