Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Ознайомлення з організацією навчального комп’ютера - симулятора DeComp
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
КН
Кафедра:
Кафедра СКС
Інформація про роботу
Рік:
2015
Тип роботи:
Звіт до лабораторної роботи
Предмет:
Організація та функціонування комп’ютерів
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра СКС
Звіт
з лабораторної роботи №1
з дисципліни: “Організація та функціонування комп’ютерів”
на тему: “Ознайомлення з організацією навчального комп’ютера - симулятора DeComp”
Мета роботи
1. Вивчити організацію навчального комп’ютера – симулятора DeComp, призначення окремих блоків і можливості їх використання;
2. Засвоїти порядок уведення інформації в регістри та пам’ять симулятора навчального комп’ютера, навчитися вводити і запускати найпростішу програму.
3. Вивчити теоретичні основи побудови систем числення, які використовуються у комп’ютерах;
4. Засвоїти порядок використання двійкової системи числення.
Теоретичні відомості
Система числення - це сукупність прийомів та правил для зображення чисел за допомогою цифрових символів (цифр), що мають визначені кількісні значення (числовий еквівалент).
Позиційна система числення - це така система, в якій значення символу (числовий еквівалент) залежить від його положення в записі числа.
Люба позиційна система числення характеризується основою.
Основа або базис d натуральної позиційної системи числення - це впорядкована послідовність кінцевого набору знаків або символів, які використовуються для зображення числа у данній систем, у якій значення кожного символу залежить від його позиції (розряду) у зображенні числа.
Кожне число у позиційній системі числення з основою d може бути записане у вигляді дискретної суми степенів основи системи з відповідними коефіцієнтами, іншими словами, таку форму ще називають розгорнутою або повною:
де: Ad – довільне число у системі числення з основою d;
– коефіцієнти ряду або цифри системи числення;
i = (n, n-1, n-2, …, 1, 0, -1, …, -m+1, -m) – номер розряду цілої (n) або дробової (-m) частини числа.
Для подання чисел в універсальних ЕОМ застосовували й застосовують двійкову, трійкову, вісімкову і шістнадцяткову системи числення, а для обробки економічної інформації – двійково-десяткову.
З точки зору технічної реалізації найліпшою є система з основою 2 або двійкова, тому що двохпозиційні елементи різної фізичної природи легко реалізуються. Крім того, у процесах з двома стійкими станами різниця між цими станами має якісний, а не кількісний характер, що забезпечує надійну реалізацію двійкових цифр. Таким чином, простота арифметичних і логічних дій, мінімум обладнання, що використовується для подання чисел та найбільш зручні умови реалізації визначили застосування двійкових систем числення практично в усіх відомих комп’ютерах і таких, що проектуються.
Двійкова система числення у комп’ютерах є основною, у якій здійснюються арифметичні і логічні перетворення інформації у пристроях комп’ютера. Вона має тільки дві цифри: 0 і 1, а всяке двійкове число зображається у вигляді комбінації нулів і одиниць. Кожний розряд числа у двійковій системі числення ліворуч від коми подається двійкою у відповідній додатний степені, а праворуч від коми – двійкою у від’ємній степені.
Недоліки двійкової системи числення:
Значно більша, порівняно з іншими системами числення, кількість розрядів, які необхідні для подання однакових за абсолютною величиною чисел.
Необхідність переведення вхідних даних з десяткової системи до двійкової і вихідних – з двійкової до десяткової.
Вісімкова система числення має основу d = 8 i можливі значення розрядів αi = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Число вісім, яке дорівнює основі системи числення, записується двома цифрами у вигляді 10. Любе вісімкове число може бути зображено за допомогою формули розгорнутого запису десятковим еквівалентом.
Шістнадцяткова система числення має основу d = 16 і αi = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Для запису чисел у системі числення з основою, більше ніж 10, арабських цифр виявляється недостатньо і доводиться додатково вводити символи, що однозначно подають цифри від 10 до 15. У даній системі числення застосовують великі латинські (англійські) символи для позначення цифр від 10 до 15.
