МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

Факультет АВТ

Кафедра ЭВА

к.т.н., доцент Мартиросян С.Т.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсу «Организация ЭВМ и систем»

МОСКВА – 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Лабораторная работа №1 3

Исследование особенностей модели фон Неймана 3

Цель работы 3

Выводы 7

Лабораторная работа №2 7

Программное обеспечение ПК. 7

Лабораторная работа №3 15

Работа с файлами в ОС Windows 15

Введение 15

Лабораторная работа №4 20

Редактирование текста в текстовом редакторе Word 20

Лабораторная работа №5 24

Форматирование текста в Word 24

Лабораторная работа №6 27

Таблицы в Word 27

Лабораторная работа №7 28

Рисунки в Word 28

Лабораторная работа №8 32

Подготовка документа Word к печати 32

Лабораторная работа №9 35

Настройка BIOS 35

ЦПУ 36

B I O S 37

Лабораторная работа №10 45

Определение размеров кластера 45

Лабораторная работа №1

Исследование особенностей модели фон Неймана

Цель работы

Демонстрация универсальности двоичного кода, невозможности различения программы от данных, адресная структура ОП. Мы покажем, что машина способна сама внести внутрь своей программы некоторую команду и затем исполнить ее.

Теоретическая часть.

Модель фон Неймана

Можно констатировать, что ЭВМ с архитектурой фон Неймана, это ЭВМ с управлением потоком команд. Принято считать, что ВМ с архитектурой фон Неймана присущи следующие особенности:

1. единственная, последовательно адресуемая память (обычные скалярные однопроцессорные системы, при этом наличие конвейера не меняет дела);

2. память является линейной и одномерной (одномерная – имеет вид вектора слов, память состоит из ячеек фиксированной длины и имеет линейную структуру адресации); 3. отсутствует явное различие между командами и данными;

4. ход выполнения вычислительного процесса определяется только централизованными и последовательными командами или, другими словами, управление потоком команд (выбрать адрес команды – выбрать данные – произвести действие и т.д.);

5. назначение данных не является их неотъемлемой, составной частью, назначение данных определяется логикой программы.

Нет никаких средств, позволяющих отличить набор битов, представляющих число с плавающей точкой, от набора битов, являющихся строкой символов.

Структура адресной памяти

Для ЭВМ байтовая организация оперативной памяти является не только основной, но и вполне естественной (см. рис.1). Для хранения данных в такой памяти и обращения к ней надо каждый раз наращивать (инкрементировать) счетчик команд на единицу.

Адрес байта 7 . . . . . . 0

0

Необходимо помнить – мы должны иметь возможность адресоваться не только к байту, слову или полному слову, но и к отдельным битам в этих конструкциях.

1

2

.

.

.

6 5533

6 5534

6 5535

.

.

Рис. 1. Байтовая организация памяти

Однако одного байта, как правило, недостаточно для хранения мало-мальски значимой информации. Например, под целое число отводится минимально 2 байта, в современных компьютерах под слово и полное слово отводится 4 или даже 8 байт. Следовательно, надо иметь возможность адресоваться не только к целому слову, но и к отдельным байтам. Так, в случае 16-разрядных процессоров все слова в памяти (16-разрядные) имеют четные адреса (в случае прямого порядка хранения), а байты, входящие в эти слова, могут иметь как четные, так и нечетные адреса с указанием обращения к байту.

1 0 0 1

3 2 2 3

5 4 4 5

.

.

6 5533 65532 65532 65533

6 5535 65534 65534 65535

.

.

“A” “B”

Рис.2. Прямой и обратный порядок хранения 2-х байтового слова при прямом и обратном порядке хранения

В этом случае каждое 16-разрядное слово состоит из двух последовательно расположенных байтов. Например, байты 2 и 3 образуют одно полное слово, а байты 3 и 4 нет. При работе с такой памятью счетчик команд микропроцессора после выборки каждого слова должен наращиваться на 2, а не на 1, как в предыдущем случае. Рассмотрим пример:

- записать слово четырехбайтовое 1 7 B A

Обратный порядок байтов Прямой порядок байтов

«0» «1» «1» «0»

1 7 B A

1 7 B A

0 1 1 0

2 3 3 4

Байт с наиболее значащей частью

(“big-end”, в исходном числе он находится слева) сохраняется в память по наименьшему адресу N (n=4),

машины: Sparc, Apple, IBM-370 ….

Байт с наиболее значащей частью (слева)

сохраняется в память по наибольшему адресу N=3 (n=7), (“little-end”),

машины: Intel

Рис. 3. Два способа хранения многобайтовых данных

Необходимо отметить, что и в том, и в другом случае слово, содержащее это число, имеет, адрес – 0, но в первом случае мы записываем его в прямом виде - 17BA, а во втором в перевернутом – BA17. Принято в качестве адреса слова, которое состоит из нескольких последовательно расположенных байтов, использовать адрес байта с наименьшим номером. В итоге адреса слов уже не будут меняться через единицу, приращение будет зависеть от длины машинного слова.

