计算机组成原理与汇编语言级
计算机组成原理与汇编实验报告
计算机组成原理与汇编实验报告姓名：学号：学院：信息科学与工程学院班级：实验1 存储器实验实验目的⏹掌握静态存储随机存储器RAM的工作特性⏹掌握静态存储随机存储器RAM的读写方法实验设备74LS273（一片），静态存储器MEMORY 6116（一片），与门（一片），与非门（一片），单脉冲（一片）,开关若干，灯泡若干实验原理在微机系统中，常用的静态RAM 有6116、6264、62256 等。
在本实验中使用的是6116。
6116 为2K╳8 位的静态RAM，其逻辑图3.1如下：图3.1 6116逻辑图其中A0～10 为11 根地址线，I/O0～7 为8 根数据线，CS 为片选端，OE 为数据输出选通端，WR 为写信号端。
其工作方式见下表3-1：表3-1工作方式表实验所用的半导体静态存储器电路原理如图3.2 所示，实验中的静态存储器一片6116（2K×8）构成，其数据线接至数据总线，地址线由地址锁存器（74LS273）给出。
地址灯AD0—AD7 与地址线相连，显示地址线内容。
数据开关经一三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。
图3.2 存储器实验原理图因地址寄存器为8 位，接入6116 的地址A7—A0，而高三位A8—A10 接地，所以其实际容量为256 字节。
6116 有三个控制线：CE（片选线）、OE（读线）、WE（写线）。
当片选有效（CE=0）时，OE=0时进行读操作，WE=0时进行写操作。
本实验中将OE 常接地，在此情况下，当CE=0、WE=0 时进行读操作，CE=0、WE=1 时进行写操作，其写时间与T3 脉冲宽度一致。
控制信号SW-B 为低电平有效，控制信号LDAR 为高电平有效。
实验步骤1. 选择实验设备：根据实验原理图，将所需要的组件从组件列表中拖到实验设计流程栏中。
搭建实验流程：将已选择的组件进行连线（鼠标从一个引脚的端点拖动到另一组件的引脚端，即完成连线）。
《计算机组成原理》唐朔飞第二版_笔记
《计算机组成原理》唐朔飞第⼆版_笔记第1章概论1，计算机系统的软硬件概念1）硬件：计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电⼦元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。
2）软件：由⼈们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成，分为系统软件和应⽤软件。
①系统软件⼜称为系统程序，主要⽤来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理的调度，⾼效运⾏。
它包括：标准程序库、语⾔处理程序（编译程序）、操作系统、、服务程序（如诊断、调试、连接程序）、数据库管理系统、⽹络软件等。
②应⽤软件⼜称应⽤程序，它是⽤户根据任务需要所编制的各种程序，如科学计算程序、数据处理程序、过程控制程序、实物管理程序。
2、计算机系统的层次结构：1）硬联逻辑级：第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。
2）微程序级：第⼀级是微程序级。
这级的机器语⾔是微指令集，程序员⽤微指令编写的微程序，⼀般是直接由硬件执⾏的。
3）传统机器级：第⼆级是传统机器级，这级的机器语⾔是该机的指令集，程序员⽤机器指令编写的程序可以由微程序进⾏解释。
操作4）系统级：第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，⼀⽅⾯它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另⼀⽅⾯它⼜是传统机器的延伸。
5）汇编语⾔级：第四级是汇编语⾔级，这级的机器语⾔是汇编语⾔，完成汇编语⾔翻译的程序叫做汇编程序。
6）⾼级语⾔级：第五级是⾼级语⾔级，这级的机器语⾔就是各种⾼级语⾔，通常⽤编译程序来完成⾼级语⾔翻译的⼯作。
7）应⽤语⾔级：第六级是应⽤语⾔级，这⼀级是为了使计算机满⾜某种⽤途⽽专门设计的，因此这⼀级语⾔就是各种⾯向问题的应⽤语⾔。
把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的⼯作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作⽤。
3、计算机组成和计算机体系结构1）计算机体系结构：是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性。
计算机组成原理及汇编语言.
