计算机硬件基础实验报告

1、 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：微程序控制器试验第10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-G1模型计算机（硬连线控制器）测试第14页实验七：程序调试BEDUG实验第16页实验八：内存操作数及寻址方法实验第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，完成几种指定的

2、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 S1 S0M操作类型功能HLLHL加法F=A加BLHHLL减法F=A减BHLHHH逻辑与F=A与BHHHLH逻辑或F=A或BHHHHH传送1F=AHLHLH传送2F=BTEC-G1中运算器操作功能实验设备：1.TEC-G1计算机组成实验系统1台2.双踪示波器1台3.直流万用表1只实验内容：用逻辑笔测试时序信号T1、T2、T3。对下述7组数据进行加、减、与、或运算。A=0F0H,B=10HA=10H,B=0F0HA=03H,B=05HA=0AH,B=0AHA=0FFH,B=0AAHA=55H,B=

3、0AAHA=0C5H,B=61H3.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。实验步骤：详见实验指导书P14-P16页。六、实验结果：1.用逻辑笔测试时序信号T1、T2、T3时序信号QD指示灯D1D0高低 T1 T2 T32.7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=0F0H,B=10HA=10H,B=0F0HA=03H,B=05HA=0AH,B=0AHA=0FFH,B=0AAHA=55H,B=0AAHA=0C5H,B=61H3.试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操作指示灯SEL0SEL1SEL2SEL3LRSWBU

4、SALUBUSLDZLDC写入D0-D7写入A0-A7写入B0-B7,加减与或重置解释： 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上能够直接观测运算的数据结果，而标志结果却在下一步才能观测到?答： 实验二：存储器读写实验实验目的：1.了解静态随机读写存储器MH6116的基本工作特性及使用方法。2.了解半导体存储器SRAM怎样存储和读出数据。实验原理：详见实验报告书P16-P19页。注：1.存储器器件HM6116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P18页4.存储器实验电路图详见实验

5、报告书P18页实验设备：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.直流万用表1只实验内容：将下列10十个数写入从地址23H开始的10个存储单元。10H，11H，12H，13H，14H，2AH，2BH，25H，0FH，08H2.从地址23H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。实验步骤：详见实验报告书P19-P21页。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操作指示灯SWBUSRAMBUS

6、LARSELARLRWARINC输入存储地址输入存储信息输入读取地址解释： 3.结合实验报告书P18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： 七、思考题：（加分项目）在TEC-G1模拟计算机中，信号SWBUS和RAMBUS能否同时为1?为什么?答： 实验三：数据通路实验实验目的：1.了解TEC-G1模型计算机的数据通路。2.了解各种数据在TEC-G1模型计算机数据通路中的流动路径。实验原理：详见实验报告书P21-P23页。TEC-G1模型计算机数据通路框图详见实验报告书P22页。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

7、.万用直流表1只实验内容：1.向R0中写入35H，向R1中写入86H。2.将R0中的数写入存储器20H单元，从存储器20H单元读数到R2。3.将R1中的数写入存储器20H单元，从存储器20H单元读数到R3。4.检查R2、R3的内容是否正确。5.在上述任务中记录有关信号的值，并对信号的取值做出正确的解释。实验步骤：详见实验报告书P23-P24页。六、实验结果：1.实验内容1和2制作成动画录像收存2.在实验过程中记录有关信号的值，并对信号的取值做出正确的解释 七、思考题：（加分项目）1.在实验报告书P23-P24页的实验步骤3-6中是否改变了R0和R1的值?为什么?答： 2.在实验报告书的P24页

8、的实验步骤6中A总线A7-A0上显示的是哪个寄存器的值?为什么?答： 实验四：微程序控制器试验实验目的：1.掌握时序信号发生器的工作原理。2.了解TEC-G1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。实验原理：详见实验报告书P25-P30页。注：1.时序信号发生器电路图详见实验报告书P25页。2.名称助记符功能指令格式IR7 IR6 IR5 IR4IR3 IR2IR1 IR0加法ADD R0,RsRO - R0 + Rs000000Rs减法SUB R0,RR0 - R0 - Rs000100Rs逻辑与AND R0,RR

9、0 - R0 and Rs001000Rs逻辑或OR RO,RR0 - R0 or Rs001100Rs传送1MOVA Rd,R0Rd - R00100Rd00传送2MOVB R0,RsR0 - Rs101000Rs取数LD R0,immRd - imm0101RdXX 立即数imm存数ST R0,addrR0 DEBUG ; 进入DEBUG-R ; 查看当前各寄存器的内容AX=0000 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000DS=1271 ES=1271 SS=1271 CS=1271 IP=0100NV UP EI P

