计算机组成原理实验报告

1、卅算机组成一理实验报实验报告课程 名称：计算机组成原理系别：学生姓名：班级：学号：成绩：指导教师：开课时 间：2013-2014学年第二学期实验一实验目的通过仿真软件验证真值转化为原码、反码、补码、移码，补码加减交替除法运算规则，补码两位乘法运算，补码一位乘法运算，乘法原码两位运算，乘法原码一位运算，原码加减交替除法运算，补码加减法运算 二、实验设备电脑，仿真软件200801003三、实验内容(1)真值转化为原码、反码、补码、移码A.原码1 .如果真值是正数，原码的最高位为“ 0”，其余各位与真值的对应位相同；2 .如果真值是负数，原码的最高位为“ 1”，其余各位与真值的对应位相同；3 .如果

2、真值是“0”，原码有两种表示法，即。或100- -0,分别表示+0或-0;4 .因此原码的数值位表示数值的绝对值，而符号位分别用0和1表示数值的正和负。5 .综上所述，如果把原码看成无符号整数，则真值到原码的转换规则是：当 x>0 时，x原=乂;当 xW0 时，x原=2八(n-1)-x 或 2八(n-1)+|x|,“八”表示指数。ET真值雌战原码.价码、反码.移码原码臼真值有符号数真值转换为原码的规则1.如果真值是正数，原码的最高位 为"0"，其余各位与真值的对应位 相同；2如果真值是负数，原码的最高位 为“1”，其余各位与真值的对应位 相同；工如果真值是“0”，原码

3、有两种表 丕法.艮口0000或1000,分别表 示+0或-0；4.因此原码的数值位表示数值的绝 对值，而符号位分别用。和1表示数 值的正和负.3.综上所述.如果把原码看成无符 号整数，则真值到原码的转换规则 是：B反码1 .如果真值是正数，反码的最高位为“2 .如果真值是负数，反码的最高位为“3 .如果真值是“0"，反码有两种表示法,0”，其余各位与真值的对应位相同；1”，其余各位将真值的各位取反；即0000或111-1,分别表示+0或-0;4.综上所述，如果把反码看成无符号整数，则真值到反码的转换规则是：当xA0时，x反=乂;当xW0时，x反二2八(n)+x-1 (模2M), “八

4、”表示指数。s肓百洁漳品原码.*闻.反将.移引有符号数真值转换为反码的规则11 0 0 L0 1 0 1真值r；pit oirr ojL如果真值是正数，反码的最高位 为 W ,其余各位与真值的对应位 相同；2.如果真值是负数，反码的最高位 为“1，：其余各位将真值的各位取 反，士如果真值是“0"，反码有两种表 军法,即0000或1111,分别表 示+0或-0：4.综上所述，如果把反码看成无符 号整数，则真值到反码的转换规则 是二当x，0时，x反二x;当xWO时，x反=2*（n）+xT （模24口），注表示指数1C补码1 .如果真值是正数，补码的最高位为“ 0”，其余各位与真值的对应位

5、相同；2 .如果真值是负数，补码的最高位为“ 1”，其余各位将真值的各位取反，末位加 1；3 .如果真值是“0”，补码表示法是唯一的，即000- -0,在补中100 -0表示-1 , 最高位既表示符号为负数，也表示数值 1,不能表示-0;4 .负数补码的另一种求法是，最高位（符号位）为“1”，从真值的低位向高位数第一个1以及其右边的各位保持不变，而其左边的各位按位取反，即可得到补码 的数值位。5 .综上所述，如果把补码看成无符号整数，则真值到补码的转换规则是：x补二2八（n）+x （模2M）, “八”表示指数。归 其值能耍或原料、网.反码.移徜补码真值有符号数几点说明真值转换为补码的规则1 .

