Лабораторная работа №1 «Архитектура ЭВМ и система команд». Архитектура эвм и вычислительных систем

• Название: Архитектура эвм и вычислительных систем
• Анкор: Лабораторная работа №1 «Архитектура ЭВМ и система команд
• Дата: 15.10.2022
• Размер: 0.54 Mb.
• Имя файла: Лабораторная работа №1 «Архитектура ЭВМ и система команд».doc
• Тип: Лабораторная работа; #735656
• страница: 5 из 7

Федеральное агентство по культуре и кинематографии

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Сергиево-Посадский киновидеотехнический колледж»

Рассмотрено на

заседании предметной комиссии

«___» ____________________ 200__г.

Председатель предметной комиссии

_______________________________
Утверждено на заседании методического кабинета

«___» ____________________ 200__г.

Председатель методического кабинета

_________________________________

Лабораторная работа № 6
«Программирование внешних устройств»
По учебной дисциплине
«Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»
Выполнил:

Студент ____ курса

Группы_____

_______________________


Принял: преподаватель

_______________________
Сергиев Посад

2007 г

Целью этой лабораторной работы является изучение способов организации взаимодействия процессора и внешних устройств (ВУ) в составе ЭВМ.

Выше отмечалось, что связь процессора и ВУ может осуществляться в син­хронном или асинхронном режиме. Синхронный режим используется для ВУ, всегда готовых к обмену. В нашей модели такими ВУ являются дисплей и тоногенератор — процессор может обращаться к этим ВУ, не анализируя их состояние (правда дисплей блокирует прием данных после ввода 128 симво­лов, формируя флаг ошибки).

Асинхронный обмен предполагает анализ процессором состояния ВУ, которое определяет готовность ВУ выдать или принять данные или факт осуществле­ния некоторого события, контролируемого системой. К таким устройствам в нашей модели можно отнести клавиатуру и блок таймеров.

Анализ состояния ВУ может осуществляться процессором двумя способами:

□ в программно-управляемом режиме;

□ в режиме прерывания.

В первом случае предполагается программное обращение процессора к реги­стру состояния ВУ с последующим анализом значения соответствующего разряда слова состояния. Такое обращение следует предусмотреть в про­грамме с некоторой периодичностью, независимо от фактического наступле­ния контролируемого события (например, нажатие клавиши).

Во втором случае при возникновении контролируемого события ВУ формирует процессору запрос на прерывание программы, по которому процессор и осуществляет связь с ВУ.

9.6.1. Задание 6

Свой вариант задания (табл. 9.12) требуется выполнить двумя способами — сначала в режиме программного контроля, далее модифицировать программу таким образом, чтобы события обрабатывались в режиме прерывания про­граммы. Поскольку "фоновая" (основная) задача для этого случая в заданиях отсутствует, роль ее может сыграть "пустой цикл":

М: NOP

NOP

JMP М

№ варианта	Задание	Используемые ВУ	Пояснения
1	Ввод пятиразрядных чисел в ячейки ОЗУ	Клавиатура	Программа должна обеспечивать ввод последовательности ASCII-кодов деся­тичных цифр (не длиннее пяти), перекодировку в "8421", упаковку в десятичное число (первый введенный символ — старшая цифра) и размещение в ячейке ОЗУ. ASCII-коды не-цифр игнорировать
2	Программа ввода симво­лов с клавиатуры с вы­водом на дисплей	Клавиатура, дисплей, таймер	Очистка буфера клавиатуры после ввода 50 символов или каждые 10 с
3	Вывод на дисплей трех текстов, хранящихся в памяти, с задержкой	Дисплей, таймер	Первый текст выводится сразу при запуске программы, второй— через 15 с, третий — через 20 с после второго
№ варианта	Задание	Используемые ВУ	Пояснения
4	Вывод на дисплей одно­го из трех текстовых сообщений, в зависимо­сти от нажатой клавиши	Клавиатура, дисплей	<1>— вывод на дисплей первого текстового сообщения, <2>— второго, <3> — третьего, остальные символы — нет реакции
5	Выбирать из потока ASCII-кодов только циф­ры и выводить их на дисплей	Клавиатура, дисплей, тоногенератор	Вывод каждой цифры сопровождается коротким звуковым сигналом
6	Выводить на дисплей каждый введенный с клавиатуры символ, при­чем цифру выводить "в трех экземплярах"	Клавиатура, дисплей, тоногенератор	Вывод каждой цифры сопровождается троекратным звуковым сигналом
7	Селективный ввод сим­волов с клавиатуры	Клавиатура, дисплей	Все русские буквы, встречающиеся в строке ввода — в верхнюю часть экра­на дисплея (строки 1—4), все цифры — в нижнюю часть экрана (строки 5—8), остальные символы не выводить
8	Вывод содержимого заданного участка памя­ти на дисплей посим­вольно с заданным про­межутком времени меж­ду выводами символов	Дисплей, таймер	Остаток от деления на 256 трех младших разрядов ячейки памяти рассматривается как ASCII-код символа. Начальный адрес памяти, длина массива вывода и промежуток времени— параметры подпрограммы
9	Программа ввода симво­лов с клавиатуры с вы­водом на дисплей	Клавиатура, дисплей	Очистка буфера клавиатуры после ввода 35 символов

10	Выводить на дисплей каждый введенный с клавиатуры символ, причем заглавную русскую букву выводить "в двух экземплярах"	Клавиатура, дисплей, таймер	Очистка буфера клавиатуры после ввода 48 символов, очистка экрана каждые 15с
11	Вывод на дисплей содержимого группы ячеек памяти в числовой форме (адрес и длина группы — параметры подпрограммы)	Клавиатура, таймер	Содержимое ячейки распаковывается (с учетом знака), каждая цифра преобразуется в соответствующий ASCII-код и выдается на дисплей. При переходе к выводу содержимого очередной ячейки формируется задержка 10 с
12	Определить промежуток времени между двумя последовательными нажатиями клавиш		Результат выдается на OR. (Учитывая инерционность модели, нажатия не следует производить слишком быстро.)

