Лабораторки / ЛР4

12

Таблица 2 - Система команд БУ ЭВМ

В данной модели, в отличие от реального процессора, нет перехода по переполнению. Вследствие того, что модель является учебной, главной целью стоит обучение пользователя основам построения и принципам работы ЭВМ.

Визуализация функционирования БУ ЭВМ. При разработке автоматизированной обучающей системы модели учебной ЭВМ введены следующие ограничения: состав учебной ЭВМ - минимальной конфигурации,

включающей процессор, оперативное запоминающее устройство, внешнее устройство и трехшинный канал; система команд должна быть минимальной,

но достаточной для исполнения структур - следование, ветвление, цикл,

подпрограмма, а также обращения к внешнему устройству; адресное пространство (99 адресов) распределено для программной памяти (1-70 слов),

для данных (адреса: (71-94) и (95-99) - адреса внешнего устройства); формат команды - одноадресный, содержит поле кода операции, поле признака модификации команды (цифра 0 или 1) и поле адреса; глубина вложения

13

подпрограмм - 4; режимы работы - 2, или ввод загрузочного модуля программы и ввод исходных данных, или счет в пошаговом или автоматическом проходе программы.

2.2 Написание программы Иллюстрацией процессов в БУ ЭВМ используется моделирующая

программа АОС 1 «Базовая Учебная ЭВМ». Работа с АОС1 осуществляется в среде Windows. Для выполнения программы запустите файл «AOS1.ехе».

Рисунок 4 – Окно программы АОС 1 базовой учебной ЭВМ В ходе выполнения работы была написана программа, представленная

на рисунке 5.

14

Рисунок 5 – Готовая программа

2.3Алгоритм и код программы и его объяснение

Вячейки данных присваиваем значения:

1)71 ячейка – 10

2)72 ячейка – 2

3)73 ячейка – 3

4)74 ячейка – ячейка для ответа

Код программы:

1) 05071 – передача в регистр данных (RG) значение ячейки 71,

где 050 – обозначение посылочной операции RG: =ОЗУ(А), 71адрес ячейки с данными(А);

2)04072 – деление RG на значение ячейки 72, где 040 – код операции RG: =RG/ОЗУ(А);

3)02073 – разница RG на значение ячейки 73, где 020 – код операции RG: = RG-ОЗУ(А);

15

4) 05174 – передача значение RG в значение ячейки 74, где 051-

код операции пересылки ОЗУ(А): = RG;

5) 10000 – остановка, прекращение работы.

Число в ячейке 74 — это ответ (Ответ число 2). Алгоритм программы представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - Алгоритм программы

16

3 Ответы на контрольные вопросы

1) Каков структурный состав машины БУ ЭВМ?

БУ ЭВМ содержит: арифметико-логическое устройство (АЛУ),

центральное устройство управления (ЦУУ), а также оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) небольшой емкости.

2) Какие связи организует шина ША?

Шина адреса (шА) подключена ко входу регистру адреса (RA) памяти ОЗУ и соединена с выходом мультиплексора отсылок и пультовым терминалом. Шину шА загружают отсылкой (В, С) с выхода мультиплексора отсылок по команде «Р» (продолжить), которая формируется с пультового терминала.

3) Какие связи организует шина ШD?

Шина данных (шD) связывает порты ввода-вывода РАЛУ и ОЗУ.

Передачу данных (двусторонний обмен) по ней обеспечивают сигналы у5, у4,

у1. Порт ввода-вывода РАЛУ - RG и позволяет читать или загружать данные на шD с помощью приемопередатчика, управляемого инверсным сигналом у5.

При у5 = 1 - вывод данных (загрузка шD); иначе - ввод (чтение шD).

4) Каково назначение управляющих сигналов Yi?

Обеспечивают выполнение микроопераций: y1)R:=RS;

y2)RA:=A; y3)RA:=СТАК; y4) RG:=RS; y5) RS:=RG; y6) RGK:=RS; y7) СТАК:=A;

y8) СТАК:=СТАК+1

5)Как организовано управление портом ввода-вывода ОЗУ?

