2023年计算机硬件基础实验报告.pdf

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1、网络技jn学监College ef Network Technoloav计算机硬件基础实验报告指导教师:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _姓名：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _班级:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学号：目 录实验一：运算器实验-第3页实验二:存储器读写实验-第6页实验三:数据通路实验-第8页实验四:微程序控制器实验-第1 0页实验五：TEG-G1模型计算机（微程序控制器）测试-第12页实验六：TEG-G 1模型计算机（硬连线控制器）测试-第14页实验七:程序调试BEDUG实验-

2、第16页实验八：内存操作数及寻址方法实验一 第18页附录部分：-第20页 实验七 调试程序DEBUG实验手册 实验八内存操作数及寻址方法实验手册实验一:运算器实验一、实验目的：1.熟悉寄存器的读写操作。2.熟悉运算器的数据通路。3.验证运算器的加、减、与、或功能。4.按给定的数据，完毕几种指定的算术、逻辑运算功能。二、实验原理：实验电路图详见实验指导书P12-P13页。操作方式选择S3 S2 SI SOM操作类型功能HLLHL加法F=A 加|BLHHLL减法F=A 减 BHLIIHII逻辑与F=A 与 BHHHLH逻辑或F=A 或 BHHHHH传 送1F=AHL HLH传送2F=B器操作功能三

3、、实验设备：1.T E C-G 1计算机组成实验系统1台2.双踪示波器1台3.直流万用表1只四、实验内容：1.用逻辑笔测试时序信号T 1、T 2、T 3。2.对下述7组数据进行加、减、与、或运算。(1)A=OFO H,B=10H(2)A=1 0 H,B=OFOH(3)A=03H,B=05H(4)A=0 A H,B=0 A H(5)A=0 F F H,B=0 A A H(6)A=5 5 H,B=0 A A H(7)A=0 C 5 H,B=6 1 H3.在实验过程中，记录每一步中有关信号的值，并对这些信号的作用予以解释。五、实 验 环 节：详见实验指导书P l 4-P 1 6页。六、实 验 结 果

4、：1.用逻辑笔测试时序信号T l、T 2、T 3时序信号Q D指示灯D 1D O高低T 1T 2T 32.7组数据的加、减、与、或运算结果与C、Z标志位数值运算加减与或czA=O F O H,B=1 O HA=1 O H,B=O F O HA=0 3 H,B=05 HA=O A H,B=0 A HA=0 F F H,B3.实验中记录每一步中有关信号的值,并对这些信号的作用予以解释=OAAHA=5 5 H,B=0 AAHA=0 C 5 H,B二6 1H解释:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

5、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _操作指示灯SELOSEL1SEL2SEL3LRSWBUSALUBUSLDZLDC写入D0-D7写入AO-A 7写入BO-B 7,加减与或重置七、思考题：（加分项目）为什么在A总线上出现数据A、在B总线上出现数据B后，在数据总线DBUS上可以直接观测运算的数据结果，而标志结果却在下一步才干观测到？答:实验二:存储器读写实验一、实验目的：1.了解静态随机读写存储器MH61 1 6 的基本工作特性及使用方法。2.了解半导体存储器SRAM

6、如何存储和读出数据。二、实验原理：详见实验报告书P16-P1 9页。注：1 .存储器器件IIM611 6外形图详见实验报告书P17页2.写操作时序图详见实验报告书P17页3.读操作时序图详见实验报告书P 18页4.存储器实验电路图详见实验报告书P 1 8页三、实验设备：1 .TEC-G 1计算机组成实验系统1台2.双踪示波器1台（非必备）3.直流万用表1只四、实验内容：1.将下列1 0十个数写入从地址23H开始的1 0个存储单元。10H,11H,1 2H,1 3H,14H,2 AH,2BH,25H,0FH.0 8H2.从地址2 3H开始的存储单元连续读出10个数,并将读出的数和写入的数比较,看

7、是否一致。3.在存储器读、写的过程中，记录下有关信号的值，并且解释这些信号的作用。五、实验环节：详见实验报告书P 1 9-P 2 1页。六、实验结果：1.实验内容1和2制作成动画录像收存2.在存储器读、写的过程中，记录下有关信号的值，并且解释这些信号的作用解释:操作指示灯SWBUSRAMBUSLARSELARLRWA R INC输入存储地址输入存储信息输入读取地址3.结合实验报告书P 18页的存储器实验电路图，说明在TEC-G1模型见算计中是如何实现存储器的读写答:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

