广工计算机组成原理实验(一二三四五六七九)

自动化学院电气信息类专业1班学号3112010511姓名张仕诚协作者___________教师评定实验题目基础汇编语言程序设计一、实验目的：（1）学习和了解TEC-XP+教学实验系统监控命令的用法；（2）学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统；（3）学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编语言程序。二、实验设备与器材：TEC-XP+教学实验系统,仿真终端软件。三、实验内容：1、学习联机使用TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC;2、学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件；3、使用监控程序的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；4、使用A命令编写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运行改程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行的情况。四、实验步骤：一、实验具体操作步骤：1、准备一台串口工作良好的PC机；2、将TEC-XP放在实验台上，打开实验箱的盖子，确定电源处于断开状态；3、将黑色电源线一端接220V交流电源，另一端插在TEC--XP试验箱电源插座上；4、取出通讯线，将通信线的9芯插头接在试验箱的串口“COM1”或“COM2”上，另一端接到PC机的串口上；5、将TEC-XP实验系统左下方的6个黑色控制器开关置为001100，，控制开关的功能在开关上、下方有标识；开关拨向上方表示“1”，拨向下方表示“0”，“x”表示任意，其他实验相同；6、打开电源，船形开关和5v电源指示灯亮。7、在PC机上运行PCEC16.EXE文件，直接回车。8、按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键在主机上显示：TEC—2000CRTMONITORVersion1.0April2001ComputerArchitecturLab,TsinghuaUniversityProgrammedbyHeJia二、实验注意事项：几种常见的工作方式（开关拨到上方表示为1，拨到下方为0）工作方式5个拨动开关连续运行程序、组合逻辑控制器、联机、16位机00110连续运行程序、微程序控制器、联机、16位机00010单步、手动置指令、组合逻辑控制器、联机、16位机11110单步、手动置指令、微程序控制器、联机、16位机1101016位机、脱机运算器实验1XX00三、仿真终端软件的操作成功运行PCEC16.EXE的界面四、实验示例：1.用R命令查看寄存器内容或修改寄存器的内容1）在命令行提示符状态下输入：R↙；显示寄存器的内容注：寄存器的内容在运行程序或执行命令后会发生变化。2）在命令行提示符状态下输入：RR0↙:修改寄存器R0的内容，被修改的寄存器与所赋值之间可以无空格，也可由一个或数个空格主机显示：寄存器原值：_在该提示符下输入新的值0036再用R命令显示寄存器的内容，则R0的内容变为0036。测试结果如下图：3.用命令修改存储器内容在命令提示符状态下输入：E2000↙屏幕显示：2000地址单元的原有内容：光标闪烁等待输入输入0000依次改变地址单元2001～2005的内容为：11112222333344445555注意：用E命令连续修改内存单元的值时，每修改完一个，按一下空格键，系统会自动给出下一个内存单元的值，等待修改；按回车键则退出E命令。5.用A命令花不如一段汇编源程序，主要是想累加器送入数据和进行运算，执行程序并观察运行结果。1）在命令行提示符状态下输入：A2000↙：表示该程序从2000H（内存RAM区的起始地址）地址开始屏幕将显示：2000：输入如下形式的程序：2000：MVRDR0，AAAA;MVRD与R0之间有且只有一个空格，其他指令相同2002：MVRDR1，55552004：ADDRO，R12005：ANDR0，R12006：RET;程序的最后一个语句，必须为RET指令2007：（直接敲回车键，结束A命令输入程序的操作过程）若输入有误，系统会给出提示并显示出错地址，用户只需在该地址重新输入正确的指令即可。2）用U命令反汇编刚输入的程序在命令行提示符状态下输入：U2000↙在相应的地址会得到输入的指令及其操作码注：连续使用不带参数的U命令时，将从上一次反汇编的最后一条语句之后接着继续反汇编。3）用G命令运行前面键入的源程序G2000↙程序运行结束后，可以看到程序的运行结果，屏幕显示各寄存器的值，其中R0和R1的值均为5555H，说明程序运行正确。4）用P或T命令，但不执行这段程序，观察指令执行结果在命令行提示符状态下输入：T2000↙寄存器R0被赋值为AAAAHT↙寄存器R1被赋值为5555HT↙做加法运算，和放在R0，R0的值变为FFFFHT↙做与运算，结果放在R0，R0的值变为5555H用P命令执行过程同上注：T总是执行单条指令，但执行P命令时，则把每一个CALL语句连同被调用的子程序依次执行完成。T，P命令每次执行后均显示所由通用寄存器及状态寄存器的内容，并反汇编出下一条将要执行的指令。运行结果如下：例1：设计一个小程序，从键盘上接收一个字符并在屏幕上数出显示该字符。1在命令行提示符状态下输入：A2000↓屏幕将显示：2000：输入如下形式的程序：2000：IN81：判断键盘上是否按了建2001：SHRR0：即串行口是否有输入的字符2002：SHRR02003：JRNC2000：未输入完则循环测试2004：IN80：接收该字符2005：OUT80↓：在屏幕上输出显示字符‘6’2006：RET↓：每个用户程序都必须用RET指令结束2007：↓：（按回车即结束输入过程）注：在十六位机中，基本I/O接口的地址是确定的，数据口的地址为80，状态口的地址为81。2用“G”命令运行程序在命令提示符状态下输入：G2000↓执行上面输入的程序光标闪烁等待输入，用户从键盘入字符后，屏幕会显示该字符。