Переведення чисел з однієї системи числення до іншої може бути виконано двома шляхами. Перший шлях - табличний, який базується на співставленні коду одної системи числення коду іншої системи числення, що мають однакові числові еквіваленти. Спосіб громіздкий, потребує великого об'єму пам'яті для зберігання таблиці, однак, може бути застосований для любих систем числення, включаючи також непозиційні системи числення. Другий шлях - розрахунковий, але він може бути застосований тільки для однорідних позиційних систем числення.
Правило переведення цілого числа з однієї системи числення до іншої. Число послідовно ділять на основу нової системи числення, записаної у початковій системі числення, до отримання частки, що дорівнює нулю. Число у новій системі числення записується як послідовність залишків від ділення, починаючи з останнього залишку.
Правило переведення правильного дробу з однієї системи числення до іншої. Правильний дріб послідовно множать на основу нової системи числення, записаної в початковій системі числення. У процесі множення приймають участь тільки дробові частини проміжних добутків, тобто їх ціла частина ігнорується, але не відкидається. Правильний дріб у новій системі числення записується як послідовність цілих частин добутків, отриманих від множення, починаючи з першого. Процес переведення закінчується, коли проміжний добуток дорівнює 0 у всіх розрядах або досягнута необхідна точність, тобто отримана необхідна кількість розрядів результату після коми.
Для переведення вісімкових чисел до двійкової системи числення необхідно кожну вісімкову цифру замінити еквівалентною їй двійковою тріадою (для шістнадцяткових чисел – тетрадою).
Для переведення двійкових чисел до вісімкової системи числення необхідно двійкове число розбити на тріади праворуч і ліворуч від коми (для шістнадцяткових чисел – на тетради). Якщо останні ліворуч і праворуч тріади (тетради) будуть неповні, їх потрібно доповнити нулями. Потім кожну двійкову тріаду (тетраду) замінити одною еквівалентною їй вісімковою (шістнадцятковою) цифрою.
Переведення чисел з десяткової системи числення до двійкової можна виконувати щляхом проміжного переведення до вісімкової системи числення, а потім отримане вісімкове число – у двійкове, тобто: A10 → A8 → A2.
При необхідності переведення чисел до десяткової системи з інших систем числення, у загальному випадку використовується формула повного запису числа. При використанні цього способу всі арифметичні дії виконуються у тій системі числення, до якої дане число переводиться. Число записується у розгорнутій (повній) формі у своїй системі числення, але значення розрядів записуються у десятковій формі.
Хід виконання роботи
1. Завдання: Дайте відповідь на таке контрольне питання:
2) Що таке основа системи числення?
Виконання: Основою системи числення є кількість цифр, яка використовується у даній системі числення.
2. Завдання: Запустити програму “Симулятор навчальної ЕОМ DeComp” (файл DeComp.exe) і включити живлення на панелі навчального комп’ютера.
За допомогою набірного поля і кнопок “Занесення з набірного поля”, записати до регістрів процесора такі значення двійкових кодів: до РА – 0101 0101 0101,
до РД – 0011 0011 0011 0011,
до А – 0000 1111 0000 1111,
до РІ – 0000 0000 1111 1111,
до ЛАІ – 1010 1010 1010.
Виконання: Я запустила програму «Симулятор навчальної ЕОМ DeComp» і включила живлення на панелі навчального комп’ютера. В Пульті управління за допомогою набірного поля ввела таке значення двійкового коду: 0101 0101 0101 і в полі «Занесення з набірного поля» натиснула кнопку «РА» (Регістр Адреси пам’яті). Після цього, натиснувши кнопку «Запис» у полі «Операція з пам’яттю», записала дане значення двійкового коду до РА. Аналогічно за допомогою набірного поля ввела наступні значення двійкових кодів і записала їх до регістрів процесора: 0011 0011 0011 0011 - записала до Регістру Даних пам’яті (кнопка «РД»), 0000 1111 0000 1111 – записала до Акумулятора (кнопка «А»), 0000 0000 1111 1111 – записала до Регістру Інструкцій (кнопка «РІ»), 1010 1010 1010 – записала до Лічильника Адреси Інструкції (кнопка «ЛАІ»).
