|
|
Архитектура ЭВМ. Архитектура эвм. Лабораторные работы|
Архитектура ЭВМ. Лабораторные работы.
Введение.
Д ля выполнения лабораторных работ будет использована программная модель ЭВМ, которая была разработана Жмакиным А.П.[1]. Эта модель позволяет реализовать доступ к различным элементам ЭВМ. На рис.1 представлено главное окно этой программы.
р
ис.1
Окно Процессор обеспечивает доступ ко всем регистрам и флагам процессора.
Программно-доступные регистры и флаги:
Acc – аккумулятор;
PC – счетчик адреса текущей команды;
SP – указатель стека;
RB – регистр базового адреса;
RA – регистр адреса, содержащий исполнительный адрес при косвенной адресации;
IR – входной регистр;
OR – выходной регистр;
I - флаг разрешения прерываний.
Системные регистры и флаги:
DR – регистр данных АЛУ, содержащий второй операнд;
MDR – регистр данных ОЗУ;
MAR – регистр адреса ОЗУ;
RDR – регистр данных блока РОН;
RAR – регистр адреса блока РОН;
CR – регистр команд, содержащий поля:
COP – код операции;
TA - тип адресации
ADR – адрес или непосредственный операнд.
Z – флаг нулевого значения Acc;
S – флаг отрицательного значения Acc;
OV – флаг переплнения
Кнопка R (Reset) устанавливает все регистры в начальное (нулевое) значение.
Окно Текст программы представляет собой окно текстового редактора, в котором можно редактировать тексты программ, загужать в него текстовые файлы и сохранять подготовленный текст в виде файла.
В этом окне присутствует кнопка Компилировать, которая запускает процедуру ассемблирования текста программы. При обнаружении синтаксических ошибок информация о них выводится в окно Сообщения.
Внимание! Откомпилированная программа размещается, начиная с адреса 000. Данные надо располагать в памяти так, чтобы они не пересекались с кодом программы.
Рис.2
Выполнение программы осуществляется нажатием на кнопку Пуск. На рис.2 представлены результаты выполнения программы сложения чисел 5 и 7, которые располагаются в ячейках памяти с адресами 070 и 071. Результат выполнения программы, число 12 записывается в ячейку ОП с адресом 072. Описание этой программы содержится в таблице 1.
Таблица1.
Адрес
|
Команда
|
Комментарий
|
000
|
rd 070
|
Загрузка в аккумулятор первого числа.
|
001
|
wr R1
|
Запись первого числа в регистр R1
|
002
|
rd 071
|
Загрузка в аккумулятор второго числа
|
003
|
add r1
|
Сложение чисел, результат в аккумуляторе
|
004
|
wr 072
|
Запись результата в ОЗУ
|
005
|
hlt
|
Стоп
|
Таблица 2. Система команд.
№п/п
|
Мнемокод
|
Название
|
00
|
NOP
|
Пустая операция
|
01
|
IN
|
Ввод
|
02
|
OUT
|
Вывод
|
03
|
RET
|
Возврат из подпрограммы
|
04
|
HLT
|
Стоп
|
05
|
JMP
|
Безусловный переход
|
06
|
JZ
|
Переход, если 0.
|
07
|
JNZ
|
Переход, если не 0
|
08
|
JS
|
Переход, если отрицательно
|
09
|
JNS
|
Переход, если положительно
|
10
|
JO
|
Переход, если переполнение
|
11
|
JNO
|
Переход, если нет переполнения
|
12
|
CALL
|
Вызов п/п
|
13
|
RD
|
Чтение (в аккумулятор)
|
14
|
WR
|
Запись (из аккумулятора)
|
15
|
ADD
|
Сложение
|
16
|
SUB
|
Вычитание
|
17
|
MUL
|
Умножение
|
18
|
DIV
|
Деление
|
19
|
ADI
|
Сложение с данными
|
20
|
SBI
|
Вычитание с данными
|
21
|
MULI
|
Умножение с данными
|
22
|
DIVI
|
Деление с данными
|
23
|
MOV
|
Пересылка R1← R2
|
Таблица 3. Типы адресации
Обозначение
|
Код
|
Тип адресации
|
Пример
|
|
0
|
Прямая (регистровая)
|
ADD 23 (ADD R3)
|
#
|
1
|
Непосредственная
|
ADD #33
|
@
|
2
|
Косвенная
|
ADD @33
|
@R
|
3
|
Косвенно - регистровая
|
ADD @R3
|
Задание 1.
Ввести в окно Текст программы, программу, представленную в таблице 1. Выполнить ее, проанализировать полученные результаты.
Лабораторная работа № 1. Архитектура ЭВМ и система команд
Задание
Ознакомиться с архитектурой ЭВМ.
Записать в ОЗУ "программу", состоящую из пяти команд — варианты задания выбрать из табл. 1. Команды разместить в последовательных ячейках памяти.
При необходимости установить начальное значение в устройство ввода IR.
Определить те программно-доступные объекты ЭВМ, которые будут изменяться при выполнении этих команд.
Выполнить в режиме Шаг введенную последовательность команд, фиксируя изменения значений объектов, определенных в п. 4, в таблице (см. форму табл. 10).
Если в программе образуется цикл, необходимо просмотреть не более двух повторений каждой команды, входящей в тело цикла.
Таблица 1. Варианты задания 1
№
|
IR
|
Команда 1
|
Команда 2
|
Команда 3
|
Команда 4
|
Команда 5
|
1
|
000007
|
IN
|
MUL #2
|
WR10
|
WR @10
|
JNS 001
|
2
|
Х
|
RD #17
|
SUB #9
|
WR16
|
WR@16
|
JNS 001
|
3
|
100029
|
IN
|
ADD #16
|
WR8
|
WR@8
|
JS 001
|
4
|
Х
|
RD #2
|
MUL #6
|
WR 11
|
WR @11
|
JNZ 00
|
5
|
000016
|
IN
|
WR8
|
DIV #4
|
WR @8
|
JMP 002
|
6
|
Х
|
RD #4
|
WR 11
|
RD @11
|
ADD #330
|
JS 000
|
7
|
000000
|
IN
|
WR9
|
RD @9
|
SUB#1
|
JS 001
|
8
|
Х
|
RD 14
|
SUB #8
|
WR 8
|
WR @8
|
JNZ 001
|
9
|
100005
|
IN
|
ADD #12
|
WR 10
|
WR @10
|
JS 004
|
10
|
Х
|
RD 4
|
ADD #15
|
WR 13
|
WR @13
|
JMP 001
|
11
|
000315
|
IN
|
SUB #308
|
WR11
|
WR @11
|
JMP 001
|
12
|
Х
|
RD #988
|
ADD #19
|
WR9
|
WR @9
|
JNZ 001
|
13
|
000017
|
IN
|
WR11
|
ADD 11
|
WR @11
|
JMP 002
|
14
|
Х
|
RD #5
|
MUL #9
|
WR10
|
WR @10
|
JNZ 001
|
Лабораторная работа №2. Вычисление арифметических выражений
Задание 1. Вычислить значение арифметического выражения:
(a + b) + (c – d)
Варианты заданий Таблица 5.
Вариант
|
a
|
b
|
c
|
d
|
|
4
|
12
|
14
|
2
|
|
5
|
6
|
9
|
7
|
|
2
|
10
|
3
|
5
|
|
3
|
7
|
2
|
1
|
|
4
|
10
|
12
|
10
|
|
2
|
8
|
6
|
3
|
|
8
|
3
|
9
|
4
|
|
1
|
7
|
8
|
6
|
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
5
|
4
|
3
|
2
|
Задание 2. Вычислить значение арифметического выражения
1
|
x2-5(x+7)+55 x=5
|
2
|
8(x-2)2-5x+10 x=7
|
3
|
250- x2+ 12x x=8
|
4
|
12(x2-7)2 x=6
|
5
|
2x2-7x+12 x=9
|
6
|
(x+6)2+120 x=6
|
7
|
x2+5(x+12) x=8
|
8
|
3x2-5(x+12)+10 x=5
|
9
|
(3x-7)2 +5x-12 x=7
|
10
|
5x2+6(x+5)-25 x=6
|
11
|
(x-3)2-12x+30 x=5
|
12
|
5x2+4(x+3)-25 x=9
|
.
Лабораторная работа №3. Программирование разветвляющихся процессов.
Для реализации алгоритмов, пути выполнения которых зависят от исходных данных, используются команды условной передачи управления. В качестве примера рассмотрим программу вычисления функции.
-
Y={
|
(x-11)2-125 при х>=16
|
x2+72x-680 при х<16
|
Адрес
|
Команда
|
Примечание
|
000
|
IN
|
Ввод х
|
001
|
WR 30
|
Запись х в ячейку 30
|
002
|
SUB #16
|
Сравнение х с границей (16)
|
003
|
JS 010
|
Переход по отрицательной разности
|
004
|
RD 30
|
Загрузка в аккумулятор х
|
005
|
SUB #11
|
Х-11
|
006
|
WR 31
|
Запись х -11 в ячейку 31
|
007
|
MUL 31
|
(х-11)2
|
008
|
SUB #125
|
(х-11)2-125
|
009
|
JMP 018
|
Переход на вывод результата
|
010
|
RD 30
|
Загрузка в аккумулятор х
|
011
|
MUL 30
|
Х2
|
012
|
WR 31
|
Запись Х2 в ячейку 31
|
013
|
RD 30
|
Загрузка в аккумулятор х
|
014
|
MUL #72
|
72*Х
|
015
|
ADD 31
|
Х2+72*Х
|
016
|
SUB 680
|
Х2+72*Х-680
|
017
|
OUT
|
Вывод результата в регистр OR
|
018
|
HLT
|
Стоп
|
Задание .
Разработать программу вычисления функции в соответствии с заданным вариантом.
1. Y={
|
x2-5(x+7)+55 x>=10
|
5. Y={
|
(3x-7)2 +5x-12 x>=10
|
15x-(x-5)2 x<10
|
3x2-12x x<10
|
2. Y={
|
250- x2+ 12x x>=10
|
6 Y={
|
5x2+6(x+5)-25 x>=10
|
12(x2-7)2 x<10
|
(x-3)2-12x+30 x<10
|
3. Y={
|
2x2-7x+12 x>=10
|
7. Y={
|
8(x-2)2-5x+10 x>=10
|
(x+6)2+120 x<10
|
5x2+4(x+3)-25 x<10
|
4. Y={
|
x2+5(x+12) x>=10
|
8. Y={
|
6(x+1)2-5x+12 x>=10
|
3x2-5(x+12)+10 x<10
|
2x2-9(x-3)+31 x<10
|
Лабораторная работа №4. Программирование циклических процессов.
Задание. Вычислить таблицу значений функции
1
|
x2-5(x+7)+55 x от 0 до 5 шаг 1
|
2
|
8(x-2)2-5x+10 x от 1 до 9 шаг 2
|
3
|
250- x2+ 12x x от 4 до 10 шаг 2
|
4
|
12(x2-7)2 x от 0 до 10 шаг 2
|
5
|
2x2-7x+12 x от 6 до 1 шаг -1
|
6
|
(x+6)2+120 x от 10 до 0 шаг -2
|
7
|
x2+5(x+12) x от 1 до 10 шаг 3
|
8
|
3x2-5(x+12)+10 x от 10 до 4 шаг -1
|
9
|
(3x-7)2 +5x-12 x от 2 до 10 шаг 2
|
10
|
5x2+6(x+5)-25 x от 9 до 1 шаг -1
|
11
|
(x-3)2-12x+30 x от 5 до 10 шаг 1
|
12
|
5x2+4(x+3)-25 x от 5 до 0 шаг -1
|
Лабораторная работа №5. Обработка массивов
При решении задач, связанных с обработкой массивов, возникает необходимость изменения исполнительного адреса при повторном выполнении некоторой последовательности команд.
Эта задача может быть решена путем использования косвенной адресации. В качестве примера рассмотрим программу суммирования последовательности чисел
Адрес
|
Команда
|
Примечание
|
000
|
rd #3
|
Загрузка в аккумулятор числа повторений цикла
|
001
|
wr r2
|
Запись числа повторений цикла в регистр R2
|
002
|
rd #070
|
Загрузка в аккумулятор адреса первого числа
|
003
|
wr r1
|
Запись адреса первого числа в регистр R1
|
004
|
rd #0
|
Загрузка в аккумулятор начального значения суммы S=0
|
005
|
wr r3
|
Запись начального значения суммы в регистр R3
|
006
|
m1:rd @r1
|
Загрузка в аккумулятор очередного числа
|
007
|
add r3
|
Добавление к текущей сумме очередного числа
|
008
|
wr r3
|
Запись текущего значения суммы в регистр R3
|
009
|
rd r1
|
Загрузка в аккумулятор адреса очередного числа
|
010
|
add #1
|
Увеличение на 1 адреса очередного числа
|
011
|
wr r1
|
Запись адреса очередного числа в регистр R1
|
012
|
rd r2
|
Загрузка в аккумулятор оставшегося числа повторений цикла
|
013
|
sub #1
|
Уменьшение на 1оставшегося числа повторений цикла
|
014
|
wr r2
|
Запись в R2 оставшегося числа повторений цикла
|
015
|
jnz m1
|
Проверка оставшегося числа повторений цикла(R2), и если R2<>0 переход на метку M1
|
016
|
rd r3
|
Загрузка в аккумулятор полученного значения суммы S
|
017
|
wr 080
|
Запись результата в ОЗУ
|
018
|
hlt
|
Стоп
|
Задание 1.
Вариант
|
Задание
|
1
|
Количество четных чисел
|
2
|
Значение и порядковый номер минимального числа
|
3
|
Сумму нечетных чисел
|
4
|
Значение и номер первого числа >10
|
5
|
Количество чисел <10
|
6
|
Сумму чисел >10
|
7
|
А1-А2+А3-А4+А5…….
|
8
|
Значение и порядковый номер максимального числа
|
Задание 2. Решить задачу из Задания 3 для обработки 2х массивов с использованием подпрограммы, с записью полученного результата в ячейку, следующую за последним элементом массива.
Литература.
Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ. СПБ.: БХВ - Петербург, 2006.-320с. |
|
|
Скачать 261 Kb.