Материал: звіт лаб2

Міністерство науки і освіти України

Технічний коледж національного університету

«Львівська політехніка»

ЗВІТ

з лабораторної роботи №2

З предмету архітектура комп’ютера

Виконав: студент групи 31-КІ

Мартинюк Р.

Прийняв:

Чистяк В. І.

Львів - 2020

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.

Теоретичні відомості:

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).

• Інструкції звертання до пам’яті

1) LOAD ADR - завантажити (від англ. Load - завантажувати).

Машинний код цієї інстркції – 0000 aaaa aaaa aaaa; виконання – (ADDR) → Акумулятор.

Ця інструкція здійснює читання 16-розрядного числа з комірки пам’яті, на яку вказує поле адреси ADR, і розміщує його у акумуляторі. Перші найстарші 4 розряди (старша тетрада) містять код операції “завантаження” з пам’яті – 0000, а наступні 12 розрядів – адресу комірки, з якої відбуватиметься читання.

2) STORE ADR - зберегти (від англ. Store - зберігати)

Машинний код – 0001 aaaa aaaa aaaa; виконання – Акумулятор (ADDR)).

Ця інструкція здійснює протилежну до інструкції LOAD дію, тобто 16-розрядне значення вмісту акумулятора записує у комірку пам’яті, на яку вказує поле адреси ADR. Код операції інструкції “збереження” до пам’яті – 0001, а наступні 12 розрядів – адреса комірки пам’яті.

1.2. Інструкції арифметичних операцій

1) ADD ADR – арифметичне додавання (від англ. Addition -додавання)

Машинний код – 0010 aaaa aaaa aaaa; виконання – Акумулятор + (ADDR) Акумулятор.

Ця інструкція виконує додавання вмісту акумулятора і числа з комірки пам’яті, на яку вказує адреса ADR, та записує результат назад до акумулятора. Перші 4 розряди машинного коду містять код операції додавання – 0010, а решта 12 розрядів – адресу у пам’яті 2-го операнда, що буде додаватись. Знову звернемо увагу на центральну позицію акумулятора, який постачає одне з двох чисел для додавання та зберігає результат.

Можна не переживати, що результат знищить одне з 2-х чисел, яке перед виконанням дії додавання було записано з пам’яті до акумулятора, бо воно залишилося у пам’яті за своєю адресою. Проте, якщо операнд був записаний в акумулятор як результат виконання попередньої інструкції і не був збережений у пам’яті, то тоді він пропаде – буде “затертий” новим значенням акумулятора.

1.3. Призначення Регістру Ознак

Відповідно до обмежень, які закладені у архітектурі любого комп’ютера, у тому числі і нашого навчального – симулятора DeComp, результат виконання арифметичних і більшості інших інструкцій необхідно аналізувати для визначення його певних особливостей. Що саме:

- потрібно відрізняти додатні і від’ємні числа;

- потрібно визначати стан, коли результат виконання інструкції дорівнює нулю;

- потрібно визначати переповнення розрядної сітки акумулятора.

Для фіксації цих станів існує регістр ознак у процесорі, який має три тригери: Z, S i C. На панелі навчального комп’ютера він розміщений біля акумулятора.

Прапорець Z (Zero - нуль) встановлюється у 1 (світиться), якщо результат операції дорівнює 0. Зрозуміло, що для команди ADD ця ознака встановиться лише у випадку, якщо до 0 додати 0, або якщо додаються два однакових числа з протилежними знаками.

Прапорець S (Sign - знак) встановлюється в 1, якщо результат операції – від’ємне число. Знову ж таки, інструкція ADD не може дати від’ємного результату за винятком чисел у доповняльному коді, яких ми поки-що не розглядаємо. Зрозуміло, якщо віднімати від меншого числа більше інструкцією SUB, отримаємо ознаку від’ємного результату S.

Прапорець C (Carry - перенос) 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. Так, наприклад, перенос виникне і, відповідно, встановиться тригер C, якщо додати два 16-ти розрядних числа у 16-ти розрядному процесорі.

Порядок виконання роботи:

Описати призначення прапорців Регістру Ознак;

Виконання:

Прапорці Регістру Ознак необхідні для того, щоб проаналізувати виконання арифметичних дії и деяких інструкції на наявність певних особливостей.

Прапорець Z (у перекладі з англійської Zero - нуль) активується (отримує значення 1) тоді, коли результат операції дорівнює 0.

Прапорець S (у перекладі з англійської Sign – знак) активується (отримує значення 1) тоді, коли результатом операції стало від’ємне число.

Прапорець C (у перекладі з англійської Carry – перенос) активується (отримує значення 1) тоді, коли у результаті арифметичної операції розряд числа виходить за межі розрядної сітки.

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 поясненнями (згідно зразку)

Виконання:

На лабораторні роботі №1 я зробив програму, яка була призначена для додавання двох чисел (числа 22 та 33). Програма має такий вигляд:

Для виконання дослідження програми в по тактовому режимі, я заніс до ЛАІ адресу першої інструкції, тобто 0, і, обравши по тактовий режим роботи, приступив до дослідження. Кожен такт виконується з натиском кнопки ПУСК. Результати дослідження я заніс до таблиці.

Дослідження програми у потактовому режимі

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 значення чисел А і В. Виписати результати виконання дослідження і значення прапорців ознак у таблицю, взірець якої поданий у роботі № 1. Поясніть отримані результати.

Виконання:

Для того щоб виконати це завдання я склав програму яка віднімає від числа з комірки 13, число з комірки 14 і зберігає результат в 15-ій комірці.

; ;

Запис програми починаю з 4 комірки пам’яті. Наступні коди інструкцій записую в наступні комірки:

; ; ;

Тепер можна переходити до дослідження роботи програми.

Почнемо з випадку при якому числа в комірках 13 та 14 будуть одинакові.

А = В

Нехай числом яке я запишу до 13-ї та 14-ї комірок буде . Перед натисканням кнопки ПУСК треба занести значення адреси першої інструкції (0000 0000 0000 0100) до Лічильника Адреси Інструкції. Потім я почав дослідження результати якого я записав в таблицю: