微機(jī)原理求補(bǔ)指令實(shí)驗(yàn)報(bào)告

微機(jī)原理求補(bǔ)指令實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)旨在通過(guò)實(shí)際操作和觀察，深入理解微機(jī)原理中的求補(bǔ)指令的工作原理和執(zhí)行過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將能夠掌握求補(bǔ)指令的格式、操作碼和操作數(shù)的意義，并能夠分析求補(bǔ)指令在不同的數(shù)據(jù)格式下的執(zhí)行結(jié)果。此外，學(xué)生還將學(xué)習(xí)如何使用邏輯分析儀來(lái)觀察和分析指令的執(zhí)行過(guò)程，從而提高對(duì)微處理器內(nèi)部工作原理的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備硬件準(zhǔn)備一臺(tái)裝有微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。邏輯分析儀（如TektronixTLA602A）。相關(guān)實(shí)驗(yàn)手冊(cè)和參考資料。軟件準(zhǔn)備微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)軟件（如Motorola68000Simulator）。邏輯分析儀軟件（如TektronixTDS2014B）。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容求補(bǔ)指令概述求補(bǔ)指令是一種基本的算術(shù)指令，它的作用是對(duì)操作數(shù)進(jìn)行取反加1的操作，即得到操作數(shù)的補(bǔ)碼形式。在二進(jìn)制表示中，一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼是其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制表示取反加1。求補(bǔ)指令在計(jì)算機(jī)中用于各種算術(shù)運(yùn)算，特別是在涉及負(fù)數(shù)的情況下，因?yàn)檠a(bǔ)碼是計(jì)算機(jī)中表示負(fù)數(shù)的一種有效方式。實(shí)驗(yàn)步驟步驟1：設(shè)置實(shí)驗(yàn)環(huán)境打開(kāi)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)軟件和邏輯分析儀軟件。連接邏輯分析儀與計(jì)算機(jī)的正確接口，確保數(shù)據(jù)傳輸暢通。設(shè)置邏輯分析儀的采樣率和觸發(fā)條件，以捕獲求補(bǔ)指令的執(zhí)行過(guò)程。步驟2：觀察求補(bǔ)指令的執(zhí)行過(guò)程選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，其中包含求補(bǔ)指令。運(yùn)行程序，觀察邏輯分析儀上的波形圖，識(shí)別求補(bǔ)指令的執(zhí)行時(shí)刻。分析波形圖，確定求補(bǔ)指令的執(zhí)行順序和時(shí)序。步驟3：分析求補(bǔ)指令的執(zhí)行結(jié)果記錄求補(bǔ)指令執(zhí)行前后操作數(shù)的變化。檢查求補(bǔ)指令是否正確地得到了操作數(shù)的補(bǔ)碼形式。分析求補(bǔ)指令在不同數(shù)據(jù)格式（如定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)）下的執(zhí)行結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)求補(bǔ)指令的執(zhí)行過(guò)程如下：操作碼：代表要執(zhí)行的指令類(lèi)型，對(duì)于求補(bǔ)指令，操作碼通常是一個(gè)特定的二進(jìn)制代碼。操作數(shù)：求補(bǔ)指令的操作數(shù)是待求補(bǔ)的數(shù)值，可以是立即數(shù)、寄存器內(nèi)容或內(nèi)存地址。執(zhí)行階段：在取指周期，CPU從內(nèi)存中讀取指令并解碼；在執(zhí)行周期，CPU根據(jù)指令的內(nèi)容對(duì)操作數(shù)進(jìn)行取反加1的操作，得到補(bǔ)碼形式。結(jié)果驗(yàn)證：通過(guò)觀察邏輯分析儀上的波形圖和記錄的操作數(shù)變化，可以驗(yàn)證求補(bǔ)指令是否正確執(zhí)行。此外，我們還注意到，求補(bǔ)指令的執(zhí)行結(jié)果與操作數(shù)的數(shù)據(jù)格式密切相關(guān)。在定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中，求補(bǔ)指令直接對(duì)操作數(shù)進(jìn)行取反加1操作；而在浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中，求補(bǔ)指令需要對(duì)浮點(diǎn)數(shù)的各個(gè)部分（如階碼、尾數(shù)）分別進(jìn)行求補(bǔ)，然后再組合成新的浮點(diǎn)數(shù)。實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我們深入了解了求補(bǔ)指令的工作原理和執(zhí)行過(guò)程，掌握了求補(bǔ)指令在不同數(shù)據(jù)格式下的應(yīng)用。此外，我們還學(xué)習(xí)了如何使用邏輯分析儀來(lái)觀察和分析指令的執(zhí)行過(guò)程，這對(duì)于理解和分析微處理器的工作原理具有重要意義。在未來(lái)的學(xué)習(xí)和研究中，這些知識(shí)和技能將為我們進(jìn)一步探索計(jì)算機(jī)科學(xué)和微處理器技術(shù)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。#微機(jī)原理求補(bǔ)指令實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的目的是理解和掌握微機(jī)原理中的求補(bǔ)指令，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，加深對(duì)求補(bǔ)指令執(zhí)行過(guò)程和結(jié)果的認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)環(huán)境本實(shí)驗(yàn)在X86微機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行，使用MASM匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，編譯環(huán)境為MicrosoftVisualStudio2019。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容求補(bǔ)指令的概念求補(bǔ)指令是一種運(yùn)算指令，它的作用是對(duì)操作數(shù)進(jìn)行取反加1的操作，即將二進(jìn)制數(shù)中的每一位取反，然后加1。在二進(jìn)制中，取反加1等價(jià)于減去一個(gè)數(shù)本身，即求補(bǔ)。求補(bǔ)指令在計(jì)算機(jī)中用于實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算，因?yàn)闇p法可以通過(guò)取反加1來(lái)轉(zhuǎn)換成加法運(yùn)算，而加法是計(jì)算機(jī)中最為高效的運(yùn)算之一。實(shí)驗(yàn)步驟1.創(chuàng)建匯編程序使用MASM匯編語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的匯編程序，其中包含求補(bǔ)指令的操作。;求補(bǔ)指令實(shí)驗(yàn)