8、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _七、思 考 题：（加分项目）在T E C G1模拟计算机中，信号SWBUS和RAMB U S能否同时为1?为什么？答：._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _实验三:数据通路实验一、实验目的：1.了解TEC-G1模型计算机的数据通路。2.了解各种数据在TECG1模型计算机数据通路中的流动途径。二、实验原理：详见实验报告书P21-P23页。TEC-G 1模

9、型计算机数据通路框图详见实验报告书P22页。三、实验设备：1.TEC-G1计算机组成实验系统1台2.双踪示波器1台（非必备）3.万用直流表1只四、实验内容：1.向R 0中写入35H,向R 1中写入8 6 H2 .将 R O 中的数写入存储器2 0 H 单元，从存储器2 0 H 单元读数到R 2。3 .将 R 1 中的数写入存储器2 0 H 单元,从存储器2 0 H 单元读数到R 3。4 .检查R 2、R 3 的内容是否对的。5 .在上述任务中记录有关信号的值，并对信号的取值做出对的的解释。五、实验环节：详见实验报告书P 2 3-P 2 4页。六、实验结果：1 .实验内容1 和 2制作成动画录像

10、收存2 .在实验过程中记录有关信号的值，并对信号的取值做出对的的解释七、思考题：（加分项目）1 .在实验报告书P 2 3-P 2 4 页的实验环节3-6中是否改变了 R 0和 R 1 的值?为什么？答:2.在实验报告书的P24页的实验环节6 中 A总线A7-A 0 上显示的是哪个寄存器的值?为什么？答：实验四：微程序控制器实验一、实验目的：1 .掌握时序信号发生器的工作原理。2 .了解T E C G 1 模型计算机的微程序控制器的原理。3 .学会微程序控制器的一般设计方法。4 .读懂微程序流程。5 .理解微程序流程图设计方法。二、实验原理：详见实验报告书P 2 5-P 3 0 页。注：1.时序

11、信号发生器电路图详见实验报告书P 2 5 页。2.名称助记符功能指 令 彳 各式I R 7 I R 6 I R 5I R 4I R 3I R 2I R 1 1 R 0加法A D D R O,R sR O -R O +R s0 0 0 00 0R s减法S U B R O,RR O -R O -R s0 0 0 10 0R s逻辑与A N D R O,RR O -R 0 a n dR s0 0 1 00 0R s逻辑或0 R RO,RR O -R O o rR s0 0 1 10 0R s传 送 1M O VA R d,R OR d -R O0 1 0 0R d0 0传送2M O VB R O

12、,R sR O -R s1 0 1 00 0R s取数L D R O,i m mR d -i m m0 1 0 1R dX X立即数i m m存数S T R O,a d d rR O D E B U G ；进入 D E B U G一R；查看当前各寄存器的内容A X=O 0 0 0 B X=0 0 0 0 C X=0 0 0 0 D X=0 0 0 0 S P =F F E E B P=0 0 0 0 S I=0 0 0 0 D I =0 0 0 0D S=1 2 7 1 E S=1 2 7 1 S S =1 2 7 1 C S=1 2 7 1 I P=0 1 0 0N V U P E I P

13、L N Z NA P O N C1 2 7 1：0 1 0 0 B 8 3 4 1 2 M O V A X,1 2 3 4-D 0:0；查看0 ：O 7 F H 内存块的内容0 0 0 0:0 0 0 0 9E O F C 9 0 0 6 5 0 4 7 0 0 0-1 6 0 0 E B 0 7 6 5 0 4 7 0 0 0 .e.P.e.p.0 0 0 0：0 0 1 0 6 5 0 4 7 0 0 0 5 4 F F 0 0 F O-5 8 7 F 0 0 F 0 F 5 E 7 0 0 F 0e.-u F F F F:O处的指令F F F F :0 0 0 0 C D 1 9 I N

14、 T 1 9F F F F:0 0 0 2 E 0 0 0 L O O P N Z 0 0 0 4反 汇 编F F F F：0-A;汇编一条指令1 2 7 1 :0 1 0 0 M O V A X,1 2 3 41 2 7 1:0 1 0 3-T =1 0 0；执行该指令A X=1 2 3 4 B X=0 0 0 0 C X=0 0 0 0 D X=0 0 0 0 S P=F F E E B P=0 0 0 0 S 1=0 0 0 0 D I=0 0 0 0D S=1 2 7 1 E S=1 2 7 1S S=1 2 7 1 C S=1 2 7 1 I P =0 1 0 3N V U P E

