Міністерство освіти і науки Національний університет „Львівська політехніка” Кафедра СКС Звіт з лабораторної роботи № 2 з дисципліни: “Організація та функціонування комп’ютерів” на тему: “ Набір інструкцій навчального комп’ютера. Загальний порядок виконання інструкцій.” Тема: Набір інструкцій навчального комп’ютера. Загальний порядок виконання інструкцій. Мета: 1. Засвоїти порядок виконання програм у комп’ютері. Ознайомитися з форматом та набором інструкцій симулятора навчальної ЕОМ. Засвоїти формати і способи використання інструкцій звертання до пам’яті та інструкцій арифметичних операцій; 2. Засвоїти призначення регістра ознак процесора; 3. Ознайомитися з потактовим режимом роботи навчального комп’ютера. 4. Засвоїти базовий порядок виконання інструкції навчального комп’ютера та навчитися досліджувати хід виконання окремих інструкцій. 1. Теоретичні відомості Усі інструкції у навчальному комп’ютері можна поділяти за такими напрямками: За форматом коду інструкції; За призначенням. Нагадаємо, що за форматом коду інструкції є адресні та безадресні (див. розділ ІІ “Опис архітектури навчального комп’ютера DeComp”). Безадресні інструкції взагалі не використовують будь-які операнди, як, наприклад, інструкція HALT або інструкції зсувів. У таких інструкціях однозначно відомо, звідки брати операнди для операції, наприклад: - інструкція NOT однозначно працює з акумулятором (інвертує його вміст); - так само роблять усі інструкції зсувів (LSL, ASR, ROR та інші); - а от інструкції INPUT та OUTPUT працюють не лише з акумулятором, але й з портами вводу (INPUT) та виводу (OUTPUT). У свою чергу, адресні інструкції для виконання своєї операції потребують операнди, в якості яких може бути вміст будь-якої з 4096 комірок пам’яті симулятора. Отже, окрім коду операції, який займає найстарші 4 розряди машинного коду інструкції (від 15-го до 12-го ), решту розрядів займає 12-розрядна адреса комірки пам’яті, значення вмісту якої стане операндом і буде оброблятись у даній інструкції. Усі інструкції навчального комп’ютера за призначенням можна розділити на такі групи: 1) інструкції звертання до пам’яті (LOAD та STORE); 2) арифметичні інструкції (ADD та SUB); 3) логічні інструкції (AND, OR, XOR та NOT); 4) інструкції вводу/виводу (INPUT та OUTPUT); 5) інструкції керування виконанням програми: а) інструкція зупинки (HALT); б) інструкції умовних переходів (JNZ, JZ, JP, JM, JNC та JC); в) інструкція безумовного переходу (JMP); 6) інструкції зсувів (вліво (Left) та вправо (Right)): а) інструкції логічного зсуву (LSL та LSR); б) інструкції арифметичного зсуву (ASL та ASR); в) інструкції циклічного зсуву (ROL та ROR); г) інструкції циклічного зсуву через тригер ознаки переносу C (RCL та RCR). 2. Хід виконання роботи 1. Описати призначення прапорців Регістру Ознак; Регістр ознак призначений для аналізу результату арифметичних дій. Він складається з трьох тригерів: Z (Zero - нуль) – цей прапорець змінює своє значення на 1 коли у результаті обчислення в акумуляторі знаходиться нуль. S (Sign - знак) – цей прапорець відслідковує від’ємні числа, змінює своє значення на одиницю коли в результаті обчислень в акумуляторі записане від’ємне число. C (Carry - перенос) – цей прапорець інформує про переповнення розрядної сітки, встановлюється в 1, коли у результаті арифметичної операції (додавання чи віднімання) виникає перенос із старшого розряду результату або при виконанні операції зсуву вправо чи вліво крайній розряд числа вийшов за межі розрядної сітки. 2. Ввести у симулятор і виконати дослідження у потактовому режимі програми додавання двох чисел, яка була підготована у роботі № 1. Записати результати – мікропрограму виконання з необхідними поясненями. Як і у першій роботі перед вводом програми я записую числа та у комірки з адресою та . Після цього я вводжу програму з лабораторної роботи №1. Задана програма у мнемонічних кодах: Програма у машинних кодах: - двійковий код 1-ої інструкції - двійковий код 2-ої інструкції - двійковий код 3-ої інструкції - двійковий код 4-ої інструкції Коли числа і програма записані до пам’яті я запускаю програму у потоковому режимі. Дослідження додавання двох чисел у по тактовому режимі інструкція комп’ютер регістр 3. Ввести у симулятор та виконати дослідження у покроковому режимі програми, яка відніматиме два числа А і В для значень, коли А = В, А > В і А < В, вибравши довільні відповідні значення. Виписати результати виконання дослідження і значення прапорців ознак у таблицю, взірець якої поданий у роботі № 1. Поясніть отримані результати Моя програма для віднімання двох чисел: Перша умова(А=В) вимагає двох рівних чисел для обчислень, я вибрав число 44. Число у двійковому коді: Виконую програму у покроковому режимі, покази регістрів: У цьому випадку в регістрі ознак жовтим кольором засвітилося значення Z. Це означає, що результатом програми є нуль. І справді, якщо прочитати значення результату у комірці (111)2 то там буде (0000 0000 0000 0000)2. Виконуємо програму змінивши умову(А > В), для цієї умови я вибрав такі числа: Покази регістрів: Регістр ознак показує значення , адже ми віднімали числа які задовільнять умову(А > В), тому результат не є від’ємним числом чи нулем. Запустимо знову змінивши умову(А<В), обміняємо числа 44 і 37 місцями. Покази регістрів: В даному випадку засвітилися жовтим кольором прапорці S і C. S означає, що результатом є від’ємне число. С означає, що це результат вийшов за межі розрядної сітки, тобто виник перенос із старшого розряду результату і крайній розряд числа вийшов за межі розрядної сітки. Якщо прочитати значення результату у комірці (111)2 то там буде (1111 1111 1111 1001)2. 5. Ввести у симулятор та виконати дослідження у потактовому режимі 3-х окремих інструкції – LOAD, STORE i SUB. Пояснити необхідну підготовку числових даних, виписати порядок виконання інструкцій у вигляді мікропрограм із вказанням реальних значень регістрів і поясненням дій, що виконуються у кожному такті. Load Інструкція LOAD(Машинний код: 0000 аааа аааа аааа), зчитує дані з комірки пам’яті з адреси «аааа аааа аааа» і записує їх до акумулятора. Вона обробляє лише один операнд, що повинен бути заздалегідь підготовлений. У комірку з адресою 010(0000000002) записую інструкцію LOAD 05 (0000 0000 0000 0101), а в комірку з адресою 52(0000000001012) записую число 1010(00000000000010102). У ЛАІ записую адрес цієї інструкції, тобто 010(0000000002). Результатом роботи програми повинно бути завантаження числа 00000000000010102 до Акумулятора. Store Інструкція STORE 01 (Машинний код: 0001 aaaa aaaa aaaa), записує з акумулятора число в комірку з адресою «аааа аааа аааа». Інструкція обробляє однин операнд, що повинен бути підготовлений заздалегідь. Записую в комірку з адресою 010(0000000002) інструкцію Store 11 (0001 0000 0000 1011). Тоді в Акумулятор записую число 1010(00000000000010102). У ЛАІ записую адрес цієї інструкції, тобто 010(0000000002). Результатом роботи програми повинно бути завантаження числа з Акумулятора до комірки пам'яті з адресою. 1110(0000000010112). SUB Інструкція SUB (Машинний код: 0011 aaaa aaaa aaaa), віднімає два числа(від того, що міститься в акумуляторі віднімає число, що знаходиться у комірці з адресю «аааа аааа аааа»). Дана інструкція обробляє два операнда, які повинні бути заздалегідь підготовлені. Записую в комірку з адресою 010(0000000002) інструкцію Sub 11 (0011 0000 0000 1011). В комірку з адресою 1110(00000000000010112) записую число 1010(00000000000010102). В Акумулятор записую число 2110(00000000000101012). У ЛАІ записую адрес цієї інструкції, тобто 010(0000000002). Результатом роботи програми повинно бути збереження числа 1110(00000000000010112) в Акумуляторі, бо 21-10=11. 3.Висновок