计算机组成原理实验报告-杨睿

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TH-union+ 教学实验计算机系统 实验报告 学 院： 信息学院 姓 名： 杨睿 班 级： 计算机1101B 学 号： 2011080332117 指导老师： 李天工 北京联合大学教务处编印 实验一：TH-union+教学实验计算机认识实验一、实验目的 1.熟悉TH-union+教学实验计算机硬件环境。 2.学习实验机工作状态设置。 3.掌握实验机脱机实验的输入方法，掌握使出信息的内容和显示位置。2、 实验步骤1.对照TH-union+实验计算机系统框图，在实验箱上查找上述每一个开关、每一个显示灯，熟记它们的功能。2.在实验箱上找到系统功能选择开关，熟悉其设置的各种功能。3.对控制信号开关(实验机输入设备)进行测试。4.对数据/指令开关(实验机输入设备)进行测试。三、实验要求独立回答以下问题1) 说明三组拨动开关的作用，说明二个微动按钮的作用。 答：左下方一组六个黑色拨动开关是用来选择系统的功能和工作方式的； 中间一组36个红色拨动开关是用于实验中手动输入32位控制信号的； 右下方一组16个黑色拨动开关是用于实验中手动输入16位信息(机器指令、数据或地址) “RESET”:实现系统重启； “START”：实现单步进行即按机器周期进行。2)参考基本指令表，分析说明实验机指令的操作数寻址使用了哪些寻址方式？ 答：立即数寻址、寄存器寻址、存储器寻址。3) 说明实验中功能选择开关=110100时，所选择的系统工作方式是什么；功能选择开关=100000时，所选择的系统工作方式是什么。 答：110100：16位分立电路CPU，手动置指令，微程序，联机单步工作； 100000: 16位分立电路CPU，内存读指令，微程序，脱机单步工作。4、 实验总结这次实验让我对于计算机组成原理实验课程的实验机有了初步的了解和熟悉，对我以后实验的进行有很大的帮助。 实验二：运算器脱机实验1． 实验目的1.了解AM2901芯片构成的运算器的内部结构和功能。 2.熟悉AM2901运算器的控制信号作用。3. 掌握用AM2901运算器个控制信号的使用方法；手动使用控制信号进行各种运算操作，观察指令执行的结果，以及对状态标志的影响。2． 实验步骤 脱机运算器实验，是让运算器从教学实验计算机的系统中脱离出来，成为一个独立的部件，学生用手动的方式控制和驱动运算器工作，了解运算器控制信号，了解运算操作得实现方法。 实验设计思路： 1.认真解读AM2901芯片的内部逻辑结构图，掌握数据通道、寄存器地址、控制信号的使用。 2.设计运算器操作时所需寄存器地址、控制信号、并填入表中。 3.设置实验机工作方式：16位分立电路CPU，手动控制运算器单步工作。 4.进行实验机系统初始化，先按“RESET”再按“START”。 5.在机器上进行运算器脱机实验，要求： (1)D1和D2是片外输入的数据，通过16位数据开关向运算器提供数据，设： D1=1234H(转换成2进制机器数为：0001 0010 0011 0100) D2=5678H(转换成2进制机器数为：0101 0110 0111 1000) (2)在三个12位红色微型开关中选择对运算器起控制作用的位，向运算器发送正确 的控制信号。 (3)通过显示灯观察运算结果及状态标志，并将结果填入表中。三、实验内容运输处理功能I8-I0B口 地址A口 地址SSTSSH SCI 压START前 压START后ALU输出CZVSALU输出CZVSD1+0-->R001100011100000010001234H00001234H0000D2+0-->R001100011100010010005678H00005678H0000R0+R1-->R00110000010000000100100068ACH0000BF24H0000R0-R1 -->R0011001001000100000010011234H0000BBBBH1000R1-R0-->R1011001001000100000010014444H1000BBBCH1000R0∨R1-->R0011011001000000010010003674H10003674H1010R0∧R1-->R0011100001000000010010004444H10104444H1010R0?R1-->R0011110001000000010010000000H10104444H0100/(R0?R1)-->R001111100100000001000000BBBBH01000000H0100R0x2-->R01110100110000110000BBBBH01007776H1100R0/2-->R010100001100001010007776H11003BBBH0100四、实验要求 独立回答以下问题 1)实验机运算器的手动控制信号有多少个？如何输入这些控制信号？ 答：手动控制信号有32个；在脱机状态下，开关拨到上方为1，拨到下方为0. 2)实验机寄存器有多少个？寄存器地址有多少位？ 答：实验机寄存器有16个；地址有4位。 3)移位操作是否在ALU中完成？说明理由。 答：是；ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算(加减乘除)、逻辑运算(与或非异或)以及移位操作。在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。 4)SST信号在移位操作功能中起什么作用？ 答：CZVS可以保存信号，而保存的内容由SST信号决定。 5)SSH/SCI信号在移位操作功能中起什么作用？ 答：SH/SCI信号控制Cin内容的选择。5、 实验总结 通过本次实验我们初步掌握AM9120运算器控制信号的方法，对于实验机的使用和原理有了进一步的认识，通过实验，我们也发现了自己存在的不足，发现了自己的问题。实验三：微程序控制器实验一、实验目的 1.深入理解计算机微程序控制器的功能、组织结构等重要知识。 2.深入学习计算机典型指令的执行流程。 3.系统掌握指令系统、指令分类、指令格式、寻址方式、微指令格式、微程序流程等具体概念。二、实验步骤 微程序控制器实验是由学生手动输入一条指令，让控制器一步一步执行该指令的微程序，每一步都是按一下“START”键，直至该指令结束。实验通过以单步执行方式执行每一条微指令，了解微程序控制器的微指令、微命令，了解典型指令的微程序流程。 实验设计思路如下：1.认真解读AM2910芯片的内部逻辑结构图，掌握指令、微指令、微程序及其关系。2.接通实验机电源。3.设置TH-union+实验机工作方式：分立电路CPU的16位脱机单步工作、手动输入指令。4.通过16位数据开关，手动输入一条机器指令。5.进行实验机初始化：按RESET键；指示灯Microp亮，其它灯全灭。6.用单步方式逐条执行指令，通过观察灯观察执行情况，并记录微地址、微指令。3、 实验内容 选择SUB指令，观察其微程序流程，详细内容见附表。四、实验要求 独立回答以下问题 1)实验机微程序控制器的CM空间是多大？说明分析过程。 答：微指令48位、微命令字段32位、判别位8位、下址8位， 控制器的CM空间=256*48位2) 实验机微指令是多少位？ 答：48位3)实验中，为什么当微指令地址=31H时，一条指令的执行就结束了？指令是在该微指令执行前结束，还是在执行后结束？ 答：当执行微指令地址=31H时，这是指令的取指指令； 指令在该微指令执行前结束。4) 当微程序入口地址为19、1B时，这些微程序所对应的指令之间有何共同特点？ 答：都需要在此之前进行取值和异码的操作。5)当微程序入口地址为1D、1E、1F时，这些微程序所对应的指令之间有何共同特点？ 答：都需要在此之前进行取值和异码的操作；在入口地址操作后需要手动输入一条指令字。五、实验总结 这次实验目的就是记住并熟练运用各种指令，在操作上比较简单，通过实验的学习，我们基本了解了指令在微程序控制器中的具体实现流程，加深了我们在课本中学习的知识的理解，对于课堂上的学习兴趣有了一定的提高。 实验四：实验机操作系统(监控程序)实验一、实验目的1. 学习TH-union+教学实验计算机的联机工作方式。2. 学习TH-union+教学实验计算机监控命令的使用方法。3. 学习TH-union+教学实验计算机简单的汇编程序设计方法。 二、实验步骤1. 