Экспериментальная часть

Рассмотрим программу, которая сама сформирует внутри себя логическую команду и выполнит ее. Выпишем некоторые коды логических операций из справочника по системе команд IBM PC.

Таблица 1. Коды логических операций между регистрами AX и BX

Команда	Код	Примечание
AND AX, BX	21 D8	Логическое И
OR AX, BX	09 D8	Логическое ИЛИ
XOR AX, BX	31 D8	Исключающее ИЛИ

Код первой формируемой команды – 21 D8 поместим сначала в регистр CX, а затем оттуда в оперативную память.

Получим следующую программу на ассемблере.

Таблица 2. Программа, формирующая и выполняющая логическую операцию

Адрес	Команда	Действие	Пояснение
100	mov ax,1234	поместить 1234 в регистр AX	1-ый операнд
103	mov bx,5678	поместить 5678 в регистр BX	2-ой операнд
106	mov cx,D821	поместить D821 в регистр CX	команда И
109	mov [10D],cx	скопировать CX в ячейку 10D	записать команду в ОЗУ

Как вы видите, первые две команды задают абсолютно произвольные константы (все данные приведены в шестнадцатеричном формате), над которыми будет произведена логическая операция И. Следующая команда (106) заносит в CX перевернутый код операции (D8 21 вместо 21 D8). Причину этого мы уже обсуждали. Команда 109 заносит в ячейку ОЗУ со следующей командой (нетрудно убедится, что ее адрес 10D) выбранную логическую операцию.

Чтобы запустить программу можно использовать стандартный отладчик DEBUG, входящий в состав ОС Windows (кнопка Пуск, затем Выполнить).

Рис. 4. Вызов программы Debug

После ввода программы проверим ее правильность, для этого введем u, затем нажмем клавишу <Enter>. Обратите внимание на следующий важный факт. Начиная с ячейки 10D информация не вводилась, тем не менее вы увидите пятую команду, которой не было.

Рис. 5. Ввод программы и проверка

Теперь, исполним нашу программу. Для этого командой t5 попросим Debug выполнить очередные 5 команд.

Рис. 6. Исполнение программы

Задание:

1. Убедитесь в правильности работы программы (проверьте результат).

2. Задайте команду XOR (31D8). Проверьте ее выполнение для операндов 2476 и 0F31.

3. Задайте команду OR (09D8). Проверьте ее выполнение для операндов 2476 и 0F31.

4. Записать 32-разрядное двоичное слово, содержащее число 10₁₀ в прямой и обратной последовательности хранения в ячейках памяти.

Выводы

Мы убедились в том, что можно реализовать вычислительную машину чисто программным способом.

Данный эксперимент подтверждает, что не существует принципиального различия между данными и командами, более того некоторая команда программы может играть роль данных для другой команды.

Однако, нам необходимо понимать, что помимо созидательной функции, способность программы изменять саму себя может играть и разрушительную роль.

Лабораторная работа №2 Программное обеспечение пк.

Введение

В интерфейсе Windows реализована объектная модель. Ее суть проста и близка к обычной реальности. Представьте себя за письменным столом, где перед вами находятся объекты - листок, карандаш и будильник. Объекты обладают свойствами: листок - размерами и цветом; будильник - цветом и временем, установленным для звонка; карандаш- толщиной кончика грифеля. Наше воздействие на эти объекты сводится к изменению их свойств: оторвали кусок листа (изменили размер), заточили или затупили карандаш (изменили толщину кончика грифеля), пролили чернила на будильник (изменили его цвет). В ОС Windows объекты на экране - рисованные, свойств у них, безусловно меньше, чем у реальных, и инструментов для изменения этих свойств тоже немного - прежде всего мышь и клавиатура. Если вы захотели понять, какими свойствами обладает тот или иной объект Windows, то поставьте на него указатель мыши и нажмите правую кнопку мыши, а из появившегося, так называемого контекстного меню выберите пункт "Свойства". На открывающихся вкладках можно изменить свойства объекта, хотя это и не единственный способ. Но о каких объектах, собственно, идет речь? Прежде всего это логические записи, сохраняемые на диске - файлы, а также каталоги, или папки (folders), где хранятся файлы. Однако не все файлы одинаковы, в одних - хранятся данные (текст, рисунок, звук и др.), другие содержат откомпилированный код программ. Программы, как правило, имеют расширения exe, com или bat и нечитабельны обычным образом (bat -файлы просмотреть можно). Особым типом файла Windows является ярлык (на его пиктограмме (иконке) в правом нижнем углу ОС рисует стрелочку). Он мал по размеру и представляет собой ссылку для загрузки в систему другого объекта - файла или каталога. Ярлык является мощным средством для обустройства под свои нужды среды Windows. Вы можете создать отдельный каталог