МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ ТА МЕРЕЖ
ЗВІТ
ДО ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ З КУРСУ
“Архітектура комп’ютера”
на тему
«Робота з симулятором машини Ноймана. Дослідження виконання машинного коду в автоматичному режимі»
Мета: опанувати роботу на симуляторі машини Ноймана, зрозуміти і дослідити принцип виконання програми машиною Ноймана.
Завдання: запустити симулятор, увести до нього коди машинних інструкцій і коди чисел, навчитися утворювати і змінювати ці коди, дослідити і пояснити принципи трактування машиною Ноймана бінарних кодів. Розробити тестову програму, завантажити програму і відповідні дані до симулятора, виконати програму в автоматичному режимі, проаналізувати і пояснити отримані результати, скласти звіт з виконання лабораторних досліджень та захистит його.
Індивідуальне завдання:
20
r=12(x-y/z)
Хід виконання роботи:
Щоб дослідити дію машини Ноймана використовують симулятори цієї машини, що, в свою чергу, є готовими до використання комп’ютерними програмами. При роботі з такою програмою складається враження роботи з комп’ютером першої генерації, що приймає дані і подає результати і двійковій (бінарній) системі числення, має обмежений обсяг пам’яті, обмежене число регістрів і відсутню операційну систему. Коли в комп’ютері (в нас – в симуляторі комп’ютера) ОС нема, тоді кожну програму треба завершувати виконанням машинної інструкції СТОП. В автоматичному режимі одним натиском на клавішу комп’ютер змушують виконати уведену до нього програму - повністю, від першої до останньої машинної інструкції програми. Розглянемо конкретний симулятор машини Ноймана, якому автор надав назву «Кроха».
«Кроха» є DOS програмою, яку запускають у вікні DOS. Отже, миша з симулятором не працює так само, як і в ті давні часи, коли реалізували машину Ноймана. Треба користуватися курсором (рискою підкреслення) і клавішами пересування курсора. Але курсор діє лише у вікні пам’яті. Залишаються можливості керування симулятором натисканням вибраних клавіш апаратури. Таке керування є примітивним але таким, що дозволяє правдиво і чітко зрозуміти, як працює комп’ютер Ноймана, як з ним колись працювали, а також які в нього є принципові недоліки. Симулятор є DOS програмою, що викликається в режимі командного рядка.
/
Рис.1 – Вікно навчального комп’ютера «Кроха-М»
Керування роботою з симулятором
Далі подамо стан комп’ютера за умови, що не усі комірки пам’яті містять нульовий бінарний код (рис.2).
/
Рис.2 – Стан симулятора з ненульовою пам’яттю
До симулятора вручну уведена коротка програма, що складена чотирьма інструкціями (табл. 1):
Адреса пам’яті
Машинна інструкція
Функція інструкції
Мнемонічний код
Бінарний код
00002
– А1 А2 А3
011 1001 1010 11012
Відняти
00012
/ А1 А2 А3
010 1011 1100 11102
Поділити
00102
* А1 А2 А3
101 1101 1110 11112
Помножити
00112
СТОП А1 А2 А3
111 1101 1110 11112
Зупинитися і показати
Табл. 1 Програма симулятора машини Ноймана, що складена чотирьма машинними інструкціями.
/
Рис. 5 Стан симулятора після виконання другої інструкції
/
Рис. 6 Результат симуляції програми
Висновки: на даній лабораторній роботі я ознайомилася з роботою на симуляторі машини Ноймана, зрозуміла і дослідила принцип виконання програми машиною Ноймана.
В результаті виконання прграми відбулися наступні зміни:
В екранному вікні з’явилися операнди і результат в бінарній і десятковій формах.
В вікні пам’яті в останній 15 комірці з’явилося результуюче значення програми.
Регістр інструкцій РК (регістр команд) містить код останньої виконаної машинної інструкції (СТОП).
Лічильник інструкцій СК (счетчик команд) отримав значення 01002=410, пройшовши поспіль значення 00002 (стартове) та зупинився на значенні 01002. Ясно, що ці зміни вмістимого СК спричинив процес виконання чотирьох інструкцій програми. Зафіксоване (залишкове) вмістиме СК показує адресу машинної інструкці...
