Лабораторна робота №1. Лабораторна робота з Архітектура комп'ютерів. Робота № 517784

Лабораторна робота №1

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра ЕОМ

Інформація про роботу

Рік:

2012

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Архітектура комп'ютерів

Група:

КІ-31

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” / Кафедра ЕОМ Лабораторна робота №1 з курсу ”Архітектура комп’ютера ” 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. Методика виконання лабораторної роботи CISC – complex instruction set computing (обчислення зі складною системою машинних інструкцій) Керування роботою з симулятором Далі розглянемо вікно симулятора комп’ютера (табл. 1 ) та правила роботи з ним. Зауважимо, що симулятор запускають в командному рядку, отже, з мишою він не працює. Але є Windows симулятор цього комп’ютера, що сприймає мишу. Табл. 1 – Управління симулятором Клавіши керування комп’ютером Дія клавіш Ілюстрація Інформаційне вікно Негайно задати АВТО: F1, A Негайно задати РЕДАКТОР: F2, Е Негайно задати ШАГ: F3, S Негайно задати ТАКТ: F4, Т Вибирати режим безпосередньо курсором: F5, R Вибір і встановлення режиму роботи. В режимі редактора можна змінювати вмістиме комірок пам’яті, суматора (СМ), лічильника інструкцій (СК), регістра інструкції (РК). В режимі АВТО одним натиском на клавішу ENTER змушують комп’ютер виконати всю програму. В режимі ШАГ одним натиском на клавішу ENTER змушують комп’ютер виконати чергову інструкцію програми. В режимі ТАКТ одним натиском на клавішу ENTER змушують комп’ютер виконати чергову мікродію виконання чергової інструкції програми. Зауважимо, що виконання кожної інструкції розкладають на виконання певної послідовністі мікрокроків, кожний з яких називають мікродією (або мікрокомандою). / Вікно пам’яті Бінарні адреси пам’яті не змінюються. Вмістиме комірок пам’яті (бінарні коди) змінюються. Для цього в режимі редагування потрібно підвести курсор під біт, що змінюється та натиснути 0 або 1. Вікно арифметичного та логічного пристрію (АЛП) Показує: код виконуваної інструкції, що зберігає регістр інструкції (РК=регистр команди); вмістиме суматора (СМ); вмістиме лічильника номера виконуваної інструкції (СК=счетчик команд). Екранне вікно для візуалізації значень операндів і результатів обчислень Показує десяткові значення вмістимого комірок пам’ті за адресами А1, А2 та А3 інструкції СТОП (Виведення), бінарний код операції якої є 1112. Отже, коли за одною з трьох вказаних адрес розміщено інструкцію ми побачимо її як якесь число. Це на перший погляд є дивною, але принципово важливою рисою машини Ноймана, якою є ПК та багато інших комп’ютерів. Довідкове вікно Вікно містить всі дозволені коди операцій, а також правила маніпулювання з режимами симулятора за допомогою клавіатури. Всього дозволено виконання вісьми операцій (пересилання вмісту комірки пам’яті з адресою А1 до коміркм пам’яті з адресою А3 (код 0002), додавання (0012), ділення вмісту А1 на вміст А2 (код 0102), обчислення модуля різницівмісту А1 і А2 з записом результату до А3 (код 0112), умовного переходу (коли вмісти А1 і А2 є рівними, тоді наступною виконують інструкцію не з наступної за чергою адресою, а з адреси А3 (код 1002), множення вмісту А1 на вміст А2 з записом добутку до А3 (код 1012, ще одного умовного переходу [коли вміст А1 є більшим від вмісту А2, тоді наступно виконуваною є інструкція з комірки з адресою А3] (код 1102) та завершення обчислень і виведення до дисплейного вікна вмістимого комірок пам’яті з адресами А1, А2. А3. Далі подамо стан комп’ютера за умови, що не усі комірки пам’яті містять нульовий бінарний код (рис. 1.4). / Виконання програми: Запишемо до комірки пам’яті з адресою 10102 код 101 1101 1110 11112, а до комірок те, що подане наступною таблицею 2: Таблиця 2. Бінарний код 10102 101 1101 1110 11112 = інструкція A1 * A2=> A3 11012 100 0000 0000 00112 = 1638410 + 310 = 1638710 11102 000 0000 0010 00012 = 3210 + 110 = 3310 11112 000 0000 0000 00002 = 010 Далі, коли виставити курсор на лінію вмістимого комірки з адресою 10102 (курсор не можна побачити на поданому рисунку, але його розташування легко побачити у вікні реальної програми), тоді в інформаційному вікні можна побачити, як ці записи трактує комп’ютер. По-перше, бінарний код комірки, на якій знаходиться курсор, він сприймає як код інструкції та розшифровує його як інструкцію множення вмістимого комірки за першою адресою А1=11012 на вмістиме комірки за другою адресою А2=11102. Така інструкція має поміщати добуток до комарки з третьою адресою А3=11112. Але тут знаходиться не добуток, а нульовий бінарний код, який комп’ютер сприймає як десятковий нуль. По-друге, коли бінарний код за адресою 10102 протрактовано як інструкцію, тоді комп’ютер вже мусить трактувати вмістиме адрес 11012 - 11112 як бінарні коди цілих позитивних чисел, адже ці адреси належать щойно протрактованій інструкції. Нульовий код добутку пояснити нескладно: ця інструкція ще не виконувалася і комірка результату містить сміття (в нас це є нуль). По-третє, вмістиме кожної комірки пам’яті, на якій стоїть курсор в режимі редагування, комп’ютер завжди трактує як машинну інструкцію. Поглянемо на рис. 1.5. / Рис. 1.5 – Вікно для стану комп’ютера, коли курсор в режимі редагування розташований на вмістимому комірки пам’яті з адресою 11012. Нічого не мінялося. Ми лише змусили комп’ютер перейти від трактування вмістимого комірки 10102 до трактування вмістимого комірки 11012. А результат побачили разючий! Те вмістиме, що трактувалося чисом, почало трактуватися як машинна інструкція. Але все коректно. Ось такими і є сучасні комп’ютери. В межах пам’яті неможливо відрізнити код числа від коду інструкції. А розрізняти потрібно. Так ось, розрізнення відбувається вже поза пам’яттю. Бінарний код, що з пам’яті пристрій керування надсилає до суматора стає числом, а той код, що той самий пристрій надсилає до регістра інструкції (РК), стає інструкцією. Пристрій керування приймає рішення щодо напрямку надсилання, керуючись і уведеною до пам’яті програмою, і вказівкою, з якої комірки пам’яті розпочинається програмний код, за умови, що інструкції програми розташовані в пам’яті в комірках з послідовними адресами (n, n+1, n+2, n+3, ...). В цьому комп’ютері прийнято, що перша інструкція програми завжди знаходиться в комірці з адресою 00002. Якщо програміст цого обмеження не дотримується, тоді уведена ним до пам’яті програма не надає коректні результати. Висновок: я опанував роботу на симуляторі машини Ноймана, зрозумів і дослідив принцип виконання програми машиною Ноймана.

Лабораторна робота Архітектура комп'ютерів

rew1rew

11.11.2012 14:34

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

поділитись