8086清零程序實驗報告

㈠ 微機原理及應用實驗報告

微機原理及應用實驗報告如下：

實驗一程序調試實驗序次結構程序設計

實驗目的：

1、學習及掌握匯編語言源程序的基本結構，明確程序中各段的功能和相互之間的關系。

2、熟練掌握在計算機上建立、匯編、連接、調試及運行程序的方法。

3、熟悉和掌握調試常用命令的使用

二、實驗要求：

1、上機前，要認真閱讀前言和課真相關章節

2、上機前，畫好流程圖，編寫好程序

3、上機時，注意出現的錯誤，記錄下出錯信息，翻譯之

4、完成好實驗報告

一個完整的微型計算機系統包括硬體系統和軟體系統兩大部分。硬體系統由運算器、控制器、存儲器含內存、外存和緩存、各種輸入輸出設備組成，採用「指令驅動」方式工作。

軟體系統可分為系統軟體和應用軟體。系統軟體是指管理、監控和維護計算機資源包括硬體和軟體的軟體。它主要包括：操作系統、各種語言處理程序、資料庫管理系統以及各種工具軟體等。

其中操作系統是系統軟體的核心，用戶只有通過操作系統才能完成對計算機的各種操作。應用軟體是為某種應用目的而編制的計算機程序，如文字處理軟體、圖形圖像處理軟體、網路通信軟體、財務管理軟體、CAD軟體、各種程序包等。

㈡ 什麼是馮諾·依曼結構

馮·諾依曼結構也稱普林斯頓結構，是一種將程序指令存儲器和數據存儲器合並在一起的存儲器結構。程序指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置，因此程序指令和數據的寬度相同，如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數據都是16位寬。

結構介紹：

說到計算機的發展，就不能不提到美國科學家馮·諾依曼。從20世紀初，物理學和電子學科學家們就在爭論製造可以進行數值計算的機器應該採用什麼樣的結構。人們被十進制這個人類習慣的計數方法所困擾。所以，那時以研製模擬計算機的呼聲更為響亮和有力。20世紀30年代中期，美國科學家馮·諾依曼大膽的提出：拋棄十進制，採用二進製作為數字計算叢攔機的數制基礎。同時，他還說預先編制計算程序，然後由計算機來按照人們事前制定的計算順序來執行數值計算工作。

人們把馮·諾依曼的這個理論稱為馮·諾依曼體系結構。從EDVAC到當前最先進的計算機都採用的是馮諾依曼體系結構。所以馮·諾依曼是當之無愧的數字計算機之父。

人們把利用這種概念和原理設計的電子計算機系統統稱為「馮.諾曼型結構」計算機。馮.諾曼結構的處理器使用同一個存儲器，經由同一個匯流排傳輸。

內容

特點

馮.諾依曼結構處理器具有以下幾個特點：

1：必須有一個存儲器；

2：必須有一個控制器；

3：必須有一個運算器，用於完成算術運算和邏輯運算；

4：必須有輸入設備和輸出設備，用於進行人機通信。

:另外，程序和數據統一存儲並在程序控制下自動工作

功能

根據馮·諾依曼體系結構構成的計算機，必須具有如下功能：

把需要的程序和數據送至計算機中。

必須具有長期記憶程序、數據、中間結果及最終運算結果的能力。

能夠完成各種算術、邏輯運算和數據傳送等數據加蠢鄭舉工處理的能力。

能夠按照要求將處理結果輸出給用戶。

為了完成上述的功能，計算機必須具備五大基本組成部件，

包括：

輸入數據和程序的輸入設備；

記憶程序和數據的存儲器；

完成數據加工處理的運算器；

控製程序執行的控制器；

輸出處理結果的輸出設備。

瓶頸

將CPU與內存分開並非十全十美，反而會導致所謂的馮·諾伊曼瓶頸（von Neumann bottleneck）：在CPU與內存之間的流量（資料傳輸率）與內存的容量相比起來相當小，在現代電腦中，流量與CPU的工作效率相比之下非常小，在某些情況下（當CPU需要在巨大的資料上執行一些簡單指令時），資料流量就成了整體效率非常嚴重的限制。CPU將會在資料輸入或輸出內存時閑置。由於CPU速度以及內存容量的成長速率遠大於雙方之間的流量，因此瓶頸問題越來越嚴重。而馮·諾伊曼瓶頸是約翰·巴科斯在1977年ACM圖靈獎得獎致詞時第一次出現，根據巴科斯所言：

「……確實有一個變更儲存裝置的方法，比藉由馮·諾伊曼瓶頸流通大量資料更為先進。瓶頸這詞不僅是對於問題本身資料流量的敘述，更重要地，也是個使我們的思考方法局限在『一次一字元』模式的智能瓶頸。它使我們怯於思考更廣泛的概念。因此編程成為一種計劃與詳述通過馮·諾伊曼瓶頸的字元資料流，且大部分的問題不在於資料的特徵，而是如何找出資料。」

