- Теоретическая часть Описание архитектуры учебной ЭВМ Структура ЭВМ
- Представление данных в модели
- 4. Состояния и режимы работы ЭВМ
- Останов
- Режим микрокоманд
- Программно-доступные регистры и флаги
- Системные регистры и флаги
- Процессор
- Reset
- Окно Память Окно Память
- Сохранить, Загрузить, Перейти к, Вставить , Убрать. Команды Сохранить, Загрузить
- Перейти к
- Окно Текст программы Окно Текст программы
- Файл: Новая
- Сохранить
- Компилировать
- Программа
- Точка останова
- Текст программы
- Начальный адрес
Практическая работа_последов. Практическая работа Тема Построение последовательности машинных операций для реализации простых вычислений
 Скачать 336.5 Kb.
|
Практическая работа № 5. |
0 |
1 2 3 4 5 |
знак |
Десятичные цифры |
Рис.2 Форматы десятичных данных
Старший разряд слова данных используется для кодирования знака: плюс (+) изображается как О, минус (-) - как 1. Если результат арифметической операции выходит за пределы указанного диапазона, то говорят, что произошло переполнение разрядной сетки. АЛУ в этом случае вырабатывает сигнал переполнения ОV = 1. Результатом операции деления является целая часть частного. Деление на ноль вызывает переполнение
Система команд
При рассмотрении системы команд ЭВМ обычно анализируют три аспекта: форматы, способы адресации и систему операций.
1. Форматы команд
Большинство команд учебной ЭВМ являются одноадресными или безадресными, длиной в одно машинное слово (6 разрядов). Исключение оставляют двухсловные команды с непосредственной адресацией и команда MOV, являющаяся двухадресной.
В форматах команд выделяется три поля:
два старших разряда [0:1] определяют код операции СОР;
разряд 2 может определять тип адресации (в одном случае (формат 5а) он определяет номер регистра);
разряды [3:5] могут определять прямой или косвенный адрес памяти, номер регистра (В команде MOV номера двух регистров), адрес перехода или короткий непосредственный операнд. В двухсловных командах непосредственный операнд занимает поле [6: 11].
Полный список форматов команд показан на рис.3, где приняты следующие обозначения:
СОР - код операции;
ADR - адрес операнда в памяти;
ADС - адрес перехода;
I - непосредственный операнд;
R, Rl, R2 - номер регистра;
TА - тип адресации;
X-разряд не используется.
Номер формата |
0 1 |
2 |
3 4 5 |
||
1 |
СОР |
Х |
Х Х Х |
||
2 |
СОР |
ТА |
ADR |
||
3 |
СОР |
ТА |
Х Х R |
||
3а |
СОР |
ТА |
X R1 R2 |
6 |
6 11 |
4 |
СОР |
Х |
Х Х Х |
1 |
I |
5 |
СОР |
Х |
ADC |
||
5а |
СОР |
R |
ADC |
Рис. 3. Форматы команд учебной программы.
Способы адресации
В ЭВМ принято различать пять основных способов адресации: прямая, косвенная, непосредственная, относительная, безадресная.
Каждый способ имеет разновидности. В модели учебной ЭВМ реализованы семь способов в адресации, приведенные в табл1.
Таблица 1. Адресация в командах учебной ЭВМ.
Код ТА |
Тип адресации |
Исполнительный адрес |
0 |
Прямая (регистровая) |
ADR(R) |
1 |
Непосредственная |
- |
2 |
Косвенная |
ОЗУ(ADR)[З:5] |
3 |
Относительная |
ADR+RВ |
4 |
Косвенно-регистровая |
РОН(R)[З:5] |
5 |
Индексная с постинкрементом |
РОН(R)[З:5], R:= R + I |
6 |
Индексная с преддекрементом |
R:= R -1, РОН(R)[З :5] |
3.3. Система операций
Система команд учебной ЭВМ включает команды следующих классов:
арифметико-логические и специальные: сложение, вычитание, умножение, деление;
пересылки и загрузки: чтение, запись, пересылка (из регистра в регистр), помещение в стек, извлечение из стека, загрузка указателя стека, загрузка базового регистра;
ввода/вывода: ввод, вывод;
передачи управления: безусловный и шесть условных переходов, вызов подпрограммы, возврат из подпрограммы, цикл, программное прерывание, возврат из прерывания.
