Cистемне програмування ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2. Використання математичного співпроцесора. Мета: познайомитися з принципами роботи математичного співпроцесора і використати його можливості для обчислення арифметичних виразів. Обробка знакових даних Числові поля можуть трактуватися як знакові, або як беззнакові. Це контролюється при написанні програми самостійно. Для беззнакових величин всі біти є бітами даних і замість обмеження +32767 регістр може містити числа до +65535. Для знакових величин лівий біт є знаковим. Команди ADD, SUB і т.д. не роблять різниці між знаковими і беззнаковими величинами, вони просто додають і віднімають біти, тому трактування результату повністю лежить на розробнику програми. У випадку складних обчислень над багатобайтними знаковими числами затрати на контроль над результатом можуть перевищити самі обчислення. Тому для таких випадків доцільніше використовувати можливості математичного співпроцесора. Використання математичного співпроцесора Математичний або арифметичний співпроцесор (FPU) призначений для виконання операцій над числами в форматі з плаваючою комою і довгими цілими числами. Він значно прискорює обрахунки, які пов’язані з дійсними числами. Співпроцесор може виконати як прості арифметичні операції (множення, додавання, віднімання, ділення), так і обраховувати значення різних функцій(косинус, синус, тангенс, котангенс). Основна область застосування математичного співпроцесора – наукові обрахунки, машинна графіка, і звичайно ж ігри, які моделюють реальний світ, оскільки такі ігри, як правило, включають в себе і машинну графіку, та інженерні обрахунки. Безпосереднє програмування арифметичного співпроцесора позволяє більш оптимально побудувати код програми і пришвидшити обрахунки. Багато засобів програмування дозволяють робити асемблерні вставки, які дають можливість напряму звертатись до співпроцесора. Це в свою чергу, дозволяє відмовитися від використання додаткових бібліотек, необхідних для роботи з дійсними числами. При цьому, відповідальність за коректність операндів і перевірку результатів у випадку безпосереднього програмування арифметичного співпроцесора, повністю покладається на програміста. Зараз переважна більшість персональних комп’ютерів в якості центрального процесора використовують різні покоління процесора Pentium фірми Intel. Цей процесор має вбудований математичний співпроцесор. Принципи роботи співпроцесора. Математичний співпроцесор запускається центральним процесором. Після запуску він виконує всі обрахунки самостійно і паралельно з роботою центрального процесора. Якщо центральний процесор направляє наступну команду співпроцесору в той момент, коли співпроцесор ще не закінчив виконання попередньої команди, центральний процесор переводиться в стан очікування. Якщо ж співпроцесор не зайнятий, центральний процесор, направивши команду співпроцесору, продовжує свою роботу, не очікуючи завершення обрахунку. Послідовне розташування команд співпроцесора і центрального процесора в коді програми створюють ілюзію послідовного їх виконання. Простіше кажучи можлива така ситуація, що коли центральний процесор звернеться до комірки пам’яті, куди арифметичний співпроцесор повинен був записати результат своїх обчислень і якщо співпроцесор ще не закінчив обрахунки то результату там не буде. Однак є спеціальні засоби синхронізації (команда FWAIT). Префікс команд та адресація операндів Команди, які призначенні для виконання співпроцесором, записуються в програмі як звичайні машинні команди центрального процесора, але всі вони починаються з байта, який відповідає команді центрального процесора ESC. Зустрівши таку команду, процесор передає її співпроцесору, а сам продовжує виконання програми з наступної команди. Асемблерна мнемоніка всіх команд співпроцесора починається з букви F, наприклад: FADD, FDIV, FSUB і так далі. Команди співпроцесора можуть адресувати операнди, аналогічно звичайним командам центрального процесора. Операндами можуть бути або дані, які розміщуються в основній пам’ят...