计算机组成原理及汇编语言试卷 10一、选择题(共20道题)1.计算机硬件能直接执行的只有（）。
A 符号语言B 机器语言C 机器语言和汇编语言D 汇编语言2.中央处理机（CPU）是指（）。
A 运算器B 控制器C 运算器和控制器D 运算器、控制器和主存贮器3.MOV AX，ES：COUNT[DI] 源操作数的寻址方式是：（）。
A 基址寻址B 立即寻址C 变址寻址D 基址变址寻址4.所谓第二代计算机是以（）为主要元器件。
A 超大规模集成电路B 集成电路C 晶体管D 电子管5.大部分计算机内的减法是用( )来实现的。
A 将被减数加到减数中B 从被减数中减去减数C 补数的相加D 从减数中减去被减数6.个人计算机是属于（）。
A 大型计算机B 小型机C 微型计算机D 超级计算机7.运算器的主要功能是进行（）。
A 逻辑运算B 算术运算C 逻辑运算与算术运算D 初等函数运算8.计算机中（）负责指令译码。
A 算术逻辑单元B 控制单元C 存储器译码电路D 输入输出译码电路9.如果要处理速度、温度、电压等连续性数据可以使用（）。
A 数字计算机B 模拟计算机C 混合型计算机D 特殊用途计算机10.有些计算机将部分软件永恒地存于只读存储器中，称之为（）。
A 硬件B 软件C 固件D 辅助存储E 以上都不对11.下列（）不属于系统程序。
A 数据库系统B 操作系统C 编译程序D 编辑程序12.一个完整的计算机系统应包括（）。
A 运算器、存贮器、控制器B 主机和外部设备C 主机与应用程序D 配套的硬件设备和软件系统13.下列（）不是输入设备。
A 磁盘驱动器B 键盘C 鼠标器D 打印机14.以真空管为主要零件的是（）。
A 第一代计算机B 第二代计算机C 第三代计算机D 第四代计算机15.MOV AX，ES：[1000H] 源操作数的寻址方式是：（）。
A 立即寻址B 直接寻址C 变址寻址D 基址寻址16.计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程，但从系统结构来看，至今为止绝大多数计算机仍是（）式计算机。
计算机组成原理期末考试简答题重点讲解
一、简答题1、试述浮点数规格化的目的和方法。
答：浮点的规格化是为了使浮点数尾数的最高数值位为有效数位。
当尾数用补码表示时，若符号位与小数点后的第一位不相等，则被定义为已规格化的数，否则便是非规格化数。
通过规格化，可以保证运算数据的精度。
方法：进行向左规格化，尾数左移一位，阶码减1，直到规格化完毕。
2、简述循环冗余码（CRC）的纠错原理。
答：CRC码是一种纠错能力较强的校验码。
在进行校验时，先将被检数据码的多项式用生成多项式G（X）来除，若余数为0，说明数据正确；若余数不为0，则说明被检数据有错。
只要正确选择多项式G（X），余数与CRC码出错位位置的对应关系是一定的，由此可以用余数作为判断出错位置的依据而纠正出错的数据位。
3、DRAM存储器为什么要刷新？有几种刷新方式?DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。
由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。
为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。
①集中式---正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。
②分散式---将一个存储系统周期分成两个时间片，分时进行正常读/写操作和刷新操作。
③异步式---前两种方式的结合，每隔一段时间刷新一次，保证在刷新周期内对整个存储器刷新一遍。
4、CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。
（1）指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。
（2）程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。
（3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
（4）缓冲寄存器（DR）：<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。
<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。
<3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器。
计算机组成原理与汇编语言程序设计期末试题ABC三卷及答案
《计算机组成原理与汇编语言》课程试题A卷一、填空题（每空格1 分共 28 分）1．8位二进制补码所能表示的十进制整数范围是（）至（），前者的二进制补码表示为（），后者的二进制补码表示为（）。
2．每条指令由两部分组成，即（）部分和（）部分。
3．微程序顺序控制常用的两种方式是（）方式和（）方式。
4．8086CPU从结构上可以分为（）单元和（）单元。
5．半导体动态RAM靠（）原理存贮信息，而半导体静态RAM靠（）原理存贮息。
6．已知字符A的ASCII码为（），则字符B的ASCII码为（），字符D的ASCII码为（）。
7．8086CPU具有（）根地址线，直接寻址能力可达（）。
8．运算器的主要功能是进行（）。
9．通常I/O控制方式可分为5种，即（）方式、（）方式、和（）方式、（）方式、（）方式。
10．一个源程序中可以包含代码段、（）段及（）段。
其中代码段是源程序中必不可少的，其它两个段可有可无。
11．标号和变量所具有的三种属性分别为（）、（）和（）属性。
二、判断题（每小题3分共24）12．（）在数字计算机中所以采用二进制是因为二进制的运算最简单。
13．（）计算机表示的数发生溢出的根本原因是计算机的字长有限。
14．（）表示定点数时，若要求数值0在计算机中唯一地表示为全0，应采用补码。
15．（）CRC校验码的生成和检验大多采用软件实现。
16．（）外（辅）存比主存的存储容量大、存取速度快。
17．（）动态RAM和静态RAM都是易失性半导体存储器。
18．（）Cache的功能全部由硬件实现。
19．（）LCD显示器没有背景光源也能工作。
三、单项选择题：（每小题 3分，共 30 分）20．主机、外设不能并行工作的方式（）。
A．程序查询方式 B．中断方式 C．通道方式21．在单独（独立）编址下，下面的说法是（）是对的。
A．一个具体地址只能对应输入输出设备B．一个具体地址只能对应内存单元C．一个具体地址既可对应输入输出设备，也可对应内存单元D．只对应内存单元或只对应I/O设备22．在关中断状态，不可响应的中断是（）。
计算机组成原理实验1-汇编语言实验
微处理器与接口技术实验指导实验一监控程序与汇编语言程序设计实验一、实验要求1、实验之前认真预习，明确实验的目的和具体实验内容，设计好主要的待实验的程序，做好实验之前的必要准备。
2、想好实验的操作步骤，明确通过实验到底可以学习哪些知识，想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果。
3、在教学实验过程中，要爱护教学实验设备，认真记录和仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新思维能力。
4、实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，实验数据，实验过程、遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的建议等。
善于总结和发现问题，写好实验报告是培养实际工作能力非常重要的一个环节，应给以足够的重视。
二、实验目的【1】学习和了解TEC-XP16教学实验系统监控命令的用法；【2】学习和了解TEC-XP16教学实验系统的指令系统；【3】学习简单的TEC-XP16教学实验系统汇编程序设计。
三、实验注意事项（一）实验箱检查【1】连接电源线和通讯线前TEC-XP16实验系统的电源开关一定要处于断开状态，否则可能会对TEC-XP16实验系统上的芯片和PC机的串口造成损害。
【2】五位控制开关的功能示意图如下：【3】几种常用的工作方式【开关拨到上方表示为1，拨到下方为0】（二）软件操作注意事项【1】用户在选择串口时，选定的是PC机的串口1或串口2，而不是TEC-XP16实验系统上的串口。
即选定的是用户实验时通讯线接的PC机的端口；【2】如果在运行到第五步时没有出现应该出现的界面，用户需要检查是不是打开了两个软件界面，若是，关掉其中一个再试；【3】有时若TEC-XP16实验系统不通讯，也可以重新启动软件或是重新启动PC再试；【4】在打开该应用软件时，其它的同样会用到该串口的应用软件要先关掉。
（三）联机通讯失败自检如果上述的硬件和软件的操作都正确，联机却依旧失败，可以进行如下测试：【1】测试PC机的串口是否能正常工作，或是换一台PC或换同一台PC的另一个串口再试，在换串口时要将TEC-XP16实验系统断电，换完后重新启动实验系统和软件；【2】检查机器上的元器件插接是否正确(建议用户对照能够正常通讯的实验系统进行详细检查)，有没有被学生动过，尤其是扩展内存和扩展I/O接口时，芯片方向是否插对，片选信号有没有连接；【3】检查相应的短路子是否连接正确；【4】建议教师预留一台运行正常的TEC-XP16实验系统备用，机器出问题后可以对照检查。
《计算机组成原理与汇编语言程序设计》教学探讨
《 算 机 组 成 原 理 与 汇 编 语 言 程 序 设 计 计 》 计 算 机 专 业 及 相 关 专 业 学 生 普 遍 重 与 视 的 软 件 类 课 程 有 很 大 的 区 别 ， 主 要 要 它 求学生从Ｃ ＰＵ级 别 掌 握 Ｃ ＰＵ的 组成 、 令 指 流 程 、 而 掌 握 Ｃ Ｕ如 何 通 过 系 统 总 线 与 进 Ｐ 主 存 以 及 外 部 设 备 构 成 整机 以及 汇 编 语 言 程 序 设 计 方 法 。 是 属 于 硬 件 类 专 业 基 础 它 课 。 算 机 组 成 原 理部 分 理 论 性 较 强 ， 计 概念 抽 象 ， 要扎 实 的数 字 逻 辑 电路 基 础 ， 需 可数 字逻 辑 电路 往 往 是 学 生 门 的 弱 点 ， 因此 很 难 激 发 学 生 们 的 兴 趣 ； 汇 编 语 言 是 计 算 而 机语 言 中的 低 级 语 言 ， 件 依赖 性 很 高 ， 硬 指 令 系 统 中 与计 算 机 硬 件 结 构 、 作 原 理 相 工 关 的 内 容 很 多 ， 于 硬 件 知 识 了 解 少 的学 对 生 来说 ， 难 理 解 。 加 之随 着新 的 计 算 机 很 再 知 识 的 不 断 涌 入 ， 可 避 免 开 设 一 些 计 算 不 机 新 课 程 导致 缩减 了该 门课 程 教 学 时 间缩 短 。 样造 成 了该 门 课 的 难 教难 学 的 局 面 。 这
《 算 机 组 成 原 理 与 汇 编 语 言 程 序 设 计 计 》 程 是 高校 计 算 机 软 、 件 及应 用专 业 课 硬 以及 相 关 专 业 学 生 必 修 的 专 业 基础 课程 之 是 操 作 系 统 、 机 接 １等 其 它 课 程 的 必 微 ３ ： 要 先 修 课 ， 于 训 练 学 生 掌 握 单 台 计 算 机 对 基 本 组 成 原 理 与 内 部 运 行 机 制 、 编 语 言 汇 程序 设 计 技 术 有 着 重要 作 用 。
《计算机组成原理与汇编语言程序设计》教学探讨
《计算机组成原理与汇编语言程序设计》教学探讨摘要:为了提高教学水平,完善教学质量,本文对计算机组成原理与汇编语言程序设计课程的教学进行了一系列的探讨,提出了在高校计算机专业的计算机组成原理与汇编语言程序设计的课程教学中如何改进教学方法来激发学生们的学习兴趣、指导学生有效轻松学习该课程的几点措施。
关键词:启发式教学法案例教学法对比法多媒体教学实验教学《计算机组成原理与汇编语言程序设计》课程是高校计算机软、硬件及应用专业以及相关专业学生必修的专业基础课程之一,是操作系统、微机接口等其它课程的必要先修课,对于训练学生掌握单台计算机基本组成原理与内部运行机制、汇编语言程序设计技术有着重要作用。
1 课程特点和存在的问题《计算机组成原理与汇编语言程序设计》与计算机专业及相关专业学生普遍重视的软件类课程有很大的区别,它主要要求学生从CPU 级别掌握CPU的组成、指令流程、进而掌握CPU如何通过系统总线与主存以及外部设备构成整机以及汇编语言程序设计方法。
它是属于硬件类专业基础课。
计算机组成原理部分理论性较强,概念抽象,需要扎实的数字逻辑电路基础,可数字逻辑电路往往是学生门的弱点,因此很难激发学生们的兴趣;而汇编语言是计算机语言中的低级语言,硬件依赖性很高,指令系统中与计算机硬件结构、工作原理相关的内容很多,对于硬件知识了解少的学生来说,很难理解。
再加之随着新的计算机知识的不断涌入,不可避免开设一些计算机新课程导致缩减了该门课程教学时间缩短。
这样造成了该门课的难教难学的局面。
2 教学方法中的一些探索建议通过对上述难点的分析和结合自身的教学经验,对《计算机组成原理和汇编语言程序设计》的教学方法提出几点建议,目的是在现有的资源下,调动学生积极性,让学生能更好将《计算机组成原理与汇编语言程序设计》这门课程学好。
2.1 采用启发式教学方法启发式教学法就是教师启发学生积极思维、让学生主动掌握知识。
为了达到最好效果,我们课前做了充分备课,在上课过程中我们注重把所讲知识用相应的思维方法串起来,熟练的表达出来,使学生感到这些知识是从教师大脑思维中自然流出来的,从而集中精力,跟随教师的思维一起思考,掌握所学知识和相应的思维方法。
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1.1 指令系统概述
❖指令集系统结构（ISA）种类
➢大部分ISA都可归类为通用寄存器系统结构 ➢Register-Memory式ISA（如80X86）
▪ 多种指令可以访问内存； ▪ 存在寄存器操作数和内存操作数直接运行的指令； ➢Load-Store式ISA（如MIPS） ▪ 只有装载（LOAD）和存储（STORE）指令可以访问内存 ▪ 运算指令操作数全部为寄存器操作数；
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第四部分：指令系统
一． 指令格式
1. 指令系统概述 2. 指令格式 3. 寻址方式
二． 典型指令系统介绍
1. 80X86指令系统 2. MIPS指令系统 3. CISC与RISC对比
三． 指令系统设计
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2.1 8086/8088指令系统 ❖8086／8088CPU寄存器结构
内部总线
AH AL BH BL CH CL DH DL
SP BP SI DI
ALU FLAGS
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2.1 8086/8088指令系统
❖存储器及其存储器地址结构