在CPU與內存間的快取內存抒解了馮·諾伊曼瓶頸的效能問題。另外，分支預測（branch predictor）演算法的建立也幫助緩和了此問題。巴科斯在1977年論述的「智能瓶頸」已改變甚多。且巴科斯對於此問題的解決方案並沒有造成明顯影響。現代的函數式編程以及面向對象編程已較少執行如早期Fortran一般會「將大量數值從內存搬入搬出的操作」，但平心而論，這些操作的確佔用電腦大部分的執行時間。

中央處理器的體系架構可以分為：馮·諾依曼結構和哈佛結構

結構

使用馮·諾伊曼結構的中央處理器和微控制器有很多。除了上面提到的英特爾公司的8086，英特爾公司的其他中央處理器、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS處理器也採用了馮·諾依曼結構。

1945年，馮·諾依曼首先提帶碧出了「存儲程序」的概念和二進制原理，後來，人們把利用這種概念和原理設計的電子計算機系統統稱為「馮·諾依曼型結構」計算機。馮·諾依曼結構的處理器使用同一個存儲器，經由同一個匯流排傳輸。

馮·諾曼結構處理器具有以下幾個特點：必須有一個存儲器；必須有一個控制器；必須有一個運算器，用於完成算術運算和邏輯運算；必須有輸入和輸出設備，用於進行人機通信。

哈佛結構

哈佛結構是一種將程序指令存儲和數據存儲分開的存儲器結構。中央處理器首先到程序指令存儲器中讀取程序指令內容，解碼後得到數據地址，再到相應的數據存儲器中讀取數據，並進行下一步的操作（通常是執行）。程序指令存儲和數據存儲分開，可以使指令和數據有不同的數據寬度，如Microchip公司的PIC16晶元的程序指令是14位寬度，而數據是8位寬度。

哈佛結構的微處理器通常具有較高的執行效率。其程序指令和數據指令分開組織和存儲的，執行時可以預先讀取下一條指令。使用哈佛結構的中央處理器和微控制器有很多，除了上面提到的Microchip公司的PIC系列晶元，還有摩托羅拉公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11。

哈佛結構是指程序和數據空間獨立的體系結構，目的是為了減輕程序運行時的訪存瓶頸。

例如最常見的卷積運算中, 一條指令同時取兩個操作數, 在流水線處理時, 同時還有一個取指操作,如果程序和數據通過一條匯流排訪問,取指和取數必會產生沖突，而這對大運算量的循環的執行效率是很不利的。哈佛結構能基本上解決取指和取數的沖突問題。而對另一個操作數的訪問，就只能採用Enhanced哈佛結構了，例如像TI那樣，數據區再split，並多一組匯流排。或向AD那樣，採用指令cache，指令區可存放一部分數據。

在DSP演算法中，最大量的工作之一是與存儲器交換信息，這其中包括作為輸入信號的采樣數據、濾波器系數和程序指令。例如，如果將保存在存儲器中的2個數相乘，就需要從存儲器中取3個二進制數，即2個要乘的數和1個描述如何去做的程序指令。DSP內部一般採用的是哈佛結構，它在片內至少有4套匯流排：程序的數據匯流排，程序的地址匯流排，數據的數據匯流排和數據的地址匯流排。這種分離的程序匯流排和數據匯流排，可允許同時獲取指令字(來自程序存儲器)和操作數(來自數據存儲器)，而互不幹擾。這意味著在一個機器周期內可以同時准備好指令和操作數。有的DSP晶元內部還包含有其他匯流排，如DMA匯流排等，可實現單周期內完成更多的工作。這種多匯流排結構就好像在DSP內部架起了四通八達的高速公路，保障運算單元及時地取到需要的數據，提高運算速度。因此，對DSP來說，內部匯流排是個資源，匯流排越多，可以完成的功能就越復雜。超級哈佛結構(superHarvard architecture，縮寫為SHARC)，它在哈佛結構上增加了指令cache(緩存)和專用的I/O控制器。

哈佛結構處理器有兩個明顯的特點：使用兩個獨立的存儲器模塊，分別存儲指令和數據，每個存儲模塊都不允許指令和數據並存；使用獨立的兩條匯流排，分別作為CPU與每個存儲器之間的專用通信路徑，而這兩條匯流排之間毫無關聯。

改進的哈佛結構，其結構特點為：以便實現並行處理；具有一條獨立的地址匯流排和一條獨立的數據匯流排，利用公用地址匯流排訪問兩個存儲模塊（程序存儲模塊和數據存儲模塊），公用數據匯流排則被用來完成程序存儲模塊或數據存儲模塊與CPU之間的數據傳輸。