ВОЗУ выделяются: регистр адреса (RA); регистр слова (RS) и шинный формирователь F образуют порт ввода-вывода, управляемый инверсными y4,

17

у1 и у6; R и W- управляющие входы; OP - осведомительный выход. Сигналы

«R» и «W» инициализируют в ОЗУ операции записи и чтения слова:

−W - ОЗУ [RA]: =RS;

−R- RS: =ОЗУ [RA].

Период выполнения этих операций отмечается осведомительным сигналом «ОР», который принимает значение 1 в момент начала обращения к памяти и значение 0 - в момент окончания операции «запись» (W) или

«чтение» (R). При этом процесс генерации УА приостановлен.

6) Как организовано управление портом ввода-вывода АЛУ?

Шина данных (шD) связывает порты ввода-вывода РАЛУ и ОЗУ.

Передачу данных (двусторонний обмен) по ней обеспечивают сигналы у5, у4,

у1. Порт ввода-вывода РАЛУ - RG и позволяет читать или загружать данные на шD с помощью приемопередатчика, управляемого инверсным сигналом у5.

При у5 = 1 - вывод данных (загрузка шD); иначе - ввод (чтение шD).

7) Для чего используется бит PZ в команде?

Бит PZ используется тогда, когда команда предписывает операцию и указывает операнды, участвующие в операции. Операция задается кодом:

Рисунок 4 – Формат команды БУ ЭВМ Множество операций, поддерживаемых БУ ЭВМ разделяется на три

группы:

1)основные;

2)посылочные;

3)управления.

8) Какие осведомительные сигналы формируются к УА, поясните

их назначение?

DC расшифровывает код операции команды и вырабатывает осведомительные сигналы групп операций (x). УА в зависимости от x

формирует или нет последовательность управляющих сигналов y.

18

9) Для чего предназначен элемент СТАК?

Функция CТAK - образовывать слово, представляющее адрес

следующей команды. Обычно CТAK имеет инкрементное устройство, которое

добавляет 1 к текущему адресу.

10)Какие команды поддерживает система команд БУ ЭВМ?

Таблица 1 – Система команд БУ ЭВМ

19

Таблица 2 - Система команд БУ ЭВМ

11) Изобразите обобщенную структуру процессора и поясните

назначение его узлов.

Рисунок 7 – обобщенная структура процессора Процессор для упрощения можно рассматривать состоящим из двух

устройств – операционного (ОУ) и управляющего (УУ) (ОУ – выполняет указанные элементарные операции; УУ – управляет ОУ, задавая необходимую

20

последовательность выполнения этих операций). В качестве узлов УУ и ОУ включают в себя регистры, счетчики, сумматоры, мультиплексоры,

дешифраторы и т.д.

ОУ включает в себя набор функциональных узлов: счетчики, регистры,

сумматоры и т.д. Количество этих узлов в ЭВМ или отдельных ее устройствах конечно, и каждый из них может выполнять конечное число различных действий, управление которыми осуществляется по сигналу, поступающему из УУ. Таким образом, УУ управляет конечным числом блоков ЭВМ и вырабатывает конечные последовательности управляющих сигналов, а

значит, имеет конечное число внутренних состояний, входных и выходных сигналов.

12)Опишите структуру и формат команд БУ ЭВМ.

Форматы команд ЭВМ

Вкоманде, как правило, содержатся не сами операнды, а информация объект адресах ячеек памяти или регистрах, в которых они находятся. Код команды можно представить состоящим из нескольких полей, каждое из которых имеет свое функциональное назначение.

Вобщем случае команда состоит из:

•операционной части (содержит код операции);

•адресной части (содержит адресную информацию о местонахождении обрабатываемых данных и месте хранения результатов).

В свою очередь, эти части, что особенно характерно для адресной части, могут состоять из нескольких полей.

Структура команды определяется составом, назначением и расположением полей в коде.

Форматом команды называется заранее оговоренная структура полей ее кода с разметкой номеров разрядов (бит), определяющих границы отдельных полей команды, или с указанием числа разрядов (бит) в

определенных полях, позволяющая ЭВМ распознавать составные части кода.