ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО СПІВПРОЦЕСОРА. Лабораторна робота з Системне програмування та операційні системи. Робота № 525912

ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО СПІВПРОЦЕСОРА

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

КН

Кафедра:

Кафедра ЕОМ

Інформація про роботу

Рік:

2014

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Системне програмування та операційні системи

Завантажити

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

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Кафедра ЕОМ Звіт про виконання лабораторної роботи № 3 з курсу „ Системне програмування” ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО СПІВПРОЦЕСОРА Мета: познайомитися з принципами роботи математичного співпроцесора і використати його можливості для обчислення арифметичних виразів. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Математичний співпроцесор запускається центральним процесором. Після запуску він виконує всі обрахунки самостійно і паралельно з роботою центрального процесора. Якщо центральний процесор направляє наступну команду співпроцесору в той момент, коли співпроцесор ще не закінчив виконання попередньої команди, центральний процесор переводиться в стан очікування. Якщо ж співпроцесор не зайнятий, центральний процесор, направивши команду співпроцесору, продовжує свою роботу, не очікуючи завершення обрахунку. Послідовне розташування команд співпроцесора і центрального процесора в коді програми створюють ілюзію послідовного їх виконання. Простіше кажучи можлива така ситуація, що коли центральний процесор звернеться до комірки пам’яті, куди арифметичний співпроцесор повинен був записати результат своїх обчислень і якщо співпроцесор ще не закінчив обрахунки то результату там не буде. Однак є спеціальні засоби синхронізації (команда FWAIT). Префікс команд та адресація операндів Команди які призначенні для виконання співпроцесором, записуються в програмі як звичайні машинні команди центрального процесора, але всі вони починаються з байта, який відповідає команді центрального процесора ESC. Зустрівши таку команду, процесор передає її співпроцесору, а сам продовжує виконання програми з наступної команди. Асемблерна мнемоніка всіх команд співпроцесора починається з букви F, наприклад: FADD, FDIV, FSUB и так далі. Команди співпроцесора можуть адресувати операнди, аналогічно звичайним командам центрального процесора. Операндами можуть бути або дані, які розміщуються в основній пам’яті комп’ютера, або внутрішні регістри співпроцесора. Для команд арифметичного співпроцесора можливі всі види адресації даних, які використовуються центральним процесором. Формати даних Математичний співпроцесор може обробляти дані в форматі з плаваючою комою і цілі числа. Дійсні числа. В загальному вигляді дійсні числа в загальних обрахунках можна записати наступним чином: (знак)(мантиса)*10(знак)(порядок) Наприклад: -1.35*105 (мінус одна ціла тридцять п’ять сотих, помножені на десять в п’ятому степені). Тут знак: мінус, мантиса: 1.35, порядок: 5. Порядок теж може мати знак. Важливим є таке поняття, як нормалізоване представлення чисел: якщо ціла частина мантиси числа складається з однієї цифри, не рівної нулю, то число з плаваючою крапкою називається нормалізованим. Перевага використання нормалізованих чисел полягає в тому, що для фіксованої розрядної сітки числа (тобто для фіксованої кількості цифр в числі) нормалізовані числа мають найбільшу точність. Крім того, нормалізоване представлення виключає неоднозначність, яка може виникнути через те, що кожне число з плаваючою крапкою може бути представлене різними (ненормалізованими) способами (наприклад: 123.5678*10^5 = 12.35678*10^6 = 1.235678*10^7 = 0.1235678*10^8 ). При програмуванні на мовах високого рівня зустрічається наступне представлення чисел з плаваючою крапкою: (знак)(мантиса)E(знак)(порядок) Наприклад, -5.35E-2 означає число -5.35*10-2 (мінус п’ять цілих тридцять п’ять сотих, помножені на десять в мінус другому ступені). Арифметичний співпроцесор може працювати з дійсними числами в трьох форматах: - одинарної точності (4 байти) - подвійної точності (8 байт) - розширеної точності (10 байт) При будь-якому