电源处于断开状态，用9芯插头穿行通信线连接TH-union实验机和PC机。2. 接通两台机器电源。3. 设置实验机的工作方式：16位分立电路CPU，微程序在控制器连续执行内存指令4. 在PC机上启动操作终端软件PCEC16.EXE。5. 练习监控命令的使用，掌握其功能。6. 编写汇编程序段，实现任务要求的功能。3、 实验内容1.在PC机上启动PECE程序，完成连接例5：从键盘上连续打入实验者的完整学号，并在屏幕上显示，遇到非数字字符结束输入过程。学号：2011080332117四、实验要求 独立回答以下问题 1)绘制例3所给程序的流程图。A 2000 IN 81NSHR ROYIN 80OUT 80RET 80 2)说明例3所给程序是如何确定键盘有输入操作的？判断的标准是什么？ 答：通过IN 81判断；五、实验总结 通过这次实验，让我感受到了实验机与PC机连接之后进行操作的感觉，将理论知识运用到了实际的编程上。整个实验过程中对于理论知识和实际操作之间的把握还不够熟练，对于实验也有很多不到位的地方，多亏了老师和同学的帮助。实验五：实验机汇编语言程序设计实验一、实验目的1. 学习汇编语言程序设计典型过程。2. 熟悉实验机指令系统和汇编语言语句。3. 理解计算机硬件环境、指令语言系统、汇编语言的互相关系。二、实验步骤1． 准备PC机和TH-union+实验机，确定电源处于断开状态，用9芯插头串行通信线连接TH-union实验机和PC机。2． 接通两台机器电源。3． 设置实验机工作方式将左下方的6个拨动开关置为正确位置，实现“16位分立电路CPU，微程序控制器连续执行内存指令”的状态。4． 在PC机windows系统下，使用记事本编写源程序，联系使用伪指令、运算表等表达式，精简源程序的语句形式，提高编程质量。源程序编写完成后，保存为.ASM扩展名的文件。5． 在PC机DOS系统下，执行TECA.EXE命令，打开交叉程序汇编器界面，按提示键入软程序的路径、文件名、扩展名等，完成汇编过程，生成.COD文件。6． 在PC机上启动实验机操作终端软件PCec16.EXE。按F10进入主菜单，按选项提示，将刚生成的.COD文件从PC机下传到实验机内存。7． 在实验机PCEC操作终端窗口，用监控命令运行程序，其结果在终端窗口上显示。三、实验内容 例2：设计一个有读写内存和子程序调用指令的程序，功能是读出内存中的字符，将其显示到显示器的屏幕上，转换为小写字母后再写回存储器原存储区域。注：由于时间和对于该部分知识系统的不够熟悉，实验五未能实现最后的运行结果“ABCDEF”的成功显示，相关的实验拓展也没有进行。四、实验总结 这次实验我们感受到了汇编语言的难度，对于我们的知识水平来说对于汇编语言的理解和运用还是有一定的难度的，实验也没有成功的实现，以后一定要吸取经验教训，做到实验之前提前预习理论知识，保证实验的效率。实验六：实验机BASIC语言程序设计实验一、实验目的1． 学习使用实验机监控程序中对BASIC语言的解释执行命令。2． 学习在实验机上进行BASIC语言程序设计。3． 了解高级语言和汇编语言在处理能力和使用的方便程度等方面的区别。2、 实验步骤在出现的BASIC命令行提示符下，输入程序，然后进行执行。3、 实验内容 例1：这是一个完成整数排序功能的程序，要求首先输入5个参加排序的整数数值，接下来完成对这5个整数的排序操作，并输出最终的排序结果。 例4：这是一个解决8皇后问题的程序，是在8行*8列的棋盘上，以相互不能“吃子”的方式放进8个皇后棋子，即在任何一个横排上、任何一个竖列上、任何一个对角线的方向上，都不得同时出现两个皇后棋子，把全部可行结果排列出来，并显示在计算机屏幕上。例4实验结果如下：四、实验总结 这次实验使用的BASIC语言比上次使用的汇编语言要容易理解，按照实验指导书的要求一步一步完成实验，并且成功的输出结果，让我对计算机组成原理的学习有了一定的信心，但是在BASIC语言上还有很多不懂的地方，部分实验也没能达到预期的实验目标，让我觉得我们还有很多需要学习的地方。 关 键 词： 计算机 组成 原理 实验 报告 杨睿

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