3. Завдання: За допомогою набірного поля і кнопок “Операція з пам’яттю” записати до 5-ти сусідніх комірок пам’яті з адресами 20, 21, 22, 23 та 24 числа 16, 17, 18, 19 та 20. Попередньо всі десяткові числа перевести до двійкової системи числення і результати записати у робочий зошит для подання у звіті.
Виконання: Спочатку я перевела десяткові числа 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 і 24 до двійкової системи числення:
16 : 2 = 8 (залишок = 0) 17 : 2 = 8 (залишок = 1) 18 : 2 = 9 (залишок = 0)
8 : 2 = 4 (залишок = 0) 8 : 2 = 4 (залишок = 0) 9 : 2 = 4 (залишок = 1)
4 : 2 = 2 (залишок = 0) 4 : 2 = 2 (залишок = 0) 4 : 2 = 2 (залишок = 0)
2 : 2 = 1 (залишок = 0) 2 : 2 = 1 (залишок = 0) 2 : 2 = 1 (залишок = 0)
1 : 2 = 0 (залишок = 1) 1 : 2 = 0 (залишок = 1) 1 : 2 = 0 (залишок = 1)
19 : 2 = 9 (залишок = 1) 20 : 2 = 10 (залишок = 0) 21 : 2 = 10 (залишок = 1)
9 : 2 = 4 (залишок = 1) 10 : 2 = 5 (залишок = 0) 10 : 2 = 5 (залишок = 0)
4 : 2 = 2 (залишок = 0) 5 : 2 = 2 (залишок = 1) 5 : 2 = 2 (залишок = 1)
2 : 2 = 1 (залишок = 0) 2 : 2 = 1 (залишок = 0) 2 : 2 = 1 (залишок = 0)
1 : 2 = 0 (залишок = 1) 1 : 2 = 0 (залишок = 1) 1 : 2 = 0 (залишок = 1)
22 : 2 = 11 (залишок = 0) 23 : 2 = 11 (залишок = 1) 24 : 2 = 12 (залишок = 0)
11 : 2 = 5 (залишок = 1) 11 : 2 = 5 (залишок = 1) 12 : 2 = 6 (залишок = 0)
5 : 2 = 2 (залишок = 1) 5 : 2 = 2 (залишок = 1) 6 : 2 = 3 (залишок = 0)
2 : 2 = 1 (залишок = 0) 2 : 2 = 1 (залишок = 0) 3 : 2 = 1 (залишок = 1)
1 : 2 = 0 (залишок = 1) 1 : 2 = 0 (залишок = 1) 1 : 2 = 0 (залишок = 1)
Результат переведення:
1610 = 100002
1710 = 100012
1810 = 100102
1910 = 100112
2010 = 101002
2110 = 101012
2210 = 101102
2310 = 101112
2410 = 110002
Опісля за допомогою набірного поля ввела число 101002, занесла його у Регістр Адреси пам’яті і натиснула кнопку «Запис», цим самим записавши це число до РА. Далі у набірному полі ввела відповідне до адреси 101002 число 100002 і записала його до Регістру Даних пам’яті. У полі «Операція з пам’яттю» натиснула кнопку «+1», тим самим збільшивши значення РА на одиницю (в сусідній комірці пам’яті записалась адреса 101012). Після цього у набірному полі ввела ввела число 100012 і записала його до РД.
Знову натиснула кнопку «+1» і проробила аналогічні дії з іншими комірками. В результаті в комірці пам’яті з адресою 101002 було записано число 100002, з адресою 101012 – число 100012, з адресою 101102 – число 100102, з адресою 101112 – число 100112, з адресою 110002 – число 101002.
4.Завдання: Записати у пам’ять описану нижче програму, яка додаватиме числа, що
знаходяться у 10-й та 11-й комірках пам’яті, а результат запише до 12-ї комірки. Програму розмістити у оперативній пам’яті, починаючи з комірки за адресою 0 (нуль). Попередньо у 10-ту та 11-ту комірки занести числа відповідно до свого варіанту:
№ за списком
Число 1
Число 2
2
25
34
Відповідна програма у мнемонічних кодах буде мати такий вигляд:
Мнемонічний
код інструкції
Дія, яку виконує інструкція
LOAD 10
завантажити (прочитати) значення числа з 10-ї комірки пам’яті до
акумулятора;
ADD 11
додати до числа в акумуляторі значення числа з 11-ї комірки пам’яті і
результат зберегти в акумуляторі;
STORE 12
зберегти (записати) значення числа з акумулятора до 12-ї комірки пам’яті;
HALT
зупинити роботу процесора.
