北京信息科技大学

信息管理学院

实 验 报 告

课程名称 信息系统基础

实验项目 实验一 计算机数据信息化和指令执行过程

实验仪器 PC、Office2003

专 业 ****

班级/学号 ***

学生姓名 ***

实验日期 ****

实验地点 1-3-607

成 绩

指导教师 卢慧雅

一、实验目的

1．了解计算机中数值型数据的二进制表示形式并掌握不同进制数据之间的转换；了解数的原码、反码、补码的概念及表示；了解浮点数在内存中的存储方法，理解精度、有效位和表示范围的概念，了解数据溢出现象及造成影响。

2．理解标准信息交换码，了解西文字符、数字、符号的输入及查找过程；了解汉字编码用途，区别机内码、国标码、区位码、字形码和汉字库的不同意义，掌握常用汉字编码规则及其应用。

3．理解计算机指令的基本概念；跟踪指令执行的全过程，明确取指令、分析指令和执行指令的三个过程所涉及的部件及同步控制关系；理解程序自动执行的基本原理；观察指令执行过程中，计算机内CPU内存中存储内容的变化，以及三大总线的控制信号流和数据信号流的流向。

二、实验内容

1．数值型数据在计算机中二进制表示；不同进制数据与二进制之间的转换；数的原码、反码、补码表示；二进制算术运算与数据溢出。

2．西文字符的输入、查找与显示；汉字的输入、查找与显示；汉字编码与汉字库。

3．一条加法指令在计算机中的执行过程。

三、实验要求

1．理解并掌握数据在计算机中的表示方法及特性，掌握二进制算数运算和逻辑运算。

2．了解用户单击按键到显示字符的信息转换过程，了解不同的汉字输入法如何实现从输入到汉字的映射。

3．通过“指定操作数→取指令→指令译码→取操作数→加法计算”五个环节动画演示，理解并熟练掌握指令执行全过程。

4．对实验内容进行总结和思考，详细填写实验过程和实验总结，实验报告的文件名格式为“实验报告一_学号_班号_姓名.doc”，例如：“实验报告一_2017012999_管科1701_张三.doc”。

四、实验准备

1．一台电脑。

2．Office2003及以上软件环境。

3．BIT-VRLab软件。

五、实验过程

一、计算机中的数据表示与计算

1．数值型数据在计算机中的二进制表示(P25表2-1)

十进制整数分类

输入十进制整数

(+32767~-32768)

内存二进制整型数据(16位)

内存地址号

任意正整数

10

00001010

00000000

00010001

00010002

任意负整数

-2

11111110

11111111

00010003

00010004

最大数

32767

11111111

01111111

00010005

00010006

最小数

-32768

00000000

10000000

00010007

00010008

绝对值最小数

0

00000000

00000000

00010009

0001000A

绝对值最大数

-32768

00000000

10000000

0001000B

0001000C

十进制实数分类

输入十进制实数

(+99.9999~-99.9999)

内存实型数据

(32位)

尾数部分

阶码

(移位前)

阶码的数学表示

(移位存储后)

任意正实数

0.5

00000000000000000000000

-1

01111110

任意负实数

-0.5

00000000000000000000000

-1

01111110

最大数

99.9999

10001111111111111110011

6

10000101

最小数

-99.9999

10001111111111111110011

6

10000101

绝对值最小数

0

00000000000000000000000

0

00000000

绝对值最大数

99.9999

10001111111111111110011

6

10000101

2．不同进制与二进制数据的转换(P25表2-2)

不同进制数据

实验数据(正实型数据)

对应的二进制

十进制

2.5

10.1

八进制

4.5

100.101

十进制

A

1010

3．数的原码、反码和补码(P25表2-3)

正十进制数

58

负十进制数

-58

原码

00111010

原码

10111010

反码

00111010

反码

11000101

补码

00111010

补码

11000110

4．二进制算术运算与数据溢出(P25表2-4，P26表2-5)

