Міністерство освіти та науки, молоді та спорту України Національний університет “Львівська політехніка” Кафедра ЕОМ
Звіт З лабораторної роботи №4 З Архітектури комп’ютерів На тему: Робота з симулятором машини Ноймана. Дослідження архітектури системи команд. Львів – 2012 Мета: зрозуміти принципи виконання архітектури системи команд на тимулятора машини Ноймана, зрозуміти і дослідити виконання інструкції. Завдання: розширити архітектуру систему команд тимулятора машини Ноймана, скласти програму на асемблері з розшириним набором команд, перетворити її у машинні коди, запустити тимулятор, 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:
Рис. 1. Схема роботи асемблера Загальна схема роботи асемблера (рис. 1) 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.
Рис. 2 Функціональна схема тимулятора. 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. Індивідуальне завдання згідно варіанту : 12варіан: циклічний зсув вліво Зміни в кодах симулятора: #define LCS 7 ///////////////////////////////////////////////////////////////////// int LCS(int,int); ///////////////////////////////////////////////////////////////////// else if (opcode == LCS) { if(state.reg[arg0]<0){ state.reg[arg0]<<=1; state.reg[arg0]=state.reg[arg0]+1; } else{ state.reg[arg0]<<=1; Зміни в кодах компілятора: #define LCS 7 ///////////////////////////////////////////////////////////////////// if (strcmp(opcode, "add") && strcmp(opcode, "nand") && strcmp(opcode, "lw") && strcmp(opcode, "sw") && strcmp(opcode, "beq") && strcmp(opcode, "jalr") && strcmp(opcode, "halt") && strcmp(opcode, "LCS") && strcmp(opcode, ".fill") ) { printf("error: unrecognized opcode %s at address %d\n", opcode, address); exit(1); } //////////////////////////////////////////////////////////////////// if (!strcmp(opcode, "add") || !strcmp(opcode, "nand") || !strcmp(opcode, "lw") || !strcmp(opcode, "sw") || !strcmp(opcode, "beq") || !strcmp(opcode, "jalr") || !strcmp(opcode, "LCS")){ testRegArg(arg0); testRegArg(arg1); } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////// if ( (strcmp(opcode, "halt") && strcmp(opcode, ".fill") && strcmp(opcode, "jalr")&& strcmp(opcode, "LCS") && arg2[0]=='\0') || (!strcmp(opcode, "jalr") && arg1[0]=='\0') || (!strcmp(opcode, ".fill") && arg0[0]=='\0')) { printf("error at address %d: not enough arguments\n", address); exit(2); } ////////////////////////////////////////////////////////////////// } else if (!strcmp(opcode, "LCS")) { num = (LCS << 22) | (atoi(arg0) << 19); Текст тестової програми: lw 0 1 var start lcs 1 done halt var .fill -1 stAddr .fill start Результати виконання: memory[0]=8454147 memory[1]=29884416 memory[2]=25165824 memory[3]=-1 memory[4]=1 @@@ state: pc 0 memory: mem[ 0 ] 8454147 mem[ 1 ] 29884416 mem[ 2 ] 25165824 mem[ 3 ] -1 mem[ 4 ] 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 1 memory: mem[ 0 ] 8454147 mem[ 1 ] 29884416 mem[ 2 ] 25165824 mem[ 3 ] -1 mem[ 4 ] 1 registers: reg[ 0 ] 0 reg[ 1 ] -1 reg[ 2 ] 0 reg[ 3 ] 0 reg[ 4 ] 0 reg[ 5 ] 0 reg[ 6 ] 0 reg[ 7 ] 0 end state @@@ state: pc 2 memory: mem[ 0 ] 8454147 mem[ 1 ] 29884416 mem[ 2 ] 25165824 mem[ 3 ] -1 mem[ 4 ] 1 registers: reg[ 0 ] 0 reg[ 1 ] -1 reg[ 2 ] 0 reg[ 3 ] 0 reg[ 4 ] 0 reg[ 5 ] 0 reg[ 6 ] 0 reg[ 7 ] 0 end state machine halted total of 3 instructions executed final state of machine: @@@ state: pc 3 memory: mem[ 0 ] 8454147 mem[ 1 ] 29884416 mem[ 2 ] 25165824 mem[ 3 ] -1 mem[ 4 ] 1 registers: reg[ 0 ] 0 reg[ 1 ] -1 reg[ 2 ] 0 reg[ 3 ] 0 reg[ 4 ] 0 reg[ 5 ] 0 reg[ 6 ] 0 reg[ 7 ] 0 end state Висновок: в цій лабораторній роботі я дослідив архітектуру системи команд, отримав знання та навички для подальшої роботи, що створило підгрунтя для подальшого опрацювання матеріалу, виконання наступних лабораторних робіт та курсової роботи.