6、如果真值是正数，补码的最高位 为“0”，其余各位与真值的对应位 相同；2 .如果真值是负数，补码的最高位 为勺”，其余各位将真值的各位取 反，末位加1;3 .如果真值是"0”,补码表示法是 唯一的，即0000,在补码中即0 0表示-L最高位既表示符号为负数 ,也表示数值L不能表示-0;4 .负数补码的另一种求法是，最高 位（符号位）为.从真值的低 位向高位数第一个1以及其右边的各 位保持不变，而其左边的各位按位 取反，即可得到补码的数值位，5 .综上所述，如果把补码看成无符D移码1 .如果真值是正数，移码的最高位为“ 1”，其余各位与真值的对应位相同；2 .如果真值是负数，移码的最高

7、位为“ 0”，其余各位将真值的各位取反，末位加 1；3 .如果真值是“0”，移码表示法是唯一的，即100- -0;4 .不难看出，移码与补码相比，数值位完全相同，而符号位相反。两者的转换非 常容易。5 .移码只用来表示浮点数中的阶码，不存在定点小数格式。6 .综上所述，如果把移码看成无符号整数，则真值到移码的转换规则是：x移二2八(n-1)+x (模2八n), “八”表示指数。(2)补码加减交替除法运算规则&- *昭的加蹑至运算DC YX 川0001 x补+0001 Y补0010 1+Y补:本例买际上按双符号恒法判断础)11111100110 1111100110 000001符号被除

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21、0050100(IJ破除数刀工与除数同号周为 幽做礴运算.若余数尤与EL同 ：.L杵阚邀出F连除她与除数¥.»八商为负.附加迈算.昌泉教此人 异号，则带出I(1)若"WRirtWMYh同号，上 曲T ,左修一位,减除数I若余数 耳1与眸数打.肆号.上商d, 左移一位，加除数I门)血亚步哪已).述同附号也在内Jt 做 L1次5为字长)末位果为恒JTT法IH昭阚符号位与数值位恂在运算中 产年.(3)补码两位乘法运算1 .乘数最低位的后面增加一个附加位，初值为 0。在运算过程中，和乘数一起做右移。2 .为防止溢出，设三个符号位，在运算过程中，最高位才表示真正的符号。3

22、.每一步加的值取决于移位后的乘数寄存器的最低两位和附加位的值。部分租寄存器（含符号位）泰数寄存器的加位0000000000 ooooiopio0000000111被乘数月附国立 ，含符答仓）:丽 ooofH秉毅丫郦（地，含在号位:0000000111 000010010 0000000001 110000100 1111110010000010011111110011 1100001001111111100 111100001 0000000111计数器补码两位乘I 单步优行I重置I0000000011 1111000000000000000 111111000K 00000000000000

23、000000 111111000（4）补码一位乘法运算1 .乘数和被乘数都以补码表示（本程序允许数值位4位，符号位一位），果也是补码。运算过程中，为防止溢出，加法器需使用两位符号位。2 .乘数最低位后增加一位附加位，初值为 0,以后和乘数寄存器联合移位。3 .右移按补码规则进行，即符号位复制。运算结符号部分和集数寄存器附加位loco 10含他前;00101计数器000000001010"士 111110111110001010111111000101100。01000000100010r000000100010+ 111110111110100010111111010001+0000

24、10000001010001000000101000+000000000000101000（5）、法原码两位运算1 .本程序允许进行单字节（8位二进制）原码（含一位符号位）的数值部分两位乘法 运算，因此数值位只有7位。2 .由于原码两位乘法运算中，可能需要进行加2|X|以及减|X|的运算，所以实际上 需要用补码加减运算，为了不发生溢出，在加法器中含有三个符号位；对于加正数, 高位补0,而减凶则变为加-|X|的补码；部分积右移时,如果最高位为0,则高位补 0,如果最高位为1,则高位补1。3 .由于乘数和被乘数的数值部分只有7位,故乘积的数值部分只有14位。沿旗舸嘿自得WG 制汴存等口000000

25、0000 00000011011111100111111110011 0000001111111111100 110M0001W 0000(X)11010001101 库颤M 用工00000110000001001 110000000 E 00000C0010 011100000 00000000000000000010 011100000 0000000000 100111000 + 00000000000000000000 1001110000000(X)0000 0010011110说 明L本程序允许进行单字节化 位二讲制）原码（含一位符号 位）的数值部分两位乘法运算 ,因此数值位只有7

26、位.2.由于原码两位乘法运算中， 可能需要进行加2IX |以及 减|x|的运算，所以实必上需 要用补码输减运算，为了不发 生溢出,在加法器不含有三个 符喜位，对于加正数，高位补 仇而减1x1则变为加Tx|的 补码；部分积右移时，如果最 高位为0.则高位补0,如果最 高位为1,则高位补1 = 士由于乘数和被乘数的数值 部分只有7位，故乘枳的数值 部分只有14位.（6）乘法原码一位运算1 .根据乘数寄存器的最低位决定将部分积加被乘数还是加零;2 .将进位位、部分积和乘数寄存器联合右移一位；3 .计数器减1。如果计数器的值不为零，重复 13步。t百雷，三亚.去,NR涓二CF部分租寄存器乘数寄存器 输

27、入被乘数：o 0000 ioio |qiiT 十 000。产人乘机0000 101010100000 0101 窜器 0111 | )0111 010100111010 原码位垂oooo_EHmm _步乩行I0011 1010 000111010111原码数值部分一位乘 法运算规则：L根据乘数寄存器的 最低位决定将部分积 加被乘数还是加零工 2.将进位位、部分积 和乘数寄存器联合右 隹一位；3.计数器减葭如果 、i rtrt JlJL Al > iB重复13步。0 1000 11010 0100 0110(7)原码加减交替除法运算1 .被除数的数值部分如果大于或等于除数的数值部分，则发生

28、溢出。2 .若余数A 0,上商“1”，余数左移一位，减除数的绝对值，即加除数的绝对值 的相反数的补码。3 .若余数<0,上商“0”，余数左移一位，加除数的绝对值。4 .本程序要求被除数的数值部分 8位，符号一位，共9位，除数的数值部分4位, 符号一位，共5位。为怎被除姮商00000011010Sunol1111011101011101110101000011犀罂飙取，含符000001101静人除数（验，含符|00011计数器原码除II重置I11111010100 1111010100 000011 00000001001 0000001001 111101 11110110010 111

29、0110010TJoodoiiM11111000100（8）补码加减法运算1 .输入两个整数加数的真值（可带+、-号的十进制数，例如5, +3,-7等）；2 .按等于号即可得到计算结果。3 .由于本例采用四位二进制数表示的补码，可表示的整数范围为 -8+7,如果 操作数或运算结果超出该范围，运算将出错。4 .如果加数为负数，就相当于被加数减去该数的绝对值，因此相当于做减法。反 过来说，做减法，实际上就是被减数的补码加上减数的相反数的补码。而求一个 数的相反数的补码的规则是将该数的补码连同符号位按位取反，末位加 1。5 .如果两个操作数没有超出补码的表示范围，而运算结果超出补码的表示范围， 称为

30、“溢出”，结果大于补码的表示范围的上限，称为“上溢”；结果小于补码的表示范围的上限，称为“下溢”。6 .通常有两种判断溢出的方法，一是双符号位法，即两个操作数以及结果均用两 个符号位（变形补码），如果结果的两个符号位一致，表示没有溢出，如果不一 致，表示溢出。最高的一位始终表示运算结果的正确的符号：0为正（或上溢），1为负（或下溢）。第二种方法是采用单符号位运算，但根据符号位和最高有效位产生的进位是 否相同而判定是否溢出：如果两进位位相同，无溢出；不同则表明溢出。当溢出 时，符号位进位为0,表示上溢；为1表示下溢。码的加减法运其十厂二区V RY0000 打扑+ nooo M 外0000 X+Y

31、1H（本冽实际上按双符号位法判断而出）第一步 将两个探作客南力弥补吗:IZ3SZJ。升码的加减法运，1 + LNIXYX+Y0011 X补十 0001 Y补码，可表示的整数范围为-8+7,女0000 X+Y补（本例实际上按*符号住法判防溢出）XJ第二步将西个2ft佐数的扑同连同符号位才助口，即呼和的扑眄.IOKZJ步变二操作数或运等结果超出该范国，运算将 出错.4.如吴加给为侪晶.拉加当千破加主力盘升码的2n减诙运尊操作方法及相美说明1 .输入南个终数加我的算值（可带十、- 号的十进制数，例如5, +3. -7等）；2 .按等于号即可得到计算结果。3 .由于本例采用四位二进制裁袅示的补+ Fj

32、p|XYX+YOOH Xn+0001 Y朴0000 X+Y补口（本例应际上按塞符N位法判斩溢出）2d第一步将试个冷住您的扑码连冏落鼻伫相加.即理狗用补妈.忙二噫口步羲二1石戋加粉为笥裴He或干讪加盘油操作方法及相关说明L榆入商个整薮加薮的真值（可带+, - 号的十进制数,例如5,3, -7等）;2.按等于号即可得到计算结果° 3,由于本例采用四位二进制数衰示的补 码，可表示的轮数范围为-8+7,如果 操作数或运算结果超出该范国，运算将 , I，:输出111101输出二进制信号LED输入信号 修码器S3二进制信号 犍产输入输入momiIlli锁存器（验D触发器iwm数据总线额据1001

33、丽1。pw三点效的表示方宏IEEE-754标掂规定的32位浮点数格式傕阶用F （移行） 5的卮就M （讣码皿原码）23ft米号5市鬲一返市侑'十运制勃的哼亡教表示II码格式专横过程 第一步：求指数e指数e*详号- 127=134-127=(7)10 第二步求尾数包含降藏位1的尾数 131=1. 011011000000000000011 第三步求真值X=H) 飞 XLMX2W+ (1. 011011000000000000011) X2"7=10U0110. 00000000000011= -182. 000183105468750、数归与端正 等口则台的电省功能 运算方法

34、实虻际中发生器工作方式C年朱连续刈！ （呢iwm调节，J J“里行采重|力计苴小组姐理7苴期同廿二自制tC/情计方第3数信三端正 讣工期参主电&幻就 迷茸方法 安虻oonoicoiA|TRculurcnnol儿羊岁防0次生告工1丫万工6单）C诲虻11 -lOpi|油（时潮6）掰d,Ll里/柒重IFf25M出理方真累她 值步二涉耽t法叶龄因 o 效信勺浣E 斗工灵逐至j巴珞功要N算方法 超际事发三鹄工作方式 6黑海立射回桩）1和 jJ, gggg5基本门电第YHO 0YO |1 HO 1&HffflHFF If二输入与门： 只有两个输入 均为1时，标t二输入或门;只要有一个4输入

35、异或匚两个输入不同入为1，输出 为1。，输出为1。加11。令Rou»多功无移位电跻脑脸生器工作立立rr 492J9&92JRin SHFSHlSARROinorRCLRCF SALCC01111O多功能移位寄存界功能说明LRin=l,加CP脉冲2输入数据装入内部8位钺存器：2. SHR=1,加CP脓冲，8位钛存器效指理嗡 后卷一位，最高也补0，勒密位移入进位 位；3. SHL (SRL)=1,加CP脓冲:8位锁存器数 据左移一位，最低位补0,最高位移入迸 位位；4. SARE,加CP脉冲:8位锁存器数据算术 右移一位，最低位移入进位位，晟高位与 原最高位相同；次形分析Xtt

36、(附确:)调十 .d1 币沿1B具有直接.期反、取补功能的告造条电路功能11110011 FT Rout/ |Rin JNEG |NOT |00001101| Q l jJOC1多功能数据转换电路功能说明 l.Rin=l：输入数据装入内部8位锁存器；， 2. Rout=l,方口CP脉冲：8仓锁存器数癌传送 到输出端。3. NEG=1,加CP脉冲：输入数据按位取反, 末位加1后装入内部8位锁存器.如果输入 数据是X补，则变换的结果就是T补。4. NOTE,加CP脉冲：输入数据按位取反后 装入内部8位锁存器，上H 由 10101 -r HI0010网等三家*s>)«il30g家帝S

