МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» ІНСТИТУТ КОМП’ЮТЕРНОЇ ТЕХНІКИ АВТОМАТИКИ ТА МЕТРОЛОГІЇ «Архітектура комп’ютерів» ЗВІТ ДО ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ №4 ТЕМА: «Робота з симулятором машини Ноймана. Дослідження архітектури системи команд.» Мацюк Т.І. Прийняв: Клименко В.А. Львів – 2012 Мета: зрозуміти принципи виконання архітектури системи команд на симуляторі машини Ноймана, зрозуміти і дослідити виконання інструкції. Завдання: розширити архітектуру систему команд симулятора машини Ноймана, скласти програму на асемблері з розшириним набором команд, перетворити її у машинні коди, запустити симулятор, увести до нього коди машинних, проаналізувати і пояснити отримані результати, довести коректність роботи розширеного набору команд, скласти звіт з виконання лабораторних досліджень та захистити його. Теоретичні відомості Загальна схема роботи асемблера складається з 2 проходів. На першому проході асемблер перевіряє коректність синтаксису команд. На другому виконується генерування відповідних машинних команд, тобто числового представлення асемблерної команди. Функція readAndParse виконує зчитування рядку асемблерної програми і декодування на відповідні поля: мітка, код операції, операнди. Отримана таким чином і декодована інструкція перевіряється на коректність: існування команди, відповідна кількість аргументів, існування міток та т. п. Функція testRegArg перевіряє коректність використання назви регістра. Функція testAddrArg перевіряє коректність використання адреси. Функція labelArray перетворює відповідну мітку у адресу. Program.as та program.mc – відповідно вхідний та вихідний файли. Симулятор починає свою роботу ініціалізацією пам’яті та регістрів 0 значеннями (рис. 2.). Наступним кроком відбувається заванаження програми у машинних кодах в пам’ять. Далі відбувається покрокове виконання інструкцій та вивід стану на зовнішній пристрій (чи на екран консолі чи у файл). У stateStruct зберігається стан машини – значення регістрів, пам’яті та програмний лічільник. stateStruct Функція Run виконує обробку інструкцій з пам’яті, функція printState виводить поточний стан машини, а функція convertNum виконує перетворення числа у доповняльний код. Хід виконання роботи: 1. Відкрити вихідні файли з вихідними кодами (assol.c ssol.c) 2. Відкомпілювати дані вихідні коди у окремих проектах. 3. Дослідити алгоритм роботи асемблерної та симуляційної програми. 4. Замінити інструкцію noop власною згідно індивідуального варіанту. 5. Перетворити асемблер ний код у машинний. 6. Запустити симулятор з отриманим у п.5 машинним кодом. 7. Проаналізувати хід виконання машинних інструкцій, перевірити правильність результатів. 8. Скласти звіт по результатам виконання програми. Виконання лабораторної роботи 14 Інкремент   Фрагменти коду в які були внесені зміни в ході виконання роботи. asol.c /* now do second pass (print machine code, with symbols filled in as addresses) */ rewind(inFilePtr); for (address=0; readAndParse(inFilePtr, label, opcode, arg0, arg1, arg2); address++) { if (!strcmp(opcode, "add")) { num = (ADD << 22) | (atoi(arg0) << 19) | (atoi(arg1) << 16) | atoi(arg2); } else if (!strcmp(opcode, "nand")) { num = (NAND << 22) | (atoi(arg0) << 19) | (atoi(arg1) << 16) | atoi(arg2); } else if (!strcmp(opcode, "jalr")) { num = (JALR << 22) | (atoi(arg0) << 19) | (atoi(arg1) << 16); } else if (!strcmp(opcode, "halt")) { num = (HALT << 22); } else if (!strcmp(opcode, "INC")) { num = (INC << 22) | (atoi(arg0) << 19); } else if (!strcmp(opcode, "lw") || !strcmp(opcode, "sw") || !strcmp(opcode, "beq")) { ssol.c if (opcode == ADD) { state.reg[arg2] = state.reg[arg0] + state.reg[arg1]; } else if (opcode == NAND) { state.reg[arg2] = ~(state.reg[arg0] & state.reg[arg1]); } else if (opcode == LW) { if (state.reg[arg0] + addressField < 0 || state.reg[arg0] + addressField >= NUMMEMORY) { printf("address out of bounds\n"); exit(1); } state.reg[arg1] = state.mem[state.reg[arg0] + addressField]; if (state.reg[arg0] + addressField > maxMem) { maxMem = state.reg[arg0] + addressField; } } else if (opcode == SW) { if (state.reg[arg0] + addressField < 0 || state.reg[arg0] + addressField >= NUMMEMORY) { printf("address out of bounds\n"); exit(1); } state.mem[state.reg[arg0] + addressField] = state.reg[arg1]; if (state.reg[arg0] + addressField > maxMem) { maxMem = state.reg[arg0] + addressField; } } else if (opcode == BEQ) { if (state.reg[arg0] == state.reg[arg1]) { state.pc += addressField; } } else if (opcode == JALR) { state.reg[arg1] = state.pc; if(arg0 != 0) state.pc = state.reg[arg0]; else state.pc = 0; } else if (opcode == INC) { state.reg[arg1] = state.reg[arg0]+1; } else if (opcode == HALT) { printf("machine halted\n"); printf("total of %d instructions executed\n", instructions+1); printf("final state of machine:\n"); printState(&state); exit(0); Лістінг тестової програми. lw 0 1 var1 start inc 1 sw 0 1 5 done halt end of program var1 .fill 15 stAddr .fill start will contain the address of start (2) Результат роботи memory[0]=8454148 memory[1]=29884416 memory[2]=12648453 memory[3]=25165824 memory[4]=15 memory[5]=1 @@@ state: pc 0 memory: mem[ 0 ] 8454148 mem[ 1 ] 29884416 mem[ 2 ] 12648453 mem[ 3 ] 25165824 mem[ 4 ] 15 mem[ 5 ] 1 registers: reg[ 0 ] 0 reg[ 1 ] 0 reg[ 2 ] 0 reg[ 3 ] 0 reg[ 4 ] 0 reg[ 5 ] 0 reg[ 6 ] 0 reg[ 7 ] 0 end state @@@ state: pc 4 memory: mem[ 0 ] 8454148 mem[ 1 ] 29884416 mem[ 2 ] 12648453 mem[ 3 ] 25165824 mem[ 4 ] 15 mem[ 5 ] 16 registers: reg[ 0 ] 0 reg[ 1 ] 16 reg[ 2 ] 0 reg[ 3 ] 0 reg[ 4 ] 0 reg[ 5 ] 0 reg[ 6 ] 0 reg[ 7 ] 0 end state Висновок: На даній лабораторній роботі я зрозумів принципи виконання архітектури системи команд на симуляторі машини Ноймана, зрозумів і дослідив виконання інструкції.