15、I P L N Z N AP O N C1 2 7 1:0 1 0 3E 9 C 3 0 0J M P 0 1 C 9-R查看指令执行后结果A X=1 2 3 4 B X=0 0 0 0 C X=0 0 0 0 D X=0 0 0 0 S P=F F E E B P=0 0 0 0 S I=0 0 0 0 D I。0 0 0 0D S=1 2 7 1 E S:1 2 7 1 S S=1 2 7 1 C S=1 2 7 1 I P=0 1 0 3N V U P E l P L N Z N A P 0 N C退出D E B U GD:2）在 D E B U G 下查看开机后执行的第一条指令D：D

16、E B U Gu F F F F:O0处的指令-QB U G3）在 D EBu G下查看数据在内存中的存放情况D:D E B U G-A传送指令1 6 9 3:0 1 0 0 M O V w o r d p t r 0 ,1 2 3 41 6 93:0 1 0 6-TA X =0 0 0 0 B X =0 0 0 0 C X=O O O O D X=0 0 0 0S P 二 FFEE B P=0 0 0 0 S 1=0 0 0 0 D I =0 0 0 0D S=1 6 9 3 E S=1 6 93 S S=1 6 93 C S =1 6 93 I P =0 1 0 6N V U P EI P

17、 L N Z N A P 0 N C1 6 93:0 1 0 6 5 0 P U S H A X-D D S:O1 6 9 3:0 0 0 0 3 4 1 2 F F 9E O O 9A E E F E-1 D F 0 4 F1 6 93:0 0 1 0 1 8 1 0 1 7 0 3 1 8 1 0 2 3 O E-O 1 0 1 0 1;进入D E B U G；反汇编F F F F：；显示指令;退 出 D E进入D E B U G;汇编一条；执行该指令；查看结果3 1 8 1 0 8 A 0 30 0 0 2 F F F F F F讨论;退出D E B U G1 .开机后的第一条指令应当在

18、内存的什么区域?是在ROM还是RAM中？为什么？2.开机后执行的第一条指令的地址是否固定？为什么？当P C 的电源打开后，PC硬件产生RESET信号给CPU,RE S E T结 束 后 80 x86 结 构 的 C P U 将自动进入实模式，并 从 地 址 OxFFFFO开始自动执行程序代码，这个地址通常是R 0M-BI0S中 的 地 址。第一步：当我们按下电源开关时，电源就开始向主板和其它设备供电，此时电压还不太稳定，主板上的控制芯片组会向c p u 发出并保持一个reset（重置）信号，让 cpu内部自动恢复到初始状态，但 c p u 在此刻不会立即执行指令。当芯片组检测到电源已经开始稳定

19、供电了（当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情），它便撤去reset信号（假如是手工按下计算机面板上的r e s e t按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组就会撤去re s e t信号），c p u 立即就从地址f ff f 0 h 处开始执行指令，从前面的介绍可知，这个地址事实上在系统b io s的地址范围内，无论是award b i o s 还 是 ami bios,放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统b i o s 中真正的启动代码处。第二步：系 统 b i o s 的启动代码一方面要做的事情就是进行p o s t（powe r 一on s e I f t e s t,加电后自检），

20、p o s t的重要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内存和显卡等设备。由于p o s t是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初始化，假如系统b io s 在进行p o s t 的过程中发现了一些致命错误,例如没有找到内存或者内存有问题（此时只会检查640k常规内存），那么系统b i。s 就会直接控制喇叭发声来报告错误，声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下，p o s t过程进行得非常快，我们几乎无法感觉到它的存在，post结束之后就会调用其它代码来进行更完整的硬件检测。第三步：接下来系统b i o s 将查找显卡的bios,前面说过，存放显卡bi o s 的r