37、*4例，叁CMU-OIA-IWxv-hQA510WXIA-CW，WK13SP£)(UfX*CDUr<*10iHiD 0-H3，王 手，R 舞/gUUJIfZIF 孕rgB Q嘉端：L频皿ozizrzozszszzz- to人汨元书否*善Ztz9ZZZ0-1Z>l-3llix ll td/ r JSJ11 r森 0 Odej mHoj tdC1TX«I OJLOX+ OtOJ以sx+;s»qOAIXISiTTd| (HZX+ iKAKX4-93* (MI s，ox+ CJfCd1 ZJLOX4；XJfZJ.lT10X>13fTJ1 TUX*；2*d

38、一醇j囚RiZK>Q>»SdZATZI rA£di Am C(T0ICX> BA£d| 十)(：»»»dlAEXt；BMdmW iHZj 松时53日空HSIiL型管KU2 口0可见字号的白55科表亍字符ASCII码字符ASCII码字符ASCII码字符RSCII码6H7H8H9HAHBHCHDH77 7 77777JT- JT- tt- i Tu tt- J T3 JI JI- TT- TT- TT- JI JI JT- i Tl- T2 T_1 JI T_x TT- JI 1 LT LT Tr- Tr Thx tli

39、 Tr Lx tfx Lt tt ll- tli tx tll Lt- tfx tt Li Tr h Tr tfx Li Tr DEFO12345G789WBCDEFO12345 5s5686666666666666677TTTTab cd ef Ehi-Jkl m n o PQr st uaHBHGHTHgHgHMfBHCHDHEHFHOHlH3H4H5HBH7H8H9HAHBHCH 4444444444445555555555555D E F G HIJK L H N opQR s TuVw XYzFH0H1H2H3H妣5H6H7H8H犯AH233333333333H HHHK HHHHB

40、CDEFO123 333334444十 二 -7012345678 - - 5?ABC结果单步执行了原码、反码、补码运行的具体过程，更形象的了解了各 种运算的执行过程与原理，是我们在计算时有了更深的理解。总体使我们将理论与实践相结合，分步实现的过程使我们更加清晰地了解触发器工作的每个步骤、过程。实验实验汇编语言的初次编译。二.实验设备电脑， dos , masm三.实验内容1、汇编上机步骤建立汇编语言的工作环境调用编辑程序EDIT建立汇编语言源程序（ASMK件）调用汇编程序MASM；或ASM产生目标文件（OBJ文件）调用连接程序LINK产生执行文件（EXEt件）程序的执行调试程序DEBUG2、

41、字符串的显示并传送1）、代码：2）、调试白二 CAlIfB0V£sF£t»32Xcfe.<G>版权所有Microsoft Windows KF1版本 5126函1985-2001 Microsoft Corp.C：Documentsand Set tings dnin ZLstratoi'>cri _ .C：MJocurnentsand Settings>cd» *CA C. ,Vin)0TSs;ysteB32V.CHd_ exeC：XMASM5>rasm helJo «asnMIgpci.口£七

42、R> Maci*o Assemiblcr Uersi-an 5.MHCnpyi-ight <C> Microsoft Corp 1981T981 1987, ftll rights reserved*Ohjant f i lfnamR (hel In .OTtll ：Source listing HUL.LST：Crosa referencn EHUL.CRF：5出3S6 + 415Z2H E9tei &ymh口space freeg Hamfnj Eitpofs 自 Severe EtrorsC： VMftEME>linJ< hellortlcrosaf

43、 t <R> Overlay Linker Hers Ion 3 .60Copyright <C> hlicrosof t Corp 1983-1987. All rights reserued.Run FiJe HELLO.EKE3：List File NUL.MAP：Librapiec _ LI Bl:LINK ： Harnin L4g21： no stack segmentC：MftSM5>3：MASI15>link hello1ici*Q?of t <R:Overl4 Lin leer Ueirsipn 3.60 二。pyiriglit <

