操作系统模拟进程专业课程设计.doc
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1、本科实验课程报告( 至第 1 学期)课程名称: 计算机构成原理 专业名称: 计算机科学与技术 行政班级: 1410081 学 号: 姓 名: 黄梦阳 指引教师: 李玉玲 报告时间: 年 12 月 4 日实验地点08A502起止时间/10/15/12/3序号实验项目学时数实验属性内容与规定1结识实验2验证性1.熟悉实验所用教学机基本构造和联机软件用法;2.练习惯用监控命令。2存储器实验2验证性1.验证半导体存储器RAM读写特性;2.对存储器进行扩展,并理解EEPROM读写特性。3运算器实验4验证性1.进一步理解AM2901运算器功能; 2.分析各种运算指令功能和实现过程,熟悉运算器基本构造。4微
2、程序控制器实验4验证性1.分析各种指令执行流程,进一步理解微程序控制器构成构造,理解水平型微指令各字段作用。2.通过测试扩展指令功能进一步结识微程序控制器灵活性。5查询方式实验2验证性通过查询方式程序设计进一步熟悉查询方式数据传送过程和软件实现办法。6中断方式实验2验证性通过中断方式主程序和服务子程序分析和运营,进一步理解中断方式工作原理;学习和掌握中断产生、中断响应和中断解决有关技术。计算机构成原理实验教学大纲实验一: 实验地点: 实验日期: 成绩:1、 实验目(1)熟悉硬软件环境(2)学习和理解TEC-XP教学实验系统监控命令用法(3)理解TEC-XP教学实验系统指令系统2、 实验规定使用
3、教学机前,熟悉TEC-XP教学机各个构成某些及用法3、 实验原理(1)TEC-XP 教学机面板构造: 控制部件重要由运算部件 ALU、控制部件组合逻辑控制器和微程序解决器、存储部件ROM 和 RAM、控制存储器等芯片构成。(2)工作模式选取00010或00110 ,00010更稳定: 持续运营程序、采用微程序控制器、联机、16 位机。(3)教学机监控命令格式及含义:汇编命令 Aadr:输入单条指令,并将汇编之后机器代码存入相应内存单元中。有错误提示,但功能并不完善;反汇编命令 Uadr:从指定或默认地址开始反汇编 15 条指令,并将成果显示解决;执行程序命令 Gadr:从指定或默认地址开始持续
4、运营一种顾客程序;单条指令执行命令Tadr,Padr:从命令指定或 PC 指定地址开始单条执行;指令显示/修改寄存器内容命令Rreg:当 R 命令不带参数时只是显示所有寄存器内容;当 R 命令带参数时显示指定寄存器内容,并可修改其值;显示存储器内容命令 Dadr:从指定或默认地址开始显示内存 128 个存储字内容;修改存储器内容命令 Eadr:从指定或默认地址开始逐字显示每个内存字内容并等待顾客键入一种新值存回该单元,用空格切换各个单元,用回车结束 E 命令执行。4、 实验环节1.完毕教学机与PC机联机操作2.练习惯用TEC-XP教学机监控命令(1)R命令R;R R0;(2)D命令显示存储内容
5、D 200(3)E命令修改存储器内容E 3.输入给定汇编程序,单步跟踪执行A : MVRD R0, AAAA ;MVRD 与 R0 之间有一种空格,其她同: MVRD R1, 5555: ADD R0, R1: AND R0, R1: RET ;程序最后一种语句,必要为 RET 指令: 5、 实验成果及总结(1)实验成果:用反汇编命令 U 查看存储成功,并逐渐跟踪执行得出对的成果,即R0 5555 。(2)总结:输入汇编程序可以用反汇编命令查看,此时语言为易接受语言。实验二: 实验地点: 实验日期: 成绩:1、 实验目(1)理解计算机中半导体存储器 RAM和 E2PROM 功能和区别;(2)理
6、解并掌握半导体存储器芯片扩展和验证方式。2、 实验规定实验前先复习存储器字、位扩展办法,并熟悉所做实验内容。3、 实验原理(1)随机存储器 RAM 读写特性是:在不断电状况下, CPU 可以对该存储器任何单元进行随机读写操作,其中内容可以长期保存;但该存储器是易失性存储器,一旦断电,其中数据均被清空。本实验要在监控状态下,分别使用不同监控命令对该 RAM 存储芯片读写特性进行验证。 由于是联机测试,需要将 TEC-XP 功能开关先置为 00110。(2)扩展用 E2PROM 芯片,其读操作和 RAM 同样,而其写操作, 由于要先擦除信息再写入,因而需要一定延迟时间,大概为 1 毫秒。在对 E2
7、PROM 进行写操作时, 应加入一段延时子程序调用,以完毕对的读写。4、 实验环节1. TEC-XP 教学机既有 RAM 存储区读写特性验证( 1)检查 FPGA 下方插针按下列规定短接标有“ /MWR”“ RD”插针左边两个短接;标有“ /MRD”“ GND”插针右边两个短接;标有“ ROMLCS”和“ RAMLCS”插针短接。( 2)使用 E 命令修改 RAM 中某存储单元值在命令行提示符状态下输入:E 屏幕将显示: 内存单元原值:按如下形式输入: 原值: 2222(空格)原值: 3333(空格)原值: 4444(空格)原值: 5555注意: E 命令之后地址应为 25FFH 之间某一种单
8、元。( 3)使用 D 命令查看所修改单元内容D 这里查看到数据,应与上一步中输入数据一致。( 4)断电后重新启动教学机,使用 D 命令再次查看所修改单元内容D 这里发现本来置入到这几种内存单元值已经变化。因而,顾客使用 RAM 时,必要在每次断电重启后,重新写入所需要数据。( 5)使用 A 命令输入一段指令序列A 按如下形式输入: MVRD R0, AAAA: MVRD R1, 5555: AND R0, R1: RET:这里,对 RAM 使用 A 命令写入持续指令不会出错。( 6)单步方式执行以上指令序列,观测成果T R0 值变为 AAAAH,别的寄存器值不变。TR1 值变为 5555H,别
9、的寄存器值不变。TR0 值变为 0000H,别的寄存器值不变。( 7)教学机断电重启后,以上数据依然会丢失2. 扩展容量读写特性验证( 1) 用 E 修改扩展单元内容, 并用 D 查当作果假定第 2 步中扩展连接采用是默认地址 4000H5FFFH,使用 E 命令修改该地址范畴内某几种单元,再用 D 命令查看数据修改状况。将教学机断电后重新启动,再次查看以上修改单元值,分析因素。( 2)控制程序实验使用 E2PROM 芯片不能直接用 A 命令输入程序,单字节指令也许会写进去,双字节指令低位会出错(建议试一试例如: A 5000: mvrd r0,aaaa,该指令与否写进 5000 开始地址,需
10、要 U 命令验证)。因而, 可以将程序放到 RAM( 6116)中,使用程序读写扩展空间 5000H500FH 单元。从 H 单元开始输入主程序:( ) MVRD R0, 0030MVRD R2, 0010 ; R2 记录循环次数MVRD R3, 5000 ; R3 内容为 16 位内存地址( ) STRR R3, R0 ;将 R0 寄存器内容放到 R3 给出内存单元中CALA 2200 ;调用程序地址为 2200 延时子程序INC R0 ; R0 加 1INC R3 ; R3 加 1DEC R2 ; R2 减 1JRNZ ; R2 不为 0 跳转到 HRET( 3)延时子程序从 2200H
11、单元开始输入延时子程序:( 2200) PUSH R3MVRD R3, 0001( 2203) DEC R3JRNZ 2203POP R3RET( 4)运营程序,查当作果在命令提示符下输入: G , 运营主程序。使用 D 命令查看 5000H500FH 单元中数据.5、 实验成果及总结在扩展容量读写特性验证中,第(3)步中第二行代码:由于时间设定不够,数据会写丢,因此将0001改为1000,方可保存到单元中。通过这次实验,咱们理解了存储器基本功能,掌握了数据存储过程,熟悉理解了存储器构成和控制。实验三: 实验地点: 实验日期: 成绩:1、 实验目(1)进一步理解 AM2901 运算器功能与详细
12、用法;(2)深化运算器部件构成、设计、控制与使用等知识。2、 实验规定(1)实验前,认真理解 AM2901 运算器基本构造,预习所需实验内容,并在课前填写实验环节表格,对于实验数据和实验成果进行预期性分析,以提高实验效率;(2)实验过程中,要按对的流程操作,防止损坏设备,分析也许遇到各种现象,判断成果与否对的,记录运营成果。(3)实验之后,认真写出实验报告,涉及对遇到各种现象分析,实验环节和实验成果。3、 实验原理控制信号表:4、 实验环节(1)实验方式设立将 TEC-XP 教学机左下方 5 个功能开关设立为 1*00(单步、16 位、脱机);先按一下“ RESET”按键,再按一下“ STAR
13、T”按键,进行初始化。(2)逐条指令执行,并核对成果完毕初始化后,请按顺序控制运算器执行每条指令,每条指令执行时请记录按 START前和按 START 后两个时刻状态,若与预期成果不同,请查找问题并思考因素。5、 实验成果及总结运算I8-0SSTSSHSCIBA按START前按START后ALU输出SVZCALU输出SVZCMVRD R0,010100000000000不用0101随机0101随机MVRD R1,101000000000001不用1010随机1010随机ADD R0,R10010000000000011111随机21210000SUB R0,R10010001000000010
14、1010000F0F10001SUB R1,R00010001000100000F0F00010E0E0001OR R0,R10010000000100000F0F00010F0F0001AND R0,R10010000000000010F0F00010F0F0001XOR R0,R10010000000000010000000100000001(R0R1)-R0001000000000001F0F00001E1E010012*R0-R000100000000不用F0F01001FEFE1000R0/2-R000100000000不用FDFC100070F01000运算I8-0SSTSSHSC
15、IBA按START前按START后ALU输出SVZCALU输出SVZCMVRD R0,010100000000000不用0101随机0101随机MVRD R1,101000000000001不用1010随机1010随机MVRD R2,011000000000010不用0110随机0110随机SUB R0,R1001000100000001F0F1随机E0E11000ADD R2,R10010000001000011120100021300000SHL R100100000001不用101000000000SHL R000100000000不用F0F1000078781000ADC R0,R10
16、0100100000000198981000C8C81100SBB R0,R10010010000000017878110058570101MVRD R4,000000000100不用0000010100000101TEST RO,R40010000000001000000010100000101通过实验掌握了运算器工作原理,熟悉了算术/逻辑运算运算过程以及控制这种运算办法,理解了进位对算术与逻辑运算成果影响实验四: 实验地点: 实验日期: 成绩:1、 实验目(1)进一步理解微程序控制器功能和构成构造;(2)学习教学计算机各类指令指令格式、寻址方式及执行流程;(3)学习微程序控制器设计过程和有
17、关技术。2、 实验规定(1)实验之前,认真准备,对于该实验基本原理、微指令格式、以及有关机器指令微程序等内容预先做好分析和设计;(2)实验过程中,应认真进行实验操作,仔细思考实验关于内容,把难点内容通过实验理解清晰,争取最佳实验效果;(3)实验之后,应认真思考,写出实验总结,涉及实验中遇到重要问题和分析、解决办法。3、 实验原理TEC-XP 教学机微指令共 48 位,由 16 位下址字段和 32 位操作控制字段形成,其格式如图 4-3 所示。(1)下址字段a) 8 位微下址用于给出下一条将要执行微指令地址。微程序顺序执行,即把已增 1 后微指令地址作为下地址b) 4 位测试控制码 CI30用于
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