操作数一

操作数二

运算符

是否溢出

实验结果

正确结果

溢出对结果产生了什么影响

12

25

+

否

37

结果不正确

100

100

+

是

-56

200

100

127

+

是

-29

227

问题

简要回答

什么时候出现溢出情况？

当结果超过了8bit所能表示的值的范围时会溢出

二、字符编码与信息交换

1．西文字符的输入、查找与显示(P35表3-1)

输入字符

ASCII码

(十进制数)

内存信息

(二进制数)

显示字形码

(十六进制)

5

53

00110101

0FE008000800

A

65

01000001

000000800140

<

60

00111100

000000060018

2．汉字字符的输入、查找与显示(P35表3-2)

编码类型

输入字符1：“字”

输入字符2：“形”

汉字输入法

全拼

双拼

汉字输入码

zi

X:

机内码(十六进制)

D7D6

D0BE

国标码(十六进制)

5756

503E

区位码(十六进制)

3736

301E

字形码的第4行(十六进制)

0000C000

0000703C

3．汉字编码与汉字库(P35表3-3)

字体

“字”的字形码第5行信息

(十六进制表示)

“形”的字形码第6行信息

(十六进制表示)

宋体

0000C000

01830060

黑体

00038000

1FFFC0E0

隶书

00000000

00000000

三、一条指令执行过程记录表(P45表4-1)

步骤1 用户指定两个加数

加数1，加数2

2,3

PC中存储的指令地址

00000000,00001010

RAM中对应指令地址中的指令编码

00011101,00110110

RAM中加数1的编码与内存地址

00000000,00000010,0x0034,0x0035

RAM中加数2的编码与内存地址

00000000,00000011,0x0036,0x0037

步骤2 取指令

CPU使用哪根总线将PC中的内存地址送至RAM？

AB

RAM将CPU传来的指令地址存储在哪里？

地址储存器

地址存储器中存放的是什么？具体的二进制编码是什么？

指令编码0001110100110110

地址存储器中二进制编码对应的内存地址是什么？该内存地址中存放了什么数据？该数据放在哪个寄存器中？

000A 指令编码 指令寄存器

PC被访问后其中的内容发生了什么变化？为什么？

指令地址自动加1，因为这一指令完后要执行下一次指令

PAM将数据存储器中的数据通过哪条总线传送给CPU？

DB

CPU将RAM传来的指令存放在哪里？

IR

IR中存放的指令二进制编码是什么？

000111010010110

步骤3 指令译码

IR中的操作码和两个操作数的内存地址分别是什么？(分别用六位二进制数和四位十六进制数表示)

000001 0001

操作数1：110100 0034

操作数2：110110 0036

译码在哪里进行？通过哪组总线把该操作传递给RAM？

CU控制器 CB

步骤4 取数据

CPU通过哪组总线传送地址？RAM将这个地址存放在哪里？

AB 地址储存器

RAM把第一个操作数存放在哪里？通过哪组总线传送给CPU？

数据寄存器 DB

CPU把取到的第一个操作数存放在哪里？

GR

步骤5 加法计算

CPU把两个加数放入哪里进行加法计算？

ALU计算器

当两个加数相加结束后，CPU把相加结果存放在哪里？

加数1所在的通用寄存器中

六、实验总结：

1．计算机在进行8个字节的数的计算时，即使计算范围不超过127~-128结果也有可能显示溢出，因为补码有可能在进行计算时已经超过了8个字节，即使它本身所表示的真值不超过8个字节的范围。

2．一条指令的执行过程感觉很复杂，实验不太之冠，填表有困难，不过老师讲的比较清楚。

3．还有就是字形，那行列看不清。

4．

七、教师评语：

说明：

1. 实验名称、实验目的、实验内容、实验要求由教师确定，实验前由教师事先填好，然后作为实验报告模版供学生使用；

2. 实验准备由学生在实验或上机之前填写，教师应该在实验前检查；

3. 实验过程由学生记录实验的过程，包括操作过程、遇到哪些问题以及如何解决等；

4. 实验总结由学生在实验后填写，总结本次实验的收获、未解决的问题以及体会和建议等；

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