Виконання: Спочатку я перевела десяткові числа, які потрібно внести у 10-ту та 11-ту комірки, до двійкової системи числення:
25 : 2 = 12 (залишок = 1) 34 : 2 = 17 (залишок = 0)
12 : 2 = 6 (залишок = 0) 17 : 2 = 8 (залишок = 1)
6 : 2 = 3 (залишок = 0) 8 : 2 = 4 (залишок = 0)
3 : 2 = 1 (залишок = 1) 4 : 2 = 2 (залишок = 0)
1 : 2 = 0 (залишок = 1) 2 : 2 = 1 (залишок = 0)
1 : 2 = 0 (залишок = 1)
Результат переведення:
2510 = 110012
3410 = 1000102
У набірному полі ввела адресу 10-ї комірки – 10102 і занесла її до РА, опісля ввела число 2510, записане у двійковій системі числення – 110012, занесла його до РД і записала до 10-ї комірки пам’яті за допомогою кнопки «Запис». Натиснула кнопку «+1» і отримала адресу 11-ї комірки – 10112. У набірному полі ввела число 3410, записане у двійковій системі числення – 1000102, занесла його до РД і записала до 11-ї комірки.
Після цього розмістила програму в пам’яті навчального комп’ютера, починаючи з комірки за адресою 0. Для цього двійковий код першої інструкції LOAD занесла до комірки з адресою 0000 0000 00002. Мнемонічний код цієї інструкції кодується наступним чином:
0000 аааа аааа аааа, де аааа аааа аааа – 12-бітова адреса комірки пам’яті. Так як перше число розміщується в 10-й комірці пам’яті, то двійковий код інструкції LOAD матиме такий вигляд: 0000 0000 0000 1010, де перші 12 розрядів (0000 0000 10102) – адреса 10-ї комірки.
Двійковий код другої інструкції ADD – 0010 0000 0000 1011 (мнемонічний код – 0010 аааа аааа аааа) – занесла до комірки з адресою 0000 0000 00012. Двійковий код третьої інструкції STORE – 0001 0000 0000 1100 (мнемонічний код – 0001 аааа аааа аааа) – занесла до комірки з адресою 0000 0000 00102. Двійковий код четвертої інструкції HALT – 0111 1100 0000 0000 (мнемонічний код – 0111 11хх хххх хххх, де хх хххх хххх – довільна послідовність 0 чи 1) – занесла до комірки з адресою 0000 0000 00112.
Після цього за допомогою набірного поля встановила адресу першої інструкції
(0000 0000 0000) і занесла її до Лічильника Адреси Інструкції, натиснувши кнопку
«ЛАІ». Цим самим я показала процесору звідки починати виконання програми.
4. Завдання: Виконати програму у автоматичному режимі і перевірити результат у 12-й
комірці, прочитавши значення 12-ї комірки пам’яті.
Виконання: В полі «Режим роботи» я обрала автоматичний режим і після цього натиснула кнопку «Пуск». Далі в набірному полі занесла адресу 12-ї комірки пам’яті і занесла її до РА. В полі «Операція з пам’яттю» натиснула кнопку «Читання» і прочитала значення 12-ї комірки, яке мало вигляд: 0000 0000 0011 1011. Для того, щоб перевірити результат у цій комірці, я перевела значення суми першого і другого числа (25 + 34 = 59) у двійкову систему числення:
59 : 2 = 29 (залишок = 1)
29 : 2 = 14 (залишок = 1)
14 : 2 = 7 (залишок = 0)
7 : 2 = 3 (залишок = 1)
3 : 2 = 1 (залишок = 1)
1 : 2 = 0 (залишок = 1)
У результаті отримала: 59 = 111011.