системные: пустая операция, разрешить прерывание, запретить прерывание, стон.
Список команд учебной ЭВМ приведен в табл. 4 и 6.
4. Состояния и режимы работы ЭВМ
Ядром УУ ЭВМ является управляющий автомат (УА), вырабатывающий сигналы управления, которые инициируют работу АЛУ, РОН, ОЗУ и УВВ, передачу информации между регистрами устройств ЭВМ и действия над содержимым регистров УУ.
ЭВМ может находиться в одном из двух состояний: Останов и Работа.
В состояние Работа ЭВМ переходит по действию команд Пуск или Шаг. Команда Пуск запускает выполнение программы, представляющую собой последовательность команд, записанных в ОЗУ, в автоматическом режиме до команды HLT или точки останова. Программа выполняется по командам, начиная с ячейки ОЗУ, на которую показывает РС, причем изменение состояний объектов модели отображается в окнах обозревателей.
В состояние Останов ЭВМ переходит по действию команды Стоп или автоматически в зависимости от установленного режима работы.
Команда Шаг, в зависимости от установленного режима работы, запускает выполнение одной команды или одной микрокоманды (если установлен Режим микрокоманд), после чего переходит в состояние Останов.
В состоянии Останов допускается просмотр и модификация объектов модели: регистров процессора и РОН, ячеек ОЗУ, устройств ввода/вывода. В процессе модификации ячеек ОЗУ и РОН можно вводить данные для программы в ячейки ОЗУ - программу в кодах. Кроме того, в режиме Останов можно менять параметры модели и режимы ее работы, вводить и/или редактировать программу в мнемокодах, ассемблировать мнемокоды, выполнять стандартные операции с файлами.
5. Интерфейс ЭВМ
Для решения с помощью ЭВМ некоторой задачи должна быть разработана программа. Программа на языке ЭВМ представляет собой последовательность команд. Код каждой команды определяет выполняемую операцию, тип адресации и адрес. Выполнение программы, записанной в памяти ЭВМ, осуществляется последовательно по командам в порядке возрастания адресов команд или в порядке, определяемом командами передачи управления.
Для того чтобы получить результат выполнения программы, пользователь должен:
ввести программу в память ЭВМ;
определить, если это необходимо, содержимое ячеек ОЗУ и РОН, содержащих исходные данные, а также регистров IR и BR;
установить в PC стартовый адрес программы;
перевести модель в режим Работа.
Каждое из этих действий выполняется посредством интерфейса модели.
Окна основных обозревателей системы
Окно Процессор
Окно Процессор обеспечивает доступ ко всем регистрам и флагам процессоров.
Рис. 8.4. Окно Процессор
Программно-доступные регистры и флаги:
Асс — аккумулятор;
PC — счетчик адреса команды, содержащий адрес текущей команды;
SP — указатель стека, содержащий адрес верхушки стека;
RB — регистр базового адреса, содержащий базовый адрес;
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;
МDR — 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;
ТА — тип адресации;
ADR — адрес или непосредственный операнд;
Z — флаг нулевого значения Асс;
S — флаг отрицательного значения Асе;
OV — флаг переполнения.
Регистры Асс, DR, IR, OR, CR и все ячейки ОЗУ и РОН имеют длину 6 десятичных разрядов, регистры PC, SP, RA и RB — 3 разряда. В окне Процессор отражаются текущие значения регистров и флагов, причем в состоянии Останов все регистры, включая регистры блока РОН, и флаги (кроме флага 1) доступны для непосредственного редактирования.
Элементы управления окна Процессор включают меню и кнопки, вызывающие команды:
Сохранить;
Загрузить;
Reset;
Reset R0-R9 (только команда меню Работа).
Команды Сохранить, Загрузить позволяют сохранить текущее значение регистров и флагов процессора в файле и восстановить состояние процессора из файла. Команда Reset и кнопка R устанавливают все регистры (в т. ч. блок РОН) в начальное (нулевое) значение. Содержимое ячеек памяти при этом не меняется. Выполняемая лишь из меню Работа команда Reset R0-R9 очищает только регистры блока РОН.
Окно Память
Окно Память (рис. 8.5) отражает текущее состояние ячеек ОЗУ. В этом окне допускается редактирование содержимого ячеек, кроме того, предусмотрена возможность выполнения (через меню или с помощью кнопок панели инструментов) пяти команд: Сохранить, Загрузить, Перейти к, Вставить, Убрать.
Команды Сохранить, Загрузить во всех окнах, где они предусмотрены, работают одинаково — сохраняют в файле текущее состояние объекта (в данном случае памяти) и восстанавливают это состояние из выбранного файла, причем файл в каждом окне записывается по умолчанию с характерным для этого окна расширением.
Команда Перейти к открывает диалоговое окно, позволяющее перейти на заданную ячейку ОЗУ.
Команда Убрать открывает диалог, в котором указывается диапазон ячеек с m по n. Содержимое ячеек в этом диапазоне теряется, а содержимое ячеек [(n +1): 999] перемещается в соседние ячейки с меньшими адресами. Освободившиеся ячейки с адресами 999, 998, ... заполняются нулями.
Рис. 8.5. Окно Память
Команда Вставить, позволяющая задать номера ячеек, перемещает содержимое всех ячеек, начиная от т -й на п - т позиций в направлении больших адресов, ячейки заданного диапазона [т:п] заполняются нулями, а содержимое последних ячеек памяти теряется.
Окно Текст программы
Окно Текст программы (рис. 8.6) содержит стандартное поле текстового редактора, в котором можно редактировать тексты, загружать в него текстовые файлы и сохранять подготовленный текст в виде файла.
Команды меню Файл:
Новая — открывает новый сеанс редактирования;
Загрузить — открывает стандартный диалог загрузки файла в окно редактора;
Сохранить — сохраняет файл под текущим именем;
Сохранить как — открывает стандартный диалог сохранения файла;
Вставить — позволяет вставить выбранный файл в позицию курсора.
Все перечисленные команды, кроме последней, дублированы кнопками на панели инструментов окна. На той же панели присутствует еще одна кнопка — Компилировать, которая запускает процедуру ассемблирования текста в поле редактора.
Ту же процедуру можно запустить из меню Работа. Команда Адрес вставки позволяет задать адрес ячейки ОЗУ, начиная с которой программа будет размещаться в памяти. По умолчанию этот адрес принят равным 0.
Ниже области редактирования в строку состояния выводится позиция текущей строки редактора — номер строки, в которой находится курсор.
Рис. 8.6. Окно Текст программы
В случае обнаружения синтаксических ошибок в тексте программы диагностические сообщения процесса компиляции выводятся в окно сообщений, запись в память кодов (даже безошибочного начального фрагмента программы) не производится.
После исправления ошибок и повторной компиляции выдается сообщение oб отсутствии ошибок, о расположении и размере области памяти, занятой под ассемблированную программу.
Окно Программа
Окно Программа (рис. 8.7) отображает таблицу, имеющую 300 строк и 4 столбца. Каждая строка таблицы соответствует дизассемблированной ячейке ОЗУ. Второй столбец содержит адрес ячейки ОЗУ, третий — дизассемблированный мнемокод, четвертый — машинный код команды. В первом столбце может помещаться указатель — на текущую команду (текущее значение PC) и точка останова — красная заливка ячейки.
Рис. 8.7. Окно Программа
Окно Программа позволяет наблюдать процесс прохождения программы. В этом окне ничего нельзя редактировать. Органы управления окна позволяют сохранить содержимое окна в виде текстового файла, выбрать начальный адрес области ОЗУ, которая будет дизассемблироваться (размер области постоянный — 300 ячеек), а также установить/снять точку останова. Последнее можно проделать тремя способами: командой Точка останова из меню Работа, кнопкой на панели инструментов или двойным щелчком мыши в первой ячейке соответствующей строки. Характерно, что прочитать в это окно ничего нельзя. Сохраненный текстовый asm-файл можно загрузить в окно Текст программы, ассемблировать его и тогда дизассемблированное значение заданной области памяти автоматически появится в окне Программа. Такую процедуру удобно использовать, если программа изначально пишется или редактируется непосредственно в памяти в машинных кодах. Начальный адрес области дизассемблирования задается в диалоге командой Начальный адрес меню Работа.