Лабораторная работа № 2 Центральный процессор. Работа с регистрами центрального процессора

Цель: Познакомиться с регистрами центрального процессора, их обозначением и назначением. Научиться распознавать состояние регистров с помощью программы DEBUG. Научиться устанавливать требуемое значение регистров.

Оборудование: ПК, ОС Windows, программа Debug, методические указания.

Требования к отчету по лабораторной работе:

1. Конспект теоретического материала.

2. Занесенные в тетрадь протокол результатов выполнения практического задания или распечатка.

Теоретический материал

Как известно, именно в процессоре про­исходит непосредственная обработка данных. Основными частями процессора явля­ются арифметико-логическое устройство (АЛУ) и ус­тройство управления (УУ). АЛУ служит для реализа­ции всех тех операций, которые умеет выполнять про­цессор. Здесь выполняются все арифметические дей­ствия, а также логические операции, операции срав­нения данных, сдвиги и т.д.

Для выполнения очередной команды данные (в виде двоичных чисел) загружаются в один из регистров процессора. В процессорах семейства Intel имеется четыре основных регистра: АХ (аккуму­лятор), ВХ (база), СХ (счет­чик) и DХ (данные). Большая часть рабо­ты компьютера ведется с помощью этих регистров. Программист может использовать их по своему усмотрению для временного хранения любых объектов (данных или адресов) и выполнения над ними требуемых операций. При этом регистры допускают независимое обращение к старшим (AH, BH, CH и DH) и младшим (AL, BL, CL и DL) половинам

Кроме того, в процессорах семейства Intel для хранения адресов выполняемых команд и адресов загружаемых данных существуют четыре сегмент­ных регистра (CS, DS, SS, ЕS) и пять регистров смещения (IP, SP, BP, SI, DI). Их обозначение и название приведены в таблице:

Обозначение регистра	Название	Обозначение регистра	Название
СS	Сегмент кода (программы)	SР	Указатель стека
DS	Сегмент данных	ВР	Указатель базы
SS	Сегмент стека	SI	Индекс источника
ЕS	Дополнительный сегмент	DI	Индекс назначения
IР	Указатель команд

Существуют еще несколько вспомогательных реги­стров (флаговый регистр, регистры источника и при­емника и др.), а также регистры математического со­процессора (в нем производятся ускоренные опера­ции над вещественными числами) и др.

Флаговый регистр. представляет собой набор отдельных регистров-битов, называемых флагами. Флаги логически можно объе­динить в две группы:

• шесть статусных флагов, в ко­торые заносится информация о состоянии процессора (обычно указывающая на то, что произошло при вы­полнении арифметических операций и операций срав­нения),

• и три управляющих флага, которые управля­ют работой некоторых команд процессора.

Характе­ристики всех флагов приведены в таблице 1:

Наименование флага	Назначение	Обозначение	Значение, когда установлен	Значение, когда сброшен
Статусные флаги
Флаг переноса (да/нет)	Указывает на наличие переноса при выполнении арифметических операций	СF	СY	NС
Флаг переполнения (да/нет)	Указывает на переполнение при вы­полнении арифметических операций со знаковыми числами	ОF	ОV	NV
Флаг нуля (да/нет)	Указывает на нулевой результат при выполнении арифметических опера­ций или на равенство при операци­ях сравнения	ZF	ZR	NZ
Флаг знака (отрицательный/ положительный)	Указывает на отрицательный резуль­тат при выполнении арифметических операций или устанавливает признак неравенства при операциях срав­нения	SF	NG	PL
Флаг четности (четное / нечетное )	Указывает на наличие в операнде четного числа битов, равных 1, пос­ле выполнения команды	РF	РЕ	РО
Флаг арифметиче­ского переноса (да/нет)	Указывает на необходимость кор­ректировки после выполнения арифметических операций с числами, представленными в виде двоично-десятичных кодов	АF	АС	NА
Управляющие флаги
Флаг направления (уменьшение/ увеличение)	Управляет способом изменения ад­ресов при операциях при побайто­вой обработке данных, например, при работе со строками	DF	DN	UP
Флаг прерывания (возможно/ невозможно)	Управляет процессом блокировки и разблокировки прерываний	IF	EI	DI
Флаг трассировки	Управляет пошаговым выполнени­ем операций	ТF

Для работы с регистрами процессора используется входящая в состав операционной системы Windows программа DEBUG (отладчик). Эта программа позволяет осуществить побайтное тести­рование и побайтное редактирование одного мегабайта памяти. Основные функции этой программы:

— загрузка файлов, содержащих программы или данные, в память компьютера;

— вывод на экран и корректировка содержимого регистров процессора;

— вывод на экран содержимого участков памяти в шестнадцатеричном коде и в символьном виде в соот­ветствии с системой кодировки ASCII;

— изменение содержимого участков памяти и портов;

— перенос блоков данных из одного места основ­ной памяти в другое;

— генерация и вывод на экран команд ассемблера по коду, загруженному в память компьютера;

— сохранение содержимого участков памяти на гибких и жестких дисках;

— выполнение с помощью встроенного калькуля­тора шестнадцатеричного сложения и вычитания.