Материал: 3226

16

Вобычных ОЗУ нет возможности перемещать слова между ячейками, поэтому при организации стека перемещается не массив слов относительно неподвижной верхушки, а верхушка относительно неподвижного массива. Под стек отводится некоторая область ОЗУ, причем адрес верхушки хранится в специальном регистре процессора – указателе стека SP.

Встек можно поместить содержимое регистра общего назначения по команде PUSH или извлечь содержимое верхушки в регистр общего назначения по команде POP. Кроме того, по команде вызова подпрограммы CALL значение программного счетчика PC (адрес следующей команды) помещается в верхушку стека, а по команде RET содержимое верхушки стека извлекается в PC. При каждом обращении в стек указатель SP автоматически модифицируется. В большинстве ЭВМ стек "растет" в сторону меньших адресов, поэтому перед каждой записью содержимое SP уменьшается на 1, а после каждого извлечения содержимое SP увеличивается на 1. Таким образом, SP всегда указывает на верхушку стека.

Цель настоящей лабораторной работы – изучение организации программ

сиспользованием подпрограмм. Кроме того, в процессе организации ЦИКЛОВ мы будем использовать новые возможности системы команд модели ЭВМ, которые позволяют работать с новым классом памяти – сверхоперативной (регистры общего назначения – РОН). В реальных ЭВМ доступ к РОН занимает значительно меньшее время, чем к ОЗУ; кроме того, команды обращения к регистрам короче команд обращения к памяти. Поэтому в POН размещаются наиболее часто используемые в программе данные, промежуточные результаты, счетчики циклов, косвенные адреса и т. п. В системе команд учебной ЭВМ для работы с РОН используются специальные команды, мнемоники которых совпадают с мнемониками соответствующих команд для работы с ОЗУ, но в адресной части содержат символы регистров R0–R9.

Кроме обычных способов адресации (прямой и косвенной) в регистровых командах используются два новых – постинкрементная и преддекрементная. Кроме того, к регистровым относится команда организации цикла JRNZ R,M. По этой команде содержимое указанного в команде регистра уменьшается на 1, и если в результате вычитания содержимого регистра не равно 0, то управление передается на метку М. Эту команду следует ставить в конце тела цикла, метку

17

М – в первой команде тела цикла, а в регистр R помещать число повторений цикла.

Пример

Даны три массива чисел. Требуется вычислить среднее арифметическое их максимальных элементов. Каждый массив задается двумя параметрами: адресом первого элемента и длиной.

Очевидно, в программе трижды необходимо выполнить поиск максимального элемента массива, поэтому следует написать соответствующую подпрограмму.

Параметры в подпрограмму будем передавать через регистры: R1 – начальный адрес массива, R2 – длина массива.

Рассмотрим конкретную реализацию этой задачи. Пусть первый массив начинается с адреса 085 и имеет длину 14 элементов, второй – 100 и 4, третий – 110 и 9. Программа будет состоять из основной части и подпрограммы. Основная программа задает параметры подпрограмме, вызывает ее и сохраняет результаты работы подпрограммы в рабочих ячейках. Затем осуществляет вычисление среднего арифметического и выводит результат на устройство вывода. В качестве рабочих ячеек используются регистры общего назначения R6 и R7 – для хранения максимальных элементов массивов. Подпрограмма получает параметры через регистры R1 (начальный адрес массива) и R2 (длина массива). Эти регистры используются подпрограммой в качестве регистра текущего адреса и счетчика цикла соответственно. Кроме того, R3 используется для хранения текущего максимума, a R4 – для временного хранения текущего элемента. Подпрограмма возвращает результат через аккумулятор. В табл. 8 приведен текст основной программы и подпрограммы. Обратите внимание, цикл в подпрограмме организован с помощью команды JRNZ, а модификация текущего адреса – средствами пост-инкрементной адресации.

19

Задание на лабораторную работу

Составить и отладить программу учебной ЭВМ для решения следующей задачи. Три массива в памяти заданы начальными адресами и длинами. Вычислить и вывести на устройство вывода среднее арифметическое параметров этих массивов. Параметры определяются заданием к предыдущей лабораторной работе.

Требования к содержанию отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие разделы:

1.Формулировка варианта задания.

2.Граф-схема алгоритма основной программы.

3.Граф-схема алгоритма подпрограммы.

4.Распределение памяти (размещение в ОЗУ переменных, программы и необходимых констант).

5.Тексты программы и подпрограммы.

6.Значения исходных данных и результата выполнения программы.

Контрольные вопросы

1.Как работает команда MOV R3, R7?

2.Какие действия выполняет процессор при реализации команды CALL?

3.Как поведет себя программа примера, если в ней вместо команд CALL M использовать команды JMP M?

4.После начальной установки процессора (сигнал Сброс) указатель стека SP устанавливается в 000. По какому адресу будет производиться запись в стек первый раз, если не загружать SP командой WR SP?

5.Как, используя механизмы постинкрементной и преддекрементной адресации, организовать дополнительный стек в произвольной области памяти, не связанный с SP?

20

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература

1. Хорошевский В. Г. Архитектура вычислительных систем [Текст] : доп. М-вом образования и науки Рос. Федерации в качестве учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений / В. Г. Хорошевский. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. - 520 с.

Дополнительная литература

2. Юдина Н. Ю. Вычислительные машины, системы и сети [Электронный ресурс]: учебное пособие / Н.Ю.Юдина; ВГЛТА.- Воронеж, 2014.- 220 с. - ЭБС ВГЛТУ.