➢主存容量为1M（220），可直接访问的主存物理地址为20位。超 过1M的存储空间通过其他方式访问。
➢8086／8088机器字长16位，所有寄存器长度为16位，数据总线 16位。
➢主存采用分段的结构 ➢主存存储单元的地址构成：段基址（16 bits）: 段内偏移（16
❖Load-Store是ISA的一种趋势
6
1.2 指令格式
❖指令的表示
➢机器表示：二进制代码形式 ➢符号化表示：助记符，如 MOV AX，BX
❖操作数地址的数目
➢三地址： Des (Sur1) OP (Sur2) ➢双地址： Des (Sur) OP (Des) ➢单地址：累加器作为默认操作数的双操作数型，或单操作数型 ➢无地址：隐含操作数型，或无操作数型
Instruction Set Architecture （ISA）
Instruction Processing
Input/ Output
Datapath & Control
Hardware layers for design abstraction
Digital Design
Circuit Design
❖指令长度
➢定长指令系址方式
❖形式地址与有效地址
➢形式地址：指令中直接给出的地址编码。 ➢有效地址：根据形式地址和寻址方式计算出来的操作数在内存单元中
的地址。 ➢寻址：根据形式地址查找到操作数的过程
❖寻址方式
➢指令中每一个地址字段均有其寻址方式编码（或隐含寻址方式）
➢ 源操作数地址(Source Operand Reference)：参加操作 的操作数的地址，可能有多个。
➢ 目的操作数地址(Destination Operand Reference)：保 存操作结果的地址。
➢ 下条指令的地址(Next Instruction Reference)：指明下 一条要运行的指令的位置，一般指令是按顺序依次执 行的，所以绝大多数指令中并不显式的指明下一条指 令的地址，也就是说，指令格式中并不包含这部分信 息。只有少数指令需要显示指明下一条指令的地址。
3
1.1 指令系统概述
❖操作数的位置
➢存储器（存储器地址） ➢寄存器（寄存器地址） ➢输入输出端口（输入输出端口地址）
❖操作数的存储方式
➢大端（big-endian）次序：最高有效字节存储在地址最小位置 ➢小端（little-endian）次序：最低有效字节存储在地址最小位置
例： Int a; //0x12345678
第四部分：指令系统
一． 指令格式
1. 指令系统概述 2. 指令格式 3. 寻址方式
二． 典型指令系统介绍
1. 80X86指令系统 2. MIPS指令系统 3. CISC与RISC对比
三． 指令系统设计
1
1.1 指令系统概述
❖指令系统的基本问题
➢操作类型：应该提供哪些（多少）操作？ ▪ 用LD/ST/INC/BRN已经足够编写任何计算程序，但不实用， 程序太长。
OP
目的地址
源地址
目的操作数寻址方式 Add.
源操作数寻址方式
Add
9
1.3 寻址方式 ❖常用寻址方式
➢立即寻址：思考立即数存放在什么地方？存储器 or 寄存器 ➢寄存器直接寻址 ➢寄存器间接寻址 ➢存储器直接寻址 ➢基址寻址 ➢变址寻址 ➢相对寻址：基址寻址的特例，程序计数器PC作为基址寄存器 ➢堆栈寻址
地址 值 a+0 12 a+1 34 a+2 56 a+3 78
大端次序
地址 值 a+0 78 a+1 56 a+2 34 a+3 12
小端次序
4
1.1 指令系统概述
❖ 指令集系统结构(ISA)
Applications
OS Compiler
Software layers of abstraction
➢操作对象：如何表示？可以表示多少？ ▪ 大多数是双值运算（如AB+C) ▪ 存在单值运算（如A~B)
➢指令格式：如何将这些内容编码成一致的格式？ ▪ 指令长度、字段、编码等问题
2
1.1 指令系统概述
❖机器指令的要素
➢ 操作码(Operation Code)：指明进行的何种操作（如 ADD, MOV，I/O）
❖存储器地址结构与计算
16位段基址 （2010H） 左移4位
20100H
16位段内偏移量 （0240H）
+
20位物理地址 （20340H）
OP
Des Add
Sur1 Add
Sur2 Add
OP
Des Add
Sur Add
OP
Add
OP
7
1.2 指令格式
❖操作码结构
➢固定长度操作码：操作码长度（占二进制位数）固定不变。 ▪ 硬件设计简单 ▪ 指令译码时间开销较小 ▪ 指令空间效率较低
➢可变长度操作码：操作码长度随指令地址数目的不同而不同。 ▪ 硬件设计相对复杂 ▪ 指令译码时间开销较大 ▪ 指令空间利用率较高
bits） ➢可执行程序（.EXE）的存储结构：代码段(Code Segment)，数
据段(Data Segment)，堆栈段(Stack Segment)，扩展数据段（ 可选） ➢命令程序（.COM）的存储结构：代码段，数据段和堆栈段必须是 同一个段。所以命令程序最大为64KB存储空间。
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2.1 8086/8088指令系统