该例建立了一个从主存2000H地址开始的小程序。这种方式下，所有的数字都约定使用16进制数，故数字后不用跟字符H。每个用户程序的最后一个语句一定为RET汇编语句。因为监控程序是用类似子程序调用方式使实验者的程序投入运行的，用户程序只有用RET语句结束，才能保证程序运行结束时能正确返回到监控程序的断点，保证监控程序能继续控制教学机的运行过程。测试如下图：五、实验心得学会了联机使用TEC-XP教学实验系统和仿真终端软件PCEC，教学实验系统监控命令的用法，了解了TEC-CP教学实验系统的指令系统，试着做汇编程序设计，在尝试中发现汇编程序设计的方法，理解指令代码的意义及程序所能实现的功能，并对基础汇编语言程序设计有了初步的了解，增加了自己学习的兴趣和提高了自己的动手操作的能力。计算机学院电气信息类专业1班学号31112010511姓名张仕诚教师评定____________实验题目脱机运算器实验一、实验目的：1、深入了解AM2901运算器的功能与具体用法。2、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。二、实验设备与器材：TEC-XP+教学实验系统三、实验说明和原理：脱机运算器实验，是指让运算器从数学计算机整机中脱离出来，此时，他的全部控制与操作均需通过两个12位的卫星开关来完成，这就谈不上执行指令，只能通过开关，案件控制数学机的运算器完成指定的运算功能，并通过指示灯观察运算器结果。下面先把前边几讲过的，与该实验直接有关的结论性内容汇总如下。一、12位微型开关的具体控制功能分配如下：A口，B口地址：送给AM2901器件用于选择源与目的操作数的寄存器编号：I8-I0：选择操作数来源，运算操作功能，选择操作数处理结果和运算器输出内容的3组3位的控制码：SCI，SSH和SST：用于确定运算器最低位的进位输入，移位信号的入/出和怎样处理AM2901产生的状态标志位的结果。二、开关位置说明：做脱机运算器实验时，要用到提供24位控制信号的微动开关和提供16位数据的拔动开关。微动开关是红色的，一共有三个，一个微动开关可以提供12位的控制信号，三个开关分别标有SWI1microswitch、SW2microswitch和SW3microswitch；数据开关是黑色的，左边的标有SWH的是高8位，右边的标有SWL的是低8位。微动开关与控制信号对应关系见表（从左到右）：SW1MicroswitchSW2MicroswitchSW3MicroswitchT3-T0REQ/MIO/WEI2-I0I8-I7I6-I3BPORTAPORTSSTSSHSCIDC2DC1三、开关检测红色微动开关是该实验系统使用寿命最短的器件，开关好坏的检测方法比较简单，用户将五个控制机器工作方式的开关置于“1XX000”，从左面其第二个和第三个的开关处于任意位置，然后将两个未动开关上的24小纽子依次置为1（开关拨到上方为1），看对应的指示灯是否亮，如果有一个或数个指示灯不亮，则一般是开关除了问题。四、实验内容：在脱机方式下，对于给定指令分析其执行过程中运算步骤，通过对AM2901运算器所需的控制信号的设置，使之完成运算，并核对运算结果。五、实验步骤：在脱机方式下，通过设置SW1，SW2，SW3各微码字段和数据开关，可实现多种运算。以实现AAAAH-R1为例说明操作过程。1、按照下表中的微码和数据开关，对运算器的功能进行设置。操作步骤如下：微动开关数据开关I8-I6I5-I3I2-I0SSTSSHSCiBAD15-D001100011100100000001不用AAAAH5、将教学机左下方的5个拨动开关置为11XX00(单步,16位,脱机);先按一下”RESET”按键,再按一下”START”按键,进行初始化.6、通过16个数据开关设置立即数AAAAH。7、通过SW1、SW2、SW3设置各微码。3、按一次START键，立即数XXXXH置入R1，通过显示灯查看按START键后的输出。若要进行其他操作：（1）程序设置SW1、SW2、SW3数据开关，通过显示灯观察输出。（2）然后按START键执行操作。通过显示灯观察按START键后的输出，检查运算结果是否正确。4、接下来,按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验,将结果填入表中:其中,D1取为0101H,D2取为1010H,通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号,通过16位数据开关向运算器提供数据,通过指示灯观察运算结果及状态标志.运算I8-I0SSTSSHSCIBA压START前压START后ALU输出CZVSALU输出CZVS*D1+0-R001100011100100000000不用0101随机01010000*D2+0-R101100011100100000001不用1010000010100000R0+R1-R00110000010010000000000011111000021210000R0-R1-R001100100100100010000000101010000F0F11000R1-R0-R10110010010010001000100000F0F10000E0E1000R0VR1-R00110110010010000000100000F0F10000F0F1010R0R1-R00111000010010000000000011010101001011010R0R1-R00111100010010000000000011010101001011000(R0R1)-R0011111001001000000000001FEFE10000E0E10012*R0-R011100001100100000000不用FEFE1001FDFC0001R0/2-R010100001100100000000不用FDFC00017EFE0001注:用*标记的运算,表示D1,D2的数据是由拨动开关SW给出的,开关给的是二进制的信号,注意二进制和十六进制间的转换.六、思考题：问题：分析比较各指令按START键前和按START键后的值，是否有不同并解释。前后结果有些不同，按”START”按键之前,ALU输出的是计算结果,参照ALU的操作周期的时