представленні. старший біт визначає знак дійсного числа: 0 - додатне число, 1 – від’ємне число. Всі числа, рівні по модулю, відрізняються лише цим бітом, оскільки для представлення від’ємних чисел доповняльний код не використовується, на відміну від центрального процесора. Арифметичний співпроцесор працює з нормалізованими двійковими числами. Двійкове число з плаваючою крапкою називається нормалізованим, якщо ціла частина мантиси рівна 1. З метою розширення розрядної сітки, ця одиниця не зберігається у форматах одинарної і подвійної точності. У форматі з розширеною точністю зберігається і "зайвий" біт цілої частини нормалізованого числа. Основна причина використання для обчислень розширеної точності - оберігання програми від можливої втрати точності обчислень, пов’язаної з великими відмінностями в порядках чисел, що беруть участь в арифметичних операціях. Поле порядку - це степінь числа 2, на який множиться мантиса, плюс зсув, рівний 127 для одинарної точності, 1023 - для подвійної точності і 16383 - для розширеної точності. Для того, щоб визначити абсолютне значення числа з плаваючою крапкою, можна скористатися наступними формулами: - Одинарна точність: 1.(цифри мантиси)*2Р-127 - Подвійна точність: 1.(цифри мантиси)* 2Р-1023 - Розширена точність: 1.(цифри мантиси)* 2Р-16383 Знак числа визначається старшим бітом. Наприклад: Маємо таке число представлено з одинарною точністю: Для цього числа знаковий біт рівний 1 (від’ємне число), порядок рівний 126, мантиса - 11 (у двійковій системі числення). Значення цього числа рівне: 1.11 * 2(126-127)= -1.75 * 2^-1 = -0,875 Цілі числа. Арифметичний співпроцесор разом з дійсними числами здатний обробляти і цілі числа. Він має команди, що виконують перетворення цілих чисел в дійсні і назад. Можливий чотири формати цілих чисел: - ціле число; - коротке ціле число; - довге ціле число; -упаковане двійково-десяткове число. Ціле число займає два байти. Його формат повністю відповідає формату, що використовується центральним процесором. Для представлення від’ємних чисел використовується доповняльний код. Коротке ціле і довге ціле мають аналогічні формати, але займають, відповідно, 4 і 8 байт. Упаковане двійково-десяткове число займає 10 байт. Це число містить 18 десяткових цифр, розташованих по дві в кожному байті. Знак упакованого BCD числа знаходиться в старшому біті найлівішого байта. Решта біт старшого байта повинна бути рівні 0. Існують команди співпроцесора, які перетворюють числа у формат упакованих двійково-десяткових чисел з внутрішнього представлення в розширеному дійсному форматі. Якщо програма робить спробу перетворення в упакований формат ненормалізованих чисел, нечисел, нескінченності і т.ін., в результаті виходить невизначеність. Невизначеність в упакованому BCD форматі є числом, в якому два старші байти містять одиниці у всіх розрядах. Вміст решти восьми байтів довільний. При спробі використовувати таке упаковане число в операціях - фіксується помилка. main.cpp #include <iostream> #include <conio.h> #include <stdio.h> using namespace std; extern "C" int calc(char a, short b, char c, int d, short e); extern "C" const int K; int main() {//X=A1*(B2+C1)-D4/E2+K 45694 int a,b,c,d,e; cout << "X=A1*(B2+C1)-D4/E2+K (K=45694h).\n"; cout << "Please, enter your numbers:\n"; cout << "A1 = "; cin >> a; cout << "B2 = "; cin >> b; cout << "C1 = "; cin >> c; cout << "D4 = "; cin >> d; cout << "E2 = "; cin >> e; cout << endl << "Result(asm) = " << calc(a,b,c,d,e); cout << endl << "Result(c++) = " << a*(b+c)-d/e+K; getch(); return 0; } //calc.asm// .386 .model flat public _K .data _K dd 45694h x dd 0 .code _calc proc ;X=A1*(B2+C1)-D4/E2+K 45694 public _calc push ebp mov ebp,esp mov eax, [ebp+8] mov ebx, [ebp+12] add ebx, [ebp+16] mul bx mov ebx, eax mov eax, [ebp+20] mov ecx, [ebp+24] div cx sub ebx, eax mov eax, ebx add eax, _K pop ebp ret _calc endp END / Висновок: на даній лабораторній роботі я використав можливості математичного процесора у обчисленні виразів.

Лабораторна робота Системне програмування та операційні системи

kolian7070i

01.04.2014 22:36

Коментарі

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

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

поділитись