太原理工大学软工实验报告

TUYUANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY本科实验报告课程名称： 计算机硬件基础实验项目：运算器实验、顺序程序实验、分支和循环程序实验、综合程序设计实验实验地点：逸夫楼304专业班级：软件1588学号：2015012335学生姓名:***指导教师： 赵涓涓2017年5月2日太原理工大学学生实验报告学院名称软件学院专业班级软件1学号201500学生姓名实验日期2017-4-20成绩课程名称计算机硬件技术基础实验题目运算器实验、实验目的和要求掌握运算器的组成、功能及工作原理；验证由74LS181组成的16位ALU的功能，进一步验证带初始进位的ALU的功能；熟悉运算器执行算术运算操作和逻辑运算操作的具体实现过程。二、实验内容和原理算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LS181是4位ALU,四片74LS181以串行方式构成16位运算器。它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2,当LDR1和LDR2为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。运算器的结构见图1-1：图1-1运算器实验原理74LS181功能见表1-1，其中符号“+”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，汉字“加”表示算术加运算，汉字“减”表示算术减运算。

表1-1 74LS181功能表选择M=1逻辑操作M=0 算术操作S3S2S1S0Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0F=/AF=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 10F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=—1F=0010 0F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10 10 1F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B)加A*/B加10 110F=(/A*B+A*/B)F=A减B减1F=A减B0 111F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B10 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A*B加110 0 1F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加110 10F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1F=A*BF=A*B减1F=A*B110 0F=1F=A加AF=A加A加1110 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11110F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=AF=A减1F=A74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。高电平方式的74LS181的管脚分配和引出端功能符号见图1-2。—B匚_124-__1VccA匚So|_-2_323_22-ZUAi1Bi为〜色运算数输入端（低电平有兢）Si|__421-1A2运算数输入端《氐电平有敖）S21__520__JB2Cn进位输入端S3LZ_619_ZUA3g进位输出端CnIZZ_118_ZUBsFq运算输出端（低电平有效）M匚-817_ZUFgF她比较输出端FoI_-916_ZUC0n+4Fg进位产生输出端（1氏电平有兢）Fi匚-1015_ZUFpFp进位传输输出端（低电平有效）F2匚-1114___1Fa=eM工作方式控制GNDIZZ-1213_ZUFsSK功能选择图1-274LS181的管脚分配和引出端功能三、 主要仪器设备本实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验挂箱一组连接线。四、 操作方法与实验步骤1.实验连线按图1-3接线图接线，连线时应注意：为了使连线统一，对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。图1—3运算器实验接线图2、通过数据输入电路的开关向两个数据暂存器中置数注意：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态（所对应的指示灯亮）。本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。本实验中ALU-G和C-G不能同时为0，否则造成总线冲突，损坏芯片！故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。（1） 拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。再拨动CLR，使其指示灯亮。置ALU-G=1，关闭ALU的三态门；再置C-G=0：打开数据输入电路的三态门；（2） 向数据暂存器LT1（U3、U4）中置数1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为要输入的数值；2） 置LDR1=1：使数据暂存器LT1（U3、U4）的控制信号有效，置LDR2=0：使数据暂存器LT2（U5、U6）的控制信号无效；3）按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，给暂存器LT1送时钟，上升沿有效，把数据存在LT1中。（3）向数据暂存器LT2（U5、U6）中置数1） 设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为想要输入的数值；2） 置LDR1=0：数据暂存器LT1的控制信号无效；置LDR2=1：使数据暂存器LT2的控制信号有效。3） 按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮，给暂存器LT2送时钟，上升沿有效，把数据存在LT2中。4） 置LDR1=0、LDR2=0，使数据暂存器LT1、LT2的控制信号无效。（4）检验两个数据暂存器LT1和LT2中的数据是否正确1）置C-G=1，关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=0，打开ALU的三态门；2） 置“S3S2S1S0M”为“11111”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数，表示往暂存器LT1置数正确；3） 置“S3S2S1S0M”为“10101”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT2中的数，表示往暂存器LT2置数正确。3.验证74LS181的算术和逻辑功能按实验步骤2往两个暂存器LT1和LT2分别存十六进制数“X”和“Y”，在给定LT1和LT2的情况下，通过改变“S3S2S1S0MCn”的值来改变运算器的功能设置，通过数据总线指示灯显示来读出运算器的输出值F，填入表1-2中，参考表1—1的功能，分析输出F值是否正确。分别将“AR”开关拨至“1”和“0”的状态，观察进位指示灯“CY”的变化并分析原因。五、实验数据记录和处理表1-2实验结果数据LT1LT2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）000000000000110100000101101000000000F=0000000000001101F=1000000000001101F=1111111111110010000000000000110100000101101000000001F=0000010110101101F=1000010110101101F=1111101001010010000000000000110100000101101000000010F=1111101001011111F=0000011001011111F=000001011010000000000000000011000001011010000011F=1111111111111111F=0000000000000000F=0000000000000000

0100000000000000110100000101101000000100F=0000000000000110F=1000000000000110F=1111111111111111000000000000110100000101101000000101F=0000010110100110F=1000010110100110F=1111101001011111000000000000110100000101101000000110F=1111101001010101F=0000011001010101F=0000010110101101000000000000110100000101101000000111F=1111111111110101F=0000000000001101F=0000000000001101000000000000110100000101101000001000F=0000000000000101F=1000000000001101F=1111111111110010000000000000110100000101101000001001F=0000010110101101F=1000010110101101F=1111101001010010000000000000110100000101101000001010F=1111101001011111F=0000011001011111F=0000010110100000000000000000110100000101101000001011F=1111111111111111F=0000000000000000F=0000000000000000000000000000110100000101101000001100F=0000000000000110F=1000000000000110F=1111111111111111000000000000110100000101101000001101F=0000010110100110F=1000010110100110F=1111101001011111000000000000110100000101101000001110F=1111101001010101F=0000011001010101F=0000010110101101000000000000110100000101101000001111F=1111111111110101F=0000000000001101F=0000010110101101六、讨论、心得通过这个实验，我掌握了带进位控制的运算器的基本功能，而且真切知道了实验需要耐心和细心，特别是在这个实验操作前要进行清零，否则整个实验都失败了。实验地点 逸夫楼304 指导教师 赵涓涓太原理工大学学生实验报告学院名称软件学院专业班级软件15学号2015006学生姓名实验日期2017-4-23成绩课程名称计算机硬件技术基础实验题目汇编语言程序设计：顺序程序实验、实验目的通过宏汇编(MASM)上机操作，使学生掌握汇编语言源程序的编辑、汇编、连接和执行的完整过程。掌握汇编过程中各命令的作用及使用方法，了解汇编和连接的过程。掌握8086/8088指令系统中已学指令的书写格式、功能及其作用。结合实例程序掌握汇编语言程序上机过程，熟悉DEBUG程序中常用命令的使用。二、 实验内容和要求1.预习汇编程序上机操作的全过程。对已经汇编连接成功的可执行文件，使用DEBUG命令调试程序找出程序的断点，执行程序，显示有关寄存器、存储单元的内容，分析程序的结果。编写程序计算Z=(A+B)-(C-D),其中A=30H，B=20H，C=10H，D=05H均为字节单元无符号数。设W、X、Y、Z、V均为16位字单元有符号数，编程计算W=(X*Y-50)/Z,将结果存入变量W而余数存入变量W+2中。(X为非零数，并假设X、Y、Z的值分别为50、20、10、15)三、 主要仪器设备HP242G2MASM5四、 操作方法与实验步骤1.编写程序计算Z=(A+B)-(C-D),其中A=30H，B=20H，C=10H，D=05H均为字节单元无符号数。STACKSEGMENTSTACKDB 200DUP(0)STACK ENDSDATA SEGMENTTOC\o"1-5"\h\zADB 30HBDB 20HCDB 10HDDB 05HZDB ?DATA ENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODEDS:DATASS:STACKSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL,AADDAL,BMOVAH,CSUBAH,DSUBAL,AHMOVZ,ALMOVAX,4C00HINT21HCODE ENDSEND START2,设W、X、Y、Z均为16位字单元有符号数，编程计算W=(X*Y-50)/Z将结果存入变量W,而余数存入变量W+2中。(X为非零数，并假设X、Y、Z的值分别为50、20、10)STACK SEGMENTSTACKDB 200DUP(0)STACK ENDSDATASEGMENTTOC\o"1-5"\h\zX DW 50HY DW 20HZ DW 10HW DW ?DATA ENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODEDS:DATASS:STACKSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAX,XIMULYSUBAX,50HMOVBX,ZIDIVBXMOVW,AXMOV[W+2],DXMOVAX,4C00HINT21HCODEENDSENDSTARTEE五、实验结果EEBF=GGG0SI=0900DI=0009MUUFElFLNZMAFEMCDS：00G3=G5DOSBox0.74BF=GGG0SI=0900DI=0009MUUFElFLNZMAFEMCDS：00G3=G5AX=1G5GBX=GG00CX=O0FFDX=GGO0SP=G0C8D3=9777EE=075AS3=076AC3=0778IF=e0100773:0G102AZ60G0GSUBAH,[0003]-tAX=0B5GBX=00O0AX=0B5GBX=00O0DS=0777ES=0?5AG?78：0G14ZAC4-tCX=0OFFDX=00O0SP=G0C8SS=0?6ACS=0?78[P=G014SUBAL,AHBP=0000SI=0000DI=0000MUUPElPLNZACPONCDS=077?ES=G?5A:DS=077?ES=G?5A:-tCX=f»FF W=GACRSS=G?6ACS=G?78[P=G016)MC1UFAWHKAHIH=MmMUUFElPLNZACFCNCDS：AAG4=Q0AX=0B45BX=0O30AX=0B45BX=0O30DS-OT77ES-075AG?73：0G1AB80GHC-tCX=0OFFDX=00GO3P=GOC8SS-G?6nCS-0778[P-GOinMOUAX.4C00BP=00G0SI=0900DI=008

MUUPElPLNZACPOMCAX-4COGBX-0090AX-4COGBX-0090DS=0777ES=G?5A0773；0eiDCDZ1CX-O0FFDX-0000SF-G0C8SS=G76ACS=G?78[P=G01DHITZ1BF-0000SI-0000DI-0000MUUPElPLNZACFDNC心E：ijHAX=09BGBX=O0LG1)3=9777EE=075A0?73：0G13F7FBktCX=O101DX=00O0S3=076AC3=O778IDIUEX3P=GOC8

IF=e013BF=000OSI=0900DI=0009MUUFElFLNZHAFOMCAX=009EBX=G010DS=0?7?ES=G?5A0778:0615A3G6O0ktCX=0101DX=GG00SS=G?6ACS=G?78心E：ijHAX=09BGBX=O0LG1)3=9777EE=075A0?73：0G13F7FBktCX=O101DX=00O0S3=076AC3=O778IDIUEX3P=GOC8