10、L NZ NA PO NC1271:0100 B83412 MOV AX,1234-D 0:0 ; 查看O:O7FH内存块的内容0000:0000 9E OF C9 00 65 04 70 00-16 00 EB 07 65 04 70 00 e.pe.p.0000:0010 65 04 70 00 54 FF 00 F0-58 7F 00 F0 F5 E7 00 F0 e.p.T.X:-U FFFF:0 ; 反汇编FFFF:0处的指令FFFF:0000 CDl9 INT 19FFFF:0002 E000 LOOPNZ 0004：:-A ; 汇编一条指令1271:0100 MOV AX,123

11、41271:0103-T = 100 ; 执行该指令AX=1234 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000DS=1271 ES=1271 SS=1271 CS=1271 IP=0103NV UP EI PL NZ NA PO NC1271:0103 E9C300 JMP 01C9-R ; 查看指令执行后结果AX=1234 BX=0000 CX=0000 DX=0000 SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI。0000DS=1271 ES：1271 SS=1271 CS=1271 IP=0103NV UP E1

12、 PL NZ NA PO NC-Q ; 退出DEBUGD:2)在DEBUG下查看开机后执行的第一条指令D:DEBUG ; 进入DEBUG-u FFFF:0 ; 反汇编FFFF:0处的指令： ; 显示指令-Q ; 退出DEBUG3)在DEBuG下查看数据在内存中的存放情况D:DEBUG ; 进入DEBUG-A ; 汇编一条传送指令1693:0100 MOV word ptrO，12341693:0106-T ; 执行该指令AX=0000 BX=0000 CX=0000 DX=0000SP=FFEE BP=0000 SI=0000 DI=0000DS=1693 ES=1693 SS=1693 CS

13、=1693 IP=0106NV UP E工PL NZ NA PO NC1693:0106 50 PUSH AX-D DS:0 ; 查看结果1693:0000 34 12 FF 9E OO 9A EE FE-lD F0 4F 03 18 10 8A 031693:0010 18 10 17 03 18 10 23 OE-0l 0l-Q ; 退出DEBUG讨论1.开机后的第一条指令应该在内存的什么区域?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 PC 的电源打开后，PC 硬件产生RESET信号给CPU ，RESET结束后 80 x86 结构的 CPU 将自

14、动进入实模式，并从地址 0 xFFFF0 开始自动执行程序代码，这个地址通常是 ROM-BIOS 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cpu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cpu在此刻不会马上执行指令。当芯片组检测到电源已经开始稳定供电了（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（如果是手工按下计算机面板上的reset按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组就会撤去reset信号），cpu马上就从地址ffff0h处开始执行指令，从前面的介绍可知，这个

15、地址实际上在系统bios的地址范围内，无论是award bios还是ami bios，放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统bios中真正的启动代码处。第二步： 系统bios的启动代码首先要做的事情就是进行post（poweron self test，加电后自检），post的主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post是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初始化，如果系统bios在进行post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bios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

16、错误的类型。在正常情况下，post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bios将查找显卡的bios，前面说过，存放显卡bios的rom芯片的起始地址通常设在c0000h处，系统bios在这个地方找到显卡bios之后就调用它的初始化代码，由显卡bios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，不过这个画面几乎是一闪而过。系统bios接着会查找其它设备的bios程序，找到之后同样要调用这些bios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

17、bios之后，系统bios将显示出它自己的启动画面，其中包括有系统bios的类型、序列号和版本号等内容。第五步： 接着系统bios将检测和显示cpu的类型和工作频率，然后开始测试所有的ram，并同时在屏幕上显示内存测试的进度，我们可以在cmos设置中自行决定使用简单耗时少或者详细耗时多的测试方式。第六步： 内存测试通过之后，系统bios将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、cdrom、串口、并口、软驱等设备，另外绝大多数较新版本的系统bios在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。第七步： 标准设备检测完毕后，系统bios内部的支持即插即用的代码将开始检

18、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bios都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分配中断、dma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bios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)熟练掌握DEBUG的常用命令，学会用DEBUG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)掌握简单指令的执行过程。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

19、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)求两数和程序与两数多字节加减法程序。 MOV AX,1234 直接寻址 MOV 1000,AX MOV BX,1002 MOV BYTE PTRBX,20 MOV DL,39 INC BX MOV BX,DL DEC DL MOV SI,3 MOV BX+SI,DL MOV BX+SI+1,DL MOV WORD PTRBX+SI+2,2846 用A命令输入上述程序，并用T命令逐条运行。 每运行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，注明是什么寻址方式。注意：D命令显示结果中右边的AscII字符及双字节数存放法。注意将相应的信息写在对应的语句旁，用注释方式 (2)求累加和程序。 MOV BX,1000 MOV CX,10 SUB AX,AXLOP：ADD AL,BX ADC AH,O INC BX J：LOOP LOP INT3 用A命令将程序输入到100H开始的内存中，