9.6.2. Задания повышенной сложности

1. 
   Разработать программу-тест на скорость ввода символов с клавиатуры. По звуковому сигналу включается клавиатура и таймер на Т секунд. Можно начинать ввод символов, причем каждый символ отображается на дисплее, ведется подсчет количества введенных символов (после каждых 50 дается команда на очистку буфера клавиатуры, после 128 — очищается дисплей). Переполнение таймера выключает клавиатуру и включает сигнал завершения ввода (можно тон этого сигнала сопоставить с количеством введенных символов). Параметр Т вводится из IR. Результат S— средняя скорость ввода (символ/с) выдается на OR. Учитывая, что модель учебной ЭВМ оперирует только целыми числами, можно выдавать результат в формате S x 60 символов/мин.
   
2. 
   Разработать программу-тест на степень запоминания текста. Три различных вариантах текста выводятся последовательно на дисплей на Т1секунд с промежутками Т₂секунд. Далее эти тексты (то, что запомнилось) вводятся с клавиатуры (в режиме ввода строки) и программно сравниваются с исходными текстами. Выдается количество (процент) ошибок.
   
3. 
   Разработать программу-калькулятор. Осуществлять ввод из буфера клавиатуры последовательности цифр, упаковку. Разделители — знаки бинарных арифметических операций и =. Результат переводится в ASCII-коды и выводится на дисплей.
   

9.6.3. Порядок выполнения работы

1. 
   Запустить программную модель учебной ЭВМ и подключить к ней опре­деленные в задании внешние устройства (меню Внешние устройства | Менеджер ВУ).
   
2. 
   Написать и отладить программу, предусмотренную заданием, с использо­ванием программного анализа флагов готовности ВУ. Продемонстриро­вать работающую программу преподавателю.
   
3. 
   Изменить отлаженную в п. 2 программу таким образом, чтобы процессор реагировал на готовность ВУ с помощью подсистемы прерывания. Проде­монстрировать работу измененной программы преподавателю.
   

9.6.4. Содержание отчета

1. 
   Текст программы с программным анализом флагов готовности ВУ.
   
2. 
   Текст программы с обработчиком прерывания.
   

9.6.5. Контрольные вопросы

1. 
   При каких условиях устанавливается и сбрасывается флаг готовности кла­виатуры Rd?
   
2. 
   Возможно ли в блоке таймеров организовать работу всех трех таймеров с разной тактовой частотой?
   
3. 
   Как при получении запроса на прерывание от блока таймеров определить номер таймера, достигшего состояния 99 999 (00 000)?
   
4. 
   Какой текст окажется на экране дисплея, если после нажатия в окне обо­зревателя дисплея кнопки Очистить и загрузки по адресу CR (11) кон­станты #10 вывести по адресу DR (10) последовательно пять ASCII-кодов русских букв А, Б, В, Г, Д?
   
5. 
   В какой области памяти модели ЭВМ могут располагаться программы — обработчики прерываний?
   
6. 
   Какие изменения в работе отлаженной вами второй программы произойдут, если завершить обработчик прерываний командой ret, а не iret?
   

Федеральное агентство по культуре и кинематографии

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Сергиево-Посадский киновидеотехнический колледж»

Рассмотрено на

заседании предметной комиссии

«___» ____________________ 200__г.

Председатель предметной комиссии

_______________________________
Утверждено на заседании методического кабинета

«___» ____________________ 200__г.

Председатель методического кабинета

_________________________________

Лабораторная работа № 7
«Принципы работы кэш-памяти»
По учебной дисциплине
«Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»
Выполнил:

Студент ____ курса

Группы_____

_______________________


Принял: преподаватель

_______________________
Сергиев Посад

2007 г

В разд. 8.8 данной книги описаны некоторые алгоритмы замещения строк кэш-памяти. Цель настоящей лабораторной работы — проверить работу различных алгоритмов замещения при различных режимах записи.

9.7.1. Задание 7

В качестве задания предлагается некоторая короткая "программа" (табл. 9.14), которую необходимо выполнить с подключенной кэш-памятью (размером 4 и 8 ячеек) в шаговом режиме для следующих двух вариантов алгоритмов заме­щения (табл. 9.13).

Таблица 9.13. Пояснения к вариантам задания 7

Номера вариантов	Режим записи	Алгоритм замещения
1,7,11	Сквозная	СЗ, без учета бита записи
	Обратная	О, с учетом бита записи
2, 5, 9	Сквозная	БИ, без учета бита записи
	Обратная	О, с учетом бита записи
3,6,12	Сквозная	О, без учета бита записи
	Обратная	СЗ, с учетом бита записи
4, 8, 10	Сквозная	БИ, без учета бита записи
	Обратная	БИ, с учетом бита записи