21、om芯片的起始地址通常设在cO O O O h处，系 统 b io s 在这个她方找到显卡bio s 之后就调用它的初始化代码，由显卡b i o s 来初始化显卡，此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化信息，介绍生产厂商、图形芯片类型等内容，但是这个画面几乎是一闪而过。系统b io s接着会查找其它设备的b i。S程序，找到之后同样要调用这些b io s内部的初始化代码来初始化相关的设备。第四步：查找完所有其它设备的b io s之后，系统b io s将显示出它自己的启动画面，其中涉及有系统bi o s的类型、序列号和版本号等内容。第五步：接着系统b io s将检测和显示c p u的类型和工作

22、频率，然后开始测试所 有 的ra m,并同时在屏幕上显示内存测试的进度，我们可以在e m o s设立中自行决定使用简朴耗时少或者具体耗时多的测试方式。第六步：内存测试通过之后，系统b io s将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，涉及硬盘、c d-ro m、串口、并口、软驱等设备，此外绝大多数较新版本的系统b io s在这一过程中还要自动检测和设立内存的定期参数、硬盘参数和访问模式等。第七步：标准设备检测完毕后，系统bi o s内部的支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备，每找到一个设备之后，系统b io s都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分派中断、

23、dm a通 道 和i/o端口等资源。第八步：到这一步为止，所有硬件都已经检测配置完毕了，多数系统b io s会重新清屏并在屏幕上方显示出一个表格，其中概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使用的资源和一些相关工作参数。实验八内存操作数及寻址方法实验目的(1 )纯熟掌握D E B U G 的常用命令,学会用D E B U G 调试程序。(2)掌握数据在内存中的存放方式和内存操作数的几种寻址方式。(3)掌握简朴指令的执行过程。实验内容(1 )求两数和程序与两数多字节加减法程序。(2)求累加和程序。(3)求多个多字节数据的加法程序。实验器材依据自己计算机写出硬件配置。基本操作(1)求两数

24、和程序与两数多字节加减法程序。M O V A X,1 2 3 4 直接寻址M O V 1 0 0 0 ,A XM O V B X,1 0 0 2M O V B Y T E P T R B X ,2 0M O V D L,3 9I N C B XM O V E B X ,D LD E C D LM O V S I ,3M O V L B X+S I ,D LM O V B X+S I +1 ,D LM O V W O R D P T R B X+S 1+2 ,2 8 4 6用A命令输入上述程序，并用T命令逐条运营。每运营一条有关内存操作数的指令,要用D命令检查并记录有关内存单元的内容，注明是什么

25、寻址方式。注意:D命令显示结果中右边的A s c i i 字符及双字节数存放法。注意将相应的信息写在相应的语句旁，用注释方式(2)求累加和程序。M O V B X,1 0 0 0M O V C X,1 0S U B A X,A XL O P：A D D A L,B X A D C A H,0I N C B XJ：L O O P L O PI N T 3用A命令将程序输入到1 0 0 H 开始的内存中，在输入时记下标号L O P 和 J的实际地址,在输入L O O P 指令时L O P 用实际地址值代替。用命令N AA将此程序命名为文献A A （文献名可任取）。用R 命令将B X:C X 改为程

26、序长度值（即最后一条指令后面的地址减去开始地址）。用命令w 1 0 0 将此程序存到A A命名的磁盘文献中。用命令Q退出D E B U G,用命令D EBU G A A再次调入D EBU G 和文献AA,可 用 u命令检查调入程序。若调入D EBU G 时忘了加AA文献名，可用N命令和L 命令将文献调入。用E 命令在内存地址1 0 0 0 H 处输入1 6个数字。用命令G1 0 0 J（J 用实际地址代替），使程序运营并停在断点J 上,检查AX和 BX的值是否符合估计值。用T命令运营一步，观测程序方向（I P 值）和 C X 值是否与估计同样，若不同样，检查程序是否有错。反复G、J 与 T命令

27、，再检查A X 的值是否对的。况用G命令使程序运营到结束，检查AX的值是否对的。（3）求多个多字节数据的加法程序。M O V D I,1 0 0 0N O V C X,M O V S I,2 0 2 3C L CL O P :M 0 V A L,S I A D C D I ,A LI N C S II N C D IL O O P LOPI N T 2 0用A命令输入此程序。用E命令在10 0 0H开始处输入一个8B被加数，在2023 H开始处输人一个8B加数,均为低字节在前面。用G命令运营此程序，并用D命令检查其结果（存放在哪里?），是否对的？将INT 20H指令改为INT 3,有何区别?若不加这条指令，行不行？试一试。姬神出品必属植品