IF=e013BF=000OSI=0900DI=0009MUUFElFLNZHAFOMCAX=009EBX=G010DS=0?7?ES=G?5A0778:0615A3G6O0ktCX=0101DX=GG00SS=G?6ACS=G?78MOUSP=G0C8[F=G015[O006],AXBF=GGG0SI=0900DI=0009MUUFElFLNZNAFDMCDS：0006=0000pS=0?77ES=G?5A:891608AAktCX=01Q1 W=GACRSS=G?6ACS=G?78[P=G018)MC1UIH=MmMUUFElPLNZNAFCNCAX=O09EBX=001ODS-0777ES-OT5AG773：0G1CB80GHCtCX=O101DX=00O0SF=G0C8SS-G?6nCS-OT78[P-GOICMOUHX,4CGM9BP=00G0SI=0900DI=0009MUUPElPLNZPOMCAX-4C06BX-0010DS=077?ES=0?5A0773：0eirCDZ1CX-0101DX-00GOSF-G0CSSS=G?6ACS=0?78[P=G01FIMTZ1BF-00G0SI-0000DI-0000MUUFElPLNZNAFOMCDOSBox0.74rCpuspeed:3000cycles.FrameskipOrProgra.Ti：DEBUG六、讨论、心得第一次使用汇编程序，寻找到如何使用MASM5的技巧，了解到应该如何编译。太原理工大学学生实验报告学院名称软件学院专业班级软件15学号201500学生姓名实验日期2017-4-23成绩课程名称计算机硬件技术基础实验题目汇编语言程序设计：分支和循环程序实验、实验目的1.通过分支程序设计、循环程序设计实验，掌握无条件转移指令、条件转移指令的格式、功能及使用方法。掌握分支程序的结构、单分支和多分支程序的设计方法。了解循环程序的基本结构和控制循环的方法。二、实验内容和要求预习汇编程序上机操作的全过程。以下是MASM5环境中运行步骤：编写一个汇编语言源程序如expl.asm,放在MASM5文件夹下；（1） 在dos环境下，如：d:\masm\下输入命令：edit（2） 打开编辑窗口（3） 输入如下原程序后保存文件，例如expl.asm（4）输入下列指令进行编译：d:\masm\masmexpl.asm回车，出现如下界面：Microsoft（R）MacroAssmblerVersion500Copyright（C）MicrosoftCorpl981--1985，1987.AHrightsreserved.Objectfilename[exp1.obj]： （回车）SourceListing[NUL.LST]: （回车）Croesreferencs[NUL.CRF]: （回车）0WarningErrors0SeversErrors检查错误，如结果为0错误0警告则编译成功，产生exp1.obj文件（5） 输入下列指令进行链接：d:\masm\linkexp1.obj回车，出现如下界面：RunFile[exp1.EXE]：□ （回车）ListFILE[NUL.MAP]： （回车）Libraries[.LIB]：□ （回车）LINK：warningL4021：NoSTACKsegment如结果为0错误0警告则链接成功，产生exp1.exe文件编写分支、循环程序，并使用DEBUG命令调试程序找出程序的断点，执行程序，显示有关寄存器、存储单元的内容，分析程序的结果。已知X、Y、Z、MAX为16位的带符号数，求三个数中最大值，结果存入MAX单元。求10个学生成绩中的最高成绩，结果存入MAX字节单元中，已知成绩为字节型。三、 主要仪器设备HP242G2MASM5四、 操作方法与实验步骤已知X、Y、Z、MAX为16位的带符号数，求三个数中最大值，结果存入MAX单元。STACK SEGMENTDB 50DUP(0)STACK ENDSDATA SEGMENTNUM DB11101010B,4,7FHMAXDB?DATA ENDSCODE SEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACKSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL,,NUMCMPAL,NUM[1]JGENEXT1MOVAL,NUM[1]JMPNEXT1NEXT1:CMPAL,NUM[2]JGENEXT2MOVAL,NUM[2]JMPNEXT2NEXT2:MOVMAX,ALMOVAX,4C00HINT21HC0DE ENDSEND START求10个学生成绩中的最高成绩，结果存入MAX字节单元中，已知成绩为字节型。STACK SEGMENT STACKDB 50DUP(0)STACK ENDSDATA SEGMENTNUM DB81,78,98,99,90,78,58,80,90,87MAXDB?DATA ENDSCODE SEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACKSTART: MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVCX,10AGAIN: MOVAL,NUM[CX-1]CMPAL,NUM[CX-1]JGENEXT1MOVMAX,NUM[CX-1]NEXT1: MOVMAX,AUM[CX-1]LOOPAGAINMOVAX,4C00HINT21HCODE ENDSEND START五、实验结果DOSBoxO.74rCpuspeed:3000cycles,Frameskip0,Pregram,:DEBUGAX=G?04BX=00G0CX=G0?8DX=00G0SP=003ZBP=000©81=0000DI=00G0DS=G?6EES=G?5AR?hF:OfilA-TSS=G?6ACS=0?6FIF=001AMnUMUUPElNGMZACFOCYg：0W#=7Fhx=0?7FBX=0000CX=0OT8DX=O000SP=0O3ZBP=000031=0000DI=O000DS=G76EES=G75A0?6F：001»EB01-TSS=G?6ACS=0?6FIP=001DJMP 0GZOMUUPElNGMZACPOCYhx=0?7FBX=0000CX=0OT8DX=O000SP=0O3ZBP=000031=0000DI=O000DS=G76EES=G75A0?6F：00ZOAZ030O-TSS=G?6ACS=0?6FIP=0Ge0MOU [00G3],ALMUUPElNGMZACPOCYDS：0003=00AX=G?7FBX=0000CX=0O?8DX=000OSP=003ZBP=000031=0000DI=0000DS=G?6EES=G?5A0?6F：0G23B8004C-TSS=0?6ACS=0?6FIP=0GZ3MOU AX.4C0OMUUPElNGMZACFOCYAX=4C00BX=0000CX=0O?8DX=000OSP=003ZBP=000031=0000DI=0000DS=G?6EES=G?5A0?6F：0G26CDZ1SS=0?6ACS=0?6FIP=0GZ6IMT Z1MUUPElNGt1ZACFOCY圈DOSBox0.74,Cpuspeed:3000cycles.Frameskip0rProgram:DEBUG□回-程1AX=0?51BX=GG01CX=O001DX=GG00SP=GG3ZBF=GGG0SI=0000DI=GG00D3=076EEE=075AS3=076AC3=076rIF=e01ZMUUFElFLZRMAFEMCO?6F：0G12:7DG6JG1! O01CPtAX=0751BX=00O1CX=00O1DX=0000SP=G03ZBP=00G0SI=0O00DI=000ODS=0?6EES=0?5ASS=G?6ACS=0?6FIP=G01CMUUFElPLZRNAPENC0?6F：GG1C:AZ0A0OMOLJ [OOOA]fALDS：0GGA=4E-t欣=脉1CX=flAQ1pS=O?6EES=G?5ASS=G?6ACS=G?6FIP=0O1FMUUFElPLZRNAPENC0?6F：W)1F'E2E7LCUIP QAG8-tAX=0?51BX=00O1CX=000ODX=00GO3P=GG32BP=00G0SI=0000DI=0009DS-OT6EES-075Ass-G?6nCS-076F[P-GOE1MUUPElPLZRMftPEMC0?6F：0GZ1-1B80GHCMOLJ AX,4C0OAX-4COGBX-O091CX-0000DX-0000SF-G03ZBF-0000SI-0000DI-0000DS=076EES=G?5A33=676ACS=G?6F[P=GGE4MUUFElPLZRNAPENC076F；0GE-1—CDZ1imr zi六、讨论、心得通过编写循环程序，我了解到了LOOP指令的循环方式，循环的初始化，编写循环体，循环的控制。通过编写分支程序，我了解到如何使用CMP和JGEJE等指令，了解如何跳转。太原理工大学学生实验报告学院名称软件学院专业班级软件1学号201500学生姓名实验日期2017-4-25成绩课程名称计算机硬件技术基础实验题目汇编语言程序设计：综合程序设计实验、实验目的1.通过分支程序设计、循环程序设计实验，掌握无条件转移指令、条件转移指令的格式、功能及使用方法。掌握分支程序的结构、单分支和多分支程序的设计方法。了解循环程序的基本结构和控制循环的方法。掌握通过DOS中断调用使用键盘和显示器的方法。二、实验内容和要求编写一个汇编程序，要求对键盘输入的大写字母用小写字母显示出来，键盘输入的小写字母用大写字母显示出来。编写一个汇编程序，使得从键盘上输入十个以内的字符，以输入空格结束，然后按数字、字母和其它符号三类统计各自的个数，在屏幕上依次显示出统计结果。完善下面的原程序CODESEGMENTMAINPROCFARASSUMECS:CODESTART:PUSHDSSUBAX,AXPUSHAXMOVBH，0；统计数字的个数MOVBL，0；统计字母的个数MOVDH，0；统计其它字符的个数MOVCX，10AA1：CMPCX，0JZSTOP ；输入字符超过10个MOVAH,1INT21H ；从键盘接收一个字符CMPAL，20HJZSTOPCMPAL，’0’JBCC1CMPAL,’9’JACC1INCBH自行写出比较是否为字母的情况CC2：INCDHDECCXSTOP：MOVDL,BHMOVAH,02INT21H自行写出输出字母的个数自行写出输出其它字符的个数RETMainendpCodeendsEnd三、 主要仪器设备HP242G2MASM5四、 操作方法与实验步骤编写一个汇编程序，要求对键盘输入的大写字母用小写字母显示出来，键盘输入的小写字母用大写字母显示出来。CODESEGMENTMAINPROCFARASSUMECS:CODESTART:PUSHDSSUBAX,AXPUSHAXMOVAH,1INT21HCMPAL,'A'JBAA0CMPAL,'Z'JAAA0ADDAL,20HJMPAA1AA0: CMPAL,'a'JBAA1CMPAL,'z'JAAA1SUBAL,20HJMPAA1AA1: MOVAH,2MOVDL,ALINT21HRETMAINENDPCODEENDSENDSTART编写一个汇编程序，使得从键盘上输入十个以内的字符，以输入空格结束，然后按数字、字母和其它符号三类统计各自的个数，在屏幕上依次显示出统计结果。CODESEGMENTMAINPROCFARASSUMECS:CODESTART:PUSHDSSUBAX,AXPUSHAXMOVBH,0MOVBL,0MOVDH,0MOVCX,10AA1:CMPCX,0JZSTOPMOVAH,1INT21HDECCXCMPAL,20HJZSTOPCMPAL,20HJBCC1CMPAL,30HJACC1INC