44、;C> H 1cm)soft Corp 1983-1987. All rights r'Esepued-Run File LHELLO.EXEJ：List Tile HUL.HQP： rdbrarief C,LIB:LINK ： warningf L4021 ： no 芍tack segmentJ：nfiSM5>hello hello woi*ldt 3：f1ASM5>fc3、判断十个数正数，负数，零的个数1）、代码L：MiibiNrini iisnddtd sequentarray dw 5,41国，7.-3,。,91一8.6 dMn ends code segme

45、nt assume cs:codedsidaic* strt ： mov )x , dntnmov ds.HX lec 与工，array nnv hx,A tfiov ex, 19 mov dx,011: test word ptr(si 1 n jnz 1田1 inc bx inc siloop 11 jmp exit n已£t： inc dx inc si loop 11 exit; me。 ah.Ach ini 力 h2)、调试过程西二境乐 C:V/indowssy5tem32cmd.exe|_dJ' ® "C;VIASn5>n4sn a.ds

46、ut Microsoft <R> Macro Assenblei* Uersion 5h00 Copyright <C) Hicposoft Copp 1981-1985, 1987. All pights reeeFved.Object filename la.OBJ：Source listing NHL.LSI： Ci'ossreference NUL.CRF：50342 + 415066 Bytes symbol space fi>eeO Uarnin$f Evrors 0 Severe ErrorsC：MASMS>linl<HierosoFt

47、 <R> Overlay Linker Uersion 3.60 Ci)p”iqKt <C) Micposoft Copp 1983-1987. All pights veseued.Run File A.EXEJ：List File NUL.HftPl：Libraries I.LIBI：A.ASH 二 fatal error Lit01 . inualil object modulepg： 1 Record type： 64C：XMfi£M5>C:HASH5>debug a.eKe-tflX-1430 BX-0000DS-U20 ES-1420 143

48、2:0003 8ED8 -tCX-0047 DX=0000 SP=000。SS-1430 CS=1432 IP-0003BP=000。 SI-0000 DI-6000NV UP EI PL NZ NA PO NCNOVDS.AXfiX-1430 BX-0800DS-1430 ES=1420 1432:0005 8D360O00-tCX-0047 DX=0000 SP=0000SS-1430 CS=1432 IP=0005LEflSI,0000BP=OO0O SI=0000 DI-0000NV UP EI PL NZ Nfl PO NCDS:0000-0005flX-1430 BX-0000DS

49、-1430 ES=14201432:0009 BB000O-tCX-0047 DX-0000 SP-0000SS-1430 CS-1432 IP-0009BP-0000 SI-0000 DI-0000NV UP EI PL NZ NA PO NCMOVBX.0000nx-1430 BX-0000DS-1430 ES-14201432:0000 B90n00CX-0047 DX-0000 SP-0000SS-1430 CS-1432 升-000cMOVex.oo0nBP-0600 SI-。 DI-0000NV UP EI PL NZ NA RO NCAX-1430 BX-0000DS二1430

50、ES-14201432:0O0F BAO00O-tCX-0O0A DX-0000 SR-0000SS-1430 CS-U32 1P-000FBP-0000 SI-0000 DI-0000NV UP EI PL NZ NR PO NCMOVOX.0000AX=143O BX-0000DS=M30 ES=1429 1432:0012 7060080CX-0OOA DX-0000 SP-6000SS=1430 CS=1492 IP=0012TEST WORD PTR Sil.8000BP-0000 SI-0000 DI-0000NV UP EI PL NZ NA PO NCDS：0000=0005DS=U30 FS=1A20 1432:0016 7507 -tcx=ooen spy。SS=1430 CS=H32 TP-0A16BP-0000 ST-0000 DT=000ONV UP FT PL 7R NA PF NCJN7001FftX=1430 BX 二的 H0 OS二143。 ES=1429 1432:0018 43 -tCX=000n DX-0000$S 二 M3。CS 二 1432SP 8600IP-0M18BP=O000 SI=0006 DI=000ONV UP EI PL ZR NA Pt NCINCBXRX-1400 BX-0001DS