Отже, результат у 12-й комірці пам’яті є правильним.
6. Завдання: Онулити 12-ту комірку, знову встановити у ЛАІ адресу першої інструкції – адресу 0 і дослідити цю програму, виконавши її у покроковому режимі. Після виконання кожної інструкції записати у подану нижче таблицю вміст усіх регістрів процесора.
Проаналізувати процес змін у регістрах процесора на кожному кроці виконання програми.
Виконання: За допомогою набірного поля занесла адресу 12-ї комірки до РА і онулила її. Далі занесла до ЛАІ адресу першої інструкції – 0000 0000 0000, у полі «Режим роботи» обрала покроковий режим і натиснула кнопку «Пуск».
Вміст регістрів процесора:
РА
РД
А
РІ
ЛАІ
РО
1-й крок
0000 0000 1010
0000 0000 0001 1001
0000 0000 0001 1001
0000 0000 0000 1010
0000 0000 0001
000
2-й крок
0000 0000 1011
0000 0000 0010 0010
0000 0000 0011 1011
0010 0000 0000 1011
0000 0000 0010
000
3-й крок
0000 0000 1100
0000 0000 0011 1011
0000 0000 0011 1011
0001 0000 0000 1100
0000 0000 0011
000
4-й крок
0000 0000 0011
0111 1100 0000 0000
0000 0000 0011 1011
0111 1100 0000 0000
0000 0000 0011
000
Зміни, що відбулись у регістрах процесора на кожному кроці виконання програми:
РА: 1. звертання до 10-ї комірки пам’яті (0000 0000 1010);
2. звертання до 11-ї комірки пам’яті (0000 0000 1011);
3. звертання до 12-ї комірки пам’яті (0000 0000 1100);
4. звертання до 3-ї комірки пам’яті (0000 0000 0011).
РД: 1. зчитування даних з 10-ї комірки пам’яті (0000 0000 0001 1001);
2. зчитування даних з 11-ї комірки пам’яті (0000 0000 0010 0010);
3. зчитування даних з 12-ї комірки пам’яті (0000 0000 0011 1011);
4. зчитування даних з 3-ї комірки пам’яті (0111 1100 0000 0000).
А: 1. завантаження і збереження значення числа з 10-ї комірки пам’яті до акумулятора
(0000 0000 0001 1001);
2. додавання до числа в акумуляторі значення числа з 11-ї комірки пам’яті
(0000 0000 0011 1011);
3. збереження результату додавання двох чисел в акумуляторі (0000 0000 0011 1011);
4. змін не відбулося (0000 0000 0011 1011).
РІ: 1. зчитування інструкції, яка знаходиться в 0-й комірці пам’яті (0000 0000 0000 1010);
2. зчитування інструкції, яка знаходиться в 1-й комірці пам’яті (0010 0000 0000 1011);
3. зчитування інструкції, яка знаходиться в 2-й комірці пам’яті (0001 0000 0000 1100);
4. зчитування інструкції, яка знаходиться в 3-й комірці пам’яті (0111 1100 0000 0000);
ЛАІ: 1. відслідковування адреси інструкції, яка в даний момент буде виконуватись у
процесорі (0000 0000 0001);
2. відслідковування наступної адреси інструкції, яка буде виконуватись у процесорі
(0000 0000 0010);
3. відслідковування наступної адреси інструкції, яка буде виконуватись у процесорі
(0000 0000 0011);
4. змін не відбулося (0000 0000 0011).
РО: 1. змін не відбулося (000);
2. встановлення прапорців регістру у 0 (000);
3. змін не відбулося (000);
4. змін не відбулося (000).
Висновок
На цій лабораторній роботі я вивчила організацію навчального комп’ютера – стимулятора DeComp, призначення окремих блоків і можливості їх використання. Я засвоїла порядок уведення інформації в регістри та пам'ять стимулятора навчального комп’ютера, навчилася вводити і запускати найпростішу програму. Вивчила теоретичні основи побудови систем числення, які використовуються у комп’ютерах і засвоїла порядок використання двійкової системи числення.
27.11.2017 10:11-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора