Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»
АРХИТЕКТУРА ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 09.03.02 – Информационные системы и технологии
Воронеж 2016
УДК 004.4
Зольников, К. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 09.03.02 – Информационные системы и технологии / К. В. Зольников, С. А. Евдокимова, Т. В. Скворцова ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова». – Воронеж,
2016. – 21 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова» (протокол № __ от _______ 2016 г.)
Рецензент начальник лаборатории ОАО «НИИЭТ» к.т.н. А. И. Яньков
3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания рассматривают архитектуру учебной модели электронно-вычислительной машины и систему ее команд и предназначены для студентов по направлению подготовки 09.03.02 – Информационные системы и технологии, изучающих дисциплину «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем».
Методические указания содержат тексты четырех лабораторных работ. Лабораторная работа №1 знакомит студентов с интерфейсом учебной модели ЭВМ, методами ввода и отладки программы.
Лабораторная работа № 2 посвящена изучению системы команд модели ЭВМ и программной реализации разветвляющихся процессов.
Лабораторная работа № 3 рассматривает системы команд модели ЭВМ, связанных с обработкой массивов и программирования циклов.
Лабораторная работа № 4 посвящена изучению организации подпрограмм и команд их вызова.
Каждая лабораторная работа содержит краткие теоретические сведения, практические примеры, задания для самостоятельного выполнения, требования к содержанию отчета. Все выполненные упражнения должны быть сохранены на жестком диске компьютера в папке, именуемой фамилией студента.
В конце каждой лабораторной работы приводится список вопросов для самопроверки, способствующих закреплению полученных знаний. Устный опрос по приведенным вопросам проводится преподавателем при защите студентом отчета по лабораторной работе.
4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Тема: «Архитектура учебной модели ЭВМ и еѐ система команд»
Цель работы: знакомство с интерфейсом модели ЭВМ, методами ввода и отладки программы, действиями основных классов команд и способов адресации.
Общие положения
Для решения с помощью ЭВМ некоторой задачи должна быть разработана программа. Программа на языке ЭВМ представляет собой последовательность команд. Код каждой команды определяет выполняемую ею функцию, тип адресации и адрес. Выполнение программы, записанной в памяти ЭВМ, осуществляется последовательно по командам в порядке возрастания адресов команд или в порядке, определяемом командами передачи управления.
Для того чтобы получить результат выполнения программы, пользователь должен:
ввести программу в память ЭВМ;
определить, если это необходимо, содержимое ячеек ОЗУ и РОН, содержащих исходные данные, а также регистров IR и BR;
установить в PC стартовый адрес программы;
перевести модель в режим Работа.
Каждое из этих действий выполняется посредством интерфейса модели учебной ЭВМ. Ввод программы может осуществляться как в машинных кодах непосредственно в память модели, так и в мнемокодах в окно программы с последующим ассемблированием.
Цель настоящей лабораторной работы — знакомство с интерфейсом модели ЭВМ, методами ввода и отладки программы, действиями основных классов команд и способов адресации. Для этого необходимо ввести в память и выполнить в режиме Шаг некоторую последовательность команд (определенную вариантом задания) и зафиксировать все изменения на уровне программно-доступных объектов ЭВМ, происходящие при выполнении команд.
Команды в память учебной ЭВМ вводятся в виде шестиразрядных десятичных чисел.
5
В данной лабораторной работе будем программировать ЭВМ в машинных кодах.
Пример
Дана последовательность мнемокодов, которую необходимо преобразовать в машинные коды, занести в ОЗУ ЭВМ, выполнить в режиме Шаг и зафиксировать изменение состояний программно-доступных объектов ЭВМ (табл. 1).
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
Команды и коды |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Последовательность |
|
|
Значения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Команды |
RD#20 |
WR3 0 |
|
ADD |
WR@30 |
JNZ 002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коды |
211020 |
220030 |
|
23 1005 |
22 2030 |
120002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Введите полученные коды последовательно в ячейки ОЗУ, начиная с адреса 000. Выполняя команды в режиме Шаг, зафиксируйте изменения программно-доступных объектов (в данном случае это Асс, PC и ячейки ОЗУ
020 и 030) в табл. 2.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
Содержимое регистров |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PC |
Асс |
М(30) |
|
М(20) |
PC |
Асс |
М(30) |
М(20) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
000 |
000000 |
000000 |
|
000000 |
004 |
|
|
000025 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
001 |
000020 |
|
|
|
002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
002 |
|
000020 |
|
|
003 |
000030 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
003 |
000025 |
|
|
|
004 |
|
|
000030 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание на лабораторную работу:
1.Ознакомиться с архитектурой учебной модели ЭВМ.
2.Записать в ОЗУ «программу», состоящую из пяти команд — варианты задания выбрать из табл. 3. Команды разместить в последовательных ячейках памяти.
3.При необходимости установить начальное значение в устройство ввода
IR.