川大16年计算机综合实践报告.doc

四川外语学院成都学院学生实习鉴定表

四川大学网络教育学院

计算机综合实践

校外学习中心： 宜宾职业技术学院
学 生 姓 名：
专 业： 电气工程及其自动化
层 次： 专升本
年 级： 2015
学 号： 42001
实 践 时 间： 2016.7.7

实验一 DEBUG调试工具熟悉、使用

实验

目的

1. 了解并逐步熟悉汇编语言的编辑方法及特点.
2. 复习8088汇编语言的段结构、常用的指令与伪指令、存储空间的分配等。
3. 掌握汇编语言的编辑、汇编及连接的过程。
4. 了解并逐步掌握运用DEBUG进行调试汇编语言程序。
5. 借助DEBUG调试工具来发现汇编语言程序的错误所在并加以改正。

实验

内容
1、 进入DEBUG
　　方法1：在Windows开始菜单中单击运行命令，直接在运行对话框中输入"DEBUG"
    方法2：在运行对话框中输入"CMD"启动DOS命令窗口后输入"DEBUG"
    方法3：在程序、附件、命令提示符，启动DOS命令窗口后输入"DEBUG"
2、DEBUG命令格式
DEBUG的每个命令都是一个字母，后跟一个或多个参数。下面对DEBUG命令作几点说明。
·字母不分大小写。
·只使用16进制数，且不能带后缀H。
·以空格或逗号作为命令各项之间的分隔符。分隔符只在两个数值之间是必须的。
·可以用Ctrl-C或Ctrl-Break终止命令的执行。
·若输入的命令有语法错误，则提示“Error”,并用“^”指出错误位置。
3、 常用的Debug功能
用Debug的R命令查看、改变CPU寄存器的内容；
用Debug的D命令查看内存中的内容；
用Debug的E命令改写内存中的内容；
用Debug的U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令；
用Debug的T命令执行一条机器指令
用Debug的A命令以汇编指令的格式在内存中写了一条机器指令

4、 用Debug的R命令查看、改变CPU寄存器的内容；
    R命令用来显示和修改寄存器的值，包括以下两种格式。
（1） R
    显示所有寄存器和8个标志位的值，并反汇编CS:IP所指的指令。
（2） R<寄存器名>
    显示指定寄存器的值，并等待用户键入新的值，按回车键结束R命令。

5、 用Debug的D命令查看内存中的内容；
    D命令可以查看内存中的内容，D命令的格式较多，只介绍本次实验中用到的格式，8086/8088CPU能够访问1M内容，D命令可以显示0000:0000H-FFFF:FFFFH中的任何一个单元的内存
如果想知道内存10000H处的内容，可以用"d 段地址：偏移地址"的格式来查看，如输入
   -d 1000:0
　使用 d 1000:9查看1000:9处的内容。
  使用 d 1000:0 9查看1000:0-1000:9的内容
  一进入Debug，可直接使用D命令直接查看，将列出Debug预设的地址处的内容
6、 用Debug的E命令改写内存中的内容； 
    使用"e 起始地址 数据  数据 数据..."的格式来进行
    如将内存1000:0-1000:9单元中的内容分别写为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
    -e 1000:0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    也可以采用提问方式一个一个修改内存中的内容，如
    输入e 1000:0，按Enter键 输入修改的数据，再按空格键输入下一个要修改的数据，最后Enter键结束操作。
    输入字符串的格式：如-e 1000:10 1 'a' 2 "c++" 3 "IBM"将输入1 a 2 c++ 3 IBM到相应单元
    向内容中写入机器码，如 b80100 (代表 mov ax, 0001), b90200(代表 mov cx, 002), 01c8(代表 add ax, cx)，那么输入-e 1000:0 b8 01 00 b9 02 00 01 c8就将该程序输入内容1000:0处，然后使用u命令-u 1000:0可以将内存单元中的内容翻译成汇编指令。如果要执行该程序，首先用r命令将cs修改成1000，ip修改成0，再执行t命令，单步执行程序。执行T命令时，CPU执行CS:IP执行的指令并将IP加1.
7、 用Debug的A命令以汇编指令的形式在内存中写了机器指令
     示例：用A命令，输入下列程序并运行
     -a 1000:0
      mov ax, 1
      mov bx, 2
      mov cx, 3
      add ax, bx
      add ax, cx
      add ax, ax
      直接按Enter键结果输入。用r命令将cs修改成1000，ip修改成0，再执行t命令，单步执行程序。执行T命令时，CPU执行CS:IP执行的指令并将IP加1.

实验二 设计汇编语言程序

实验

目的

字符串统计程序设计
双字乘法程序设计

实验

内容
1． 字符串统计。
在数据段中建立一个缓冲区BUFFER，变量VER，编程使得程序具有如下功能：从键盘输入一个子字符串存入VER，从键盘输入包含一个或几个子字符串的字符串存入BUFFER。统计BUFFER中的字符串含有多少个子字符串以及每个子字符串的位置。
2． 双字乘法程序。
设计一个程序实现32位带符号双精度数乘法运算。由于只有8位和16位的乘法指令。因此32位乘法运算是不能直接用指令实现的。但可以用16位乘法指令，通过 4次想乘然后把部分积想加。对于带符号数，可以先根据绝对值求得积。然后判断积的符号，若积为负数，应将其用补码表示。

一、 程序设计
1、字符串统计程序设计
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
char a;int b=0,c=0,d=0,e=0,f=0;
cout<<"请输入一行任意字符:";
a=cin.get();
while(a!='\n')
{
if(a<0||a>=128)
b++;
else if(a>='a'&&a<='z'||a>='A'&&a<='Z')
c++;
else if(a==' ')
d++;
else if(a>='0'&&a<='9')
e++;
else f++;
a=cin.get();
}

cout<<"总共有"<<b/2+c+d+e+f<<"个字符:"<<endl;
cout<<"中文"<<"\t"<<"英文"<<"\t"<<"空格"<<"\t"<<"数字"<<"\t"<<"其他"<<endl;
cout<<b/2<<"\t"<<c<<"\t"<<d<<"\t"<<e<<"\t"<<f<<endl;

return 0;
}
分别统计出英文字母，空格，数字和其他字符的个数。

2、双字乘法程序设计
data segment
x dw 1,2;被乘数
y dw 3,4;乘数
z dw 4 dup (?);积
data ends
code segment
assume ds:data,cs:code
start:
mov ax,data
mov ds,ax
mov ax,x
mul y
mov z,ax
mov z+2,dx
mov ax,x+2
mul y
mov z+4,ax
mov z+6,dx
mov ax,x
mul y+2
add z+4,ax
adc z+6,dx
mov ax,x+2
mul y+2
adc z+8,ax
adc z+10,dx
adc z+12,0
mov ax,4c00h
int 21h
code ends
end start

实验三 8253定时器/计数器接口与数字电子琴

实验

目的

改变定时器2的计数值来改变声音频率，通过编程来获得声调（频率）和节奏（延时长短），使计算机演奏出乐曲来。

实验

内容
设计程序让微机演奏一段简单乐曲
利用DOS的键盘管理功能。将微机变为一个具有简单功能的电子琴（选作）。
算法

与流

程图

硬件设计
利用实验板上的8253计数/定时器和8255并行接口，定时器8253利用工作方式3产生一定频率信号，通过可编程的并行外围接口芯片8255控制频率信号的通断。
8255的A口设置为输出，8255的A口的低两位用来控制扬声器驱动，当输出端口的PA0位为“1”或为“0”时，将使控制驱动器的与门电路接通或关闭，使8253所发出的音频信号能到达驱动器或被阻断。这样通过控制PA0的变化，可使扬声器接通和断开，控制扬声器是否能发出声音。此外，通过控制PA0的通断时间，就能发出不同的音长。8255的PA1位为“1”时，控制8253定时器产生驱动扬声器发声的音频信号，该位为“0”则不发信号。8253有三个定时器，分为0号、1号和2号定时器，驱动扬声器的是0号定时器，该定时器工作在方式3，是一个频率发生器，它负责向扬声器发送指定频率的脉冲信号。当8255的PA0和PA1都为1时，8253发出指定频率的声音信号的前提下，声音信号通过与门到达驱动器驱动扬声器发声。
硬件原理图如图1所示：
8253
计数器
与门
扬声器驱动
扬声器
8255 PA0
8255 PA1
门控
控制喇叭
Q0

图1 硬件原理图
扬声器驱动电路如图2所示。

图2 扬声器驱动电路
软件设计
系统要求实现2个功能，电子琴和音乐盒的功能。两者发声的方法一样，只是一个数据是从键盘读取的，另一个是已经保存好的数据。首先我们可以用一个子程序实现单个音调的产生，对8253输入不同的计数初值生成不同频率的波形，然后延时一段时间。电子琴程序主要是读取键盘按键，根据键值产生不同的音调即可。而乐曲的播放先将乐曲的音符编码表和节拍编码表建立好的，然后在播放时读取数据。
1. 单音调子程序SOUND
单音调子程序的调用前需要进行以下几个方面工作：
1）确定相应的音调所对应的频率，查表可以得到，再由频率得到对应的8253计数初值。
2）确定音长，即一个音符所持续的时间。
在单音调子程序中实现发出一个音符的声音，持续所需的时间，流程图如图3所示：
读取8253计数初值和音长
8253置初值
开启与门和8253GATE
延时
关闭与门和8253GATE
返回

图3 单音调子程序流程图
2．音乐盒程序
音乐盒的乐曲播放程序中需要有两组数据支持：一组是频率数据，一组是节拍时间数据。音符的频率可以通过简谱从频率表中查得。节拍时间就是音符的持续时间，取决于乐曲的速度和每个音符的节拍数据。如4/4（四四拍）中，每小节包括4拍，全音符持续4拍，二分音符持续2拍，四分音符持续一拍，八分音符持续半拍等。
有了音调与频率和时间的关系后，就可以按照乐曲的曲谱将每个音符的频率和持续的时间定义成两组数据表，然后编程依次取出表中的频率值和节拍值，调用单音调子程序就可依次产生各个音调，播放出乐曲。
在程序中存储几个乐曲数据，根据音乐盒子菜单选择相应的乐曲演奏，读取对应的数据输出。
乐曲《两只老虎》的简谱如下：
两只老虎
1=C 4/4
1 2 3 1 | 1 2 3 1 | 3 4 5 - |
3 4 5 - | 3 1 | 3 1 |
2 5 1 - | 2 5 1 - |

对应的频率数据表Freq、节拍数据表Time如下：
TWOTIGERS_FRE DW 2 DUP(524,588,660,524,0) ；乐曲的频率表
DW 2 DUP(660,698,784,0)
DW 2 DUP(784,880,784,698,660,524,0)
DW 2 DUP(588,392,524,0),1

TWOTIGERS_TIME DW 10 DUP(100),200,100,100,200 ；乐曲的时间表
DW 2 DUP(50,50,50,50,100,100)
DW 2 DUP(100,100,200)
outb_p(0x34,0x43);
outb_p(LATCH&0xff,0x40);
outb_p(LATCH>>8,0x40);
outb(inb_p (0x21) & ~0x01, 0x21); //允许接收定时器中断
}
void do_timer(void)
{
这是定时器主程序，用于每隔一段时间后进行某些操作
}
[8253.asm]:
//以下是nasm格式的汇编代码，这个中断处理函数必须用汇编
timer_interrupt:
push gs
push fs
push es
push ds
push ebp
push edi
push esi
push edx
push ecx
push ebx
push eax
;如果你不在操作系统下使用，以下三行必须删除,否则必须把0x10更改为内核段选择符
mov eax,0x10
mov ds,ax
mov es,ax
mov al,0x20
out 0xa0,al ;发送EOI
out 0x20,al
call do_timer
pop ebx
pop ecx
pop edx
pop esi
pop edi
pop ebp
pop ds
pop es
pop fs
pop gs
xor eax,eax
iretd

实验体会
本次微机实验课程设计，使我对微机软硬件结合有了进一步的了解。原来并不太清楚是什么意思，一直都很模糊，听课本也是很迷茫；而之前的那些单元实验，也没有都做好。之前做的实验，由于大部分是验证性的，所以就很被动地去做，甚至并没有想为什么要那样连电路，内部的代码更没有认真看。这次课程设计，因为要自己去设计整个过程，所以就不得不去了解学习自己原来并没有真正弄懂的东西。比如一些程序的代码的意思，汇编语言的逻辑，比如一些芯片的用途。使我对前面所做的实验有了原理性的了解，回头看一些实验，也知其然其所以然了。同时对课本上讲的一些内容，不再像以前那样觉得抽象，通过这次设计，有了具体的理解。
同时，我也知道了设计一个项目，应该如何下手。应该先对项目要求有个全面的了解，知道要做什么，然后根据要求所要涉及到的知识我们要主动去摄取，结合自己已学过的，再对整体框架有个感知，心里有数后，进行设计。设计时用流程图，这很重要，这样整个思路就很清晰，而且是按照软硬件语言的逻辑顺序进行，就很方便。设计过程可以分模块，不要一开始就想把所有的功能都实现了，应该一个模块一个模块地实现，再总的连起来，实现最后的总模块。在每个模块设计时，尽量想到比较简单的设计，简化编程和电路，也可少出错。对微机是这样，对其他的像数字系统设计，也是一样的。
因此，我也觉得微机实验的这种形式的课程设计是很好也很有必要的。对我们对微机实验的理解有很大帮助。

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