.386

.modelflat,stdcall

.code

mainproc

;設(shè)置源操作數(shù)

moveax,0xFFFFFFFF

;執(zhí)行求補(bǔ)指令

noteax

addeax,1

;檢查結(jié)果

movzxedx,al

movzxebx,ah

cmpedx,0

jneerror

cmpebx,0

jneerror

moveax,0x00000001

jmpexit

error:

moveax,0xFFFFFFFF

exit:

;退出程序

movesp,ebp

popebp

ret

mainendp

end2.編譯并運(yùn)行程序使用MicrosoftVisualStudio2019編譯上述匯編程序，確保程序能夠正確編譯并運(yùn)行。3.分析結(jié)果觀察程序的執(zhí)行結(jié)果，檢查求補(bǔ)指令是否正確執(zhí)行。在程序中，我們首先將EAX寄存器置為全1，然后執(zhí)行NOT指令對(duì)EAX進(jìn)行求補(bǔ)，接著執(zhí)行ADD指令將EAX加1。最后，我們將EAX寄存器的值與0進(jìn)行比較，以確保求補(bǔ)后的結(jié)果為全0。如果結(jié)果不是全0，則程序跳轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤處理部分，否則退出程序。實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)編譯和運(yùn)行程序，我們發(fā)現(xiàn)求補(bǔ)指令正確執(zhí)行，EAX寄存器中的全1數(shù)經(jīng)過(guò)求補(bǔ)和加1操作后變?yōu)槿?。這表明求補(bǔ)指令在X86微機(jī)平臺(tái)上工作正常。討論在實(shí)際應(yīng)用中，求補(bǔ)指令常用于實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。例如，如果我們需要計(jì)算0x10-0x05，我們可以將減法轉(zhuǎn)換為取反加1的形式：0x10+(0x05)。這樣，我們就可以使用加法指令來(lái)完成減法運(yùn)算，而求補(bǔ)指令則是這個(gè)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。此外，求補(bǔ)指令在密碼學(xué)和數(shù)據(jù)加密中也有廣泛應(yīng)用，特別是在處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)時(shí)，求補(bǔ)指令可以用來(lái)翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的每一位，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密和解密。結(jié)論通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，我們深入理解了求補(bǔ)指令的工作原理，并驗(yàn)證了它在X86微機(jī)平臺(tái)上的正確性。求補(bǔ)指令作為一種基本的運(yùn)算指令，在計(jì)算機(jī)科學(xué)和編程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。我們應(yīng)當(dāng)熟練掌握這一指令，以便在需要時(shí)能夠靈活運(yùn)用。參考文獻(xiàn)《微機(jī)原理與接口技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2010年。IntelCorporation.“Intel64andIA-32ArchitecturesSoftwareDeveloper’sManual.”Intel,2019.MicrosoftCorporation.“MicrosoftVisualStudio2019Documentation.”Microsoft,2019.#微機(jī)原理求補(bǔ)指令實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)旨在理解和掌握微機(jī)原理中的求補(bǔ)指令，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，加深對(duì)補(bǔ)碼運(yùn)算的理解，并能夠熟練運(yùn)用求補(bǔ)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)環(huán)境硬件環(huán)境：使用X86架構(gòu)的微型計(jì)算機(jī)，配備必要的開(kāi)發(fā)工具和調(diào)試設(shè)備。軟件環(huán)境：安裝好微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)所需的編譯環(huán)境、匯編器和調(diào)試器等軟件。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容補(bǔ)碼運(yùn)算原理補(bǔ)碼是計(jì)算機(jī)中用于表示有符號(hào)數(shù)的一種方法。對(duì)于有符號(hào)整數(shù)，補(bǔ)碼的數(shù)值部分和符號(hào)部分是分開(kāi)存儲(chǔ)的。數(shù)值部分使用二進(jìn)制補(bǔ)碼表示，符號(hào)部分使用最高位表示。補(bǔ)碼的表示使得加法和減法都可以使用相同的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了運(yùn)算過(guò)程。求補(bǔ)指令的使用在微機(jī)原理中，求補(bǔ)指令用于將一個(gè)有符號(hào)數(shù)轉(zhuǎn)換為它的補(bǔ)碼表示。例如，對(duì)于8位有符號(hào)整數(shù)，假設(shè)有一個(gè)數(shù)值為10的整數(shù)，它的二進(jìn)制表示為00001010。求補(bǔ)指令將會(huì)計(jì)算這個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼，即11110101。實(shí)驗(yàn)步驟打開(kāi)編譯環(huán)境，創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目。編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，包含求補(bǔ)指令的代碼。編譯并運(yùn)行程序，觀察求補(bǔ)指令的執(zhí)行結(jié)果。使用調(diào)試器單步執(zhí)行程序，觀察求補(bǔ)指令的工作過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)求補(bǔ)指令能夠正確地將一個(gè)有符號(hào)數(shù)轉(zhuǎn)換為它的補(bǔ)碼表示。在調(diào)試過(guò)程中，我們觀察到求補(bǔ)指令的工作原理是：將數(shù)值部分的每一位取反，然后在最高位加1。這樣的操作保證了補(bǔ)碼表示的正確性