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研究报告

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北京理工大学微机原理实验报告四

一、实验概述

1.实验目的

(1)本实验旨在使学生深入理解微机原理的基本概念和核心内容，掌握计算机硬件系统的基本工作原理，熟悉微处理器的结构、功能和指令系统。通过实际操作，使学生能够熟练使用汇编语言编写程序，实现对微机的基本操作，从而提高学生的动手能力和解决问题的能力。

(2)具体而言，实验目的包括：一是让学生掌握微机系统的基本组成，包括中央处理器、存储器、输入输出接口等；二是使学生了解微处理器的指令系统，包括指令格式、寻址方式、指令执行过程等；三是培养学生运用汇编语言进行程序设计的能力，通过编写简单的汇编程序，实现对微机的基本操作和功能扩展；四是提高学生对微机系统故障分析和处理的能力，通过实验过程中可能出现的问题，使学生学会分析问题和解决问题的方法。

(3)此外，本实验还旨在培养学生团队协作和沟通能力，通过分组实验和讨论，让学生学会与他人合作，共同完成实验任务。通过实验报告的撰写，提高学生的写作和表达能力。通过这一系列实验活动，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，为今后从事计算机相关领域的工作打下坚实的基础。

2.实验原理

(1)实验原理基于计算机硬件系统的工作原理，主要包括微处理器、存储器、输入输出接口等基本组成部分。微处理器作为计算机系统的核心，负责执行指令、处理数据和进行计算。其工作原理涉及指令的读取、译码、执行和结果存储等过程。存储器负责存储数据和程序，分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等类型。输入输出接口则负责计算机与外部设备之间的数据交换。

(2)微处理器的工作原理主要包括以下几个步骤：首先，通过地址总线将指令和数据的地址送入存储器；其次，通过数据总线将指令和数据从存储器读入微处理器；然后，微处理器对指令进行译码，确定指令的类型和操作数；接着，根据指令类型执行相应的操作，如算术运算、逻辑运算等；最后，将执行结果存回存储器或输出到外部设备。这一过程在微处理器的控制单元和运算单元的协同下完成。

(3)汇编语言是微处理器指令的符号表示，它将机器指令的代码转换为易于理解和记忆的符号。汇编语言程序编写完成后，需要通过汇编器将其转换为机器语言，才能被微处理器执行。汇编语言程序的基本结构包括数据段、代码段、堆栈段和附加段。数据段用于定义变量和常量，代码段包含程序的主要逻辑，堆栈段用于存储函数调用的参数和局部变量，附加段用于存储特殊用途的数据。通过汇编语言编程，可以实现对微机系统的底层操作和控制。

3.实验内容

(1)实验内容主要包括微机系统的基本操作和汇编语言程序设计。首先，学生需要熟悉微机系统的硬件组成，包括CPU、内存、I/O接口等，了解它们之间的连接方式和数据传输方式。接着，通过实际操作，学习如何通过汇编语言编写程序，实现对微机的基本操作，如数据输入、输出、存储、计算等。

(2)在汇编语言程序设计方面，实验将涉及以下几个方面：一是学习汇编语言的基本语法和指令系统，包括数据类型、寻址方式、控制转移等；二是编写简单的程序，实现数据的加、减、乘、除等基本运算；三是学习子程序的设计和调用，掌握函数参数的传递和局部变量的处理；四是学习中断处理程序的设计，了解中断的概念和作用。

(3)实验还将涉及微机系统的调试和优化。学生需要学会使用调试工具，如调试器等，对汇编语言程序进行调试，找出并修正程序中的错误。同时，通过优化程序，提高程序的执行效率和运行速度。此外，实验还要求学生对实验过程进行记录和分析，撰写实验报告，总结实验心得和体会。

二、实验环境

1.实验设备

(1)实验所需的设备包括一台或多台个人计算机，这些计算机应具备足够的性能以支持汇编语言程序的编写和调试。计算机应安装有操作系统的必威体育精装版版本，如Windows10或更高版本，以及用于汇编语言编程的软件环境，如MASM（MicrosoftMacroAssembler）或TASM（TurboAssembler）。此外，计算机应配备有标准的输入设备（键盘和鼠标）和输出设备（显示器）。

(2)实验过程中，学生需要使用汇编语言编程软件来编写和编译汇编代码。这些软件应提供汇编指令集、宏指令和调试工具，以便学生能够有效地进行程序开发。实验设备还应包括一个或多个微机原理实验平台，该平台通常包含一个微处理器模块、内存模块、输入输出接口模块和必要的连接线，用于实现汇编语言程序的实际运行和测试。

(3)为了确保实验的顺利进行，还需要以下辅助设备：电源供应器、逻辑分析仪、示波器等，这些设备可以帮助学生观察和测量微机系统的工作状态，验证程序的正确性和性能。此外，实验指导书、实验报告模板、实验数据记录表格等文档材料也是实验过程中不可或缺的设备，它们为学生提供了实验的背景知识、步骤指导和成