Міністерство освіти та науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра ЕОМ
Методичні вказівки
до лабораторної роботи №2
з дисципліни “Організація та функціонування комп’ютерів”
на тему: “Набір інструкцій навчальної ЕОМ.
Порядок виконання інструкцій”
Укладач: ст.викл. кафедри ЕОМ,
к.т.н., Ерметов Ю.О.
Львів
2003
Лабораторна робота №2
Тема: “Набір інструкцій навчальної ЕОМ. Порядок виконання інструкцій”.
Мета: Отримати знання про формат та набір інструкцій симулятора навчальної ЕОМ. Дізнатись про особливості арифметичних та логічних інструкцій, а також інструкцій переходів. Засвоїти базовий порядок виконання інструкції навчальної ЕОМ та дослідити порядок виконання різних інструкцій.
1. Теоретичні відомості
На минулій лабораторній роботі ми познайомились із форматом інструкцій симулятора навчальної ЕОМ і навіть отримали уявлення про набір інструкцій, які в ній використовуються (див. рис.1.5, лаб.роб.№1). Отже, у навчальній ЕОМ усі інструкції діляться на дві частини: адресні та безадресні. У безадресних інструкціяї або взагалі не використовуються будь-які операнди (числа), як, наприклад, для інструкції HALT, або, як це є у більшості випадків, у таких інструкціяї однозначно відомо, звідки брати операнди для операції: наприклад, інструкція NOT однозначно працює з акумулятором (інвертує його); так само роблять усі інструкції зсувів (LSL, ASR, ROR та інші); а от інструкції INPUT та OUTPUT працюють не лише з акумулятором, але й з портами вводу (INPUT) та виводу (OUTPUT).
Відповідно адресні інструкції для виконання своєї операції потребують операнда, в якості якого може бути будь-яка з 4096 комірок пам’яті. Отже, окрім коду операції, який займає найстарші 4 розряду машинного коду інструкції (від 15-го до 12-го ), решту розрядів займає 12-розрядна адреса комірки пам’яті, значення якої і стане операндом і буде оброблятись у даній інструкції. Давайте ще раз подивимось на набір інструкцій навчальної ЕОМ:
Рис.1.1. Набір інструкцій навчальної ЕОМ
Розіб’ємо усі інструкції на наступні групи:
інструкції звернення до пам’яті (LOAD та STORE);
арифметичні інструкції (ADD та SUB);
логічні інструкції (AND, OR, XOR та NOT);
інструкції вводу/виводу (INPUT та OUTPUT);
інструкції керування виконанням програми:
інструкція зупинки (HALT);
інструкції умовних переходів (JNZ, JZ, JP, JM, JNC та JC);
інструкція безумовного переходу (JMP);
інструкції зсувів (вліво (Left) та вправо (Right)):
інструкції логічного зсуву (LSL та LSR);
інструкції арифметичного зсуву (ASL та ASR);
інструкції циклічного зсуву (ROL та ROR);
інструкції циклічного зсуву через перенос C (RCL та RCR).
Перш ніж ми більш детально розглянемо усі інструкції, давайте нагадаємо собі з 1-ї лабораторної роботи принципи роботи комп’ютера (і нашої навчальної ЕОМ зокрема):
Усі операції та обчислення здійснює процесор.
Які саме дії буде виконуватиме процесор, визначає пам’ять.
Послідовність дій процесора визначають інструкції, які розташовані в пам’яті.
Процесору достатньо знати лише адресу першої інструкції (решту він сам знайде).
Усі інструкції повинні розташовуватись строго одна після одної (саме це дозволяє процесору знаходити решту інструкцій автоматично).
Окрім інструкцій у пам’яті повинні знаходитись данні (числа, операнди), які і будуть оброблятись процесором.
Адресу даних, які повинні оброблятись, вказують інструкції (адресне поле).
У відповідності до розглянутих принципів комп’ютер працює наступним чином:
за вказаною адресою зчитує першу інструкцію;
виконує дії, вказані у цій інструкції;
збільшує вказану адресу на 1 і переходить до наступної інструкції і т.д.
Отже, перша група інструкцій – це інструкції звернення до пам’яті:
LOAD ADDR (машинний код – 0000 aaaa aaaa aaaa, виконання – (ADDR) –> Акумулятор). Ця інструкція здійснює читання (від анг. завантажувати) 16-розрядного числа з комірки пам’яті, на яку вказує адреса ADDR, і розміщує його у акумуляторі (відзначимо, що дужки означають комірку пам’яті, а число в дужках – її адресу). Перші (найстарші) 4 розряди м...
