”МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Лабораторний практикум з дисципліни "ОРГАНІЗАЦІЯ ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ КОМП'ЮТЕРІВ" Навчальний посібник для студентів напрямку 6.0915 “Комп’ютерна інженерія” Затверджено На засіданні кафедри ЕОМ Протокол № від 2007 р. Львів - 2007 Лабораторний практикум з дисципліни "Організація та функціонування комп'ютерів"/ Навчальний посібник для студентів напрямку 6.0915 ″Комп’ютерна інженерія″ / Укл. Р.Б. Дунець, О.Т. Кудрявцев. – Львів: Видавництво Національного університету ″Львівська політехніка″, 2007. - с. Укладачі Дунець Р. Б., д.т.н., проф. Кудрявцев О. Т., ст. викладач Рецензент . . . . Відповідальний за випуск Мельник А.О., д.т.н., проф. Лабораторний практикум орієнтований на студентів першого курсу напрямку 6.0915 ″Комп’ютерна інженерія″, які почали вивчати курс ″Організація та функціонування комп’ютерів″ і повинні засвоїти основи побудови процесорів, організацію взаємодії основних пристроїв комп’ютерів, початки програмування на низькому рівні, а також засвоїти практичні навички з арифметики двійкових чисел у форматах, що застосовуються у комп'ютерах. Для цього студенти повинні володіти початковими знаннями з математики і інформатики. Як комп’ютери, так і комп’ютерні системи складаються, як відомо, з апаратних засобів (hardware – “тверда” складова) та програмного забезпечення (software - “м’ягка” складова), що взаємодіють і забезпечують виконання програм. Конкретні реалізації комп’ютерів і систем з часом змінюються, але ідеї, що лежать у їх основі, залишаються незмінними. Усі апаратні і програмні компоненти, з яких складаються обчислювальні системи і які виконують одні й ті ж самі функції, подібні одна на одну. Сучасні комп’ютери та операційні системи – не дуже сприятливе середовище для початкового етапу вивчення організації ЕОМ. Одним з можливих рішень цієї проблеми може бути створення програмних моделей навчальних комп’ютерів, які, з одного боку, достатньо прості, щоби той, хто навчається міг засвоїти базові поняття архітектури (система команд, командний цикл, адресація, способи взаємодії процесора з пам’яттю та зовнішніми пристроями), з іншого боку – архітектурні особливості моделі повинні відповідати тенденціям сучасних ЕОМ. Лабораторний практикум базується на програмній моделі DeComp, розробленій на кафедрі ЕОМ. Ця програмна модель дозволяє реалізувати доступ до різних елементів комп’ютера, що забезпечує зручність і наочність для студентів. З іншого боку, модель дозволяє ігнорувати ті особливості роботи реального комп’ютера, які на даному рівні розгляду не є суттєвими. І. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ 1.1. Коротка історія розвитку комп’ютерної техніки Вже на початку своєї історії людство зустрілося з потребою виконання певних обчислень (наприклад, у торгових і мінових операціях) і зробило перші спроби полегшити цей процес. Спочатку виконувався рахунок “на пальцях”, а потім їм на заміну прийшли патички, камінці, мушлі або кісточки на шнурочку (які називалися “калькулі” – це прототип відомої нам рахівниці). З часом, з метою можливості запам’ятовування та опрацювання чисел, були створені способи рахування на бирках, зарубках, вузлах та ін. Широке застосування у стародавніх народів отримали спеціальні рахункові пристрої: абак, винайдений у Вавілоні біля 3000 тис. років до н. е., широко застосовувався у країнах навколо Середземного моря. Мав вигляд дошки, яку посипали піском і робили у ньому лунки для різних розрядів чисел, а потім камінцями у лунках формували числа. Для виготовлення застосовувалися висушена глина (Месопотамія), дерево (дошка з острова Саламин, що поблизу Афин), мармур (у Римі). серобан у Японії, суан-пан застосовувався у Китаї приблизно за 500 років до н. е. У перелічених пристроях камінці, зернятка або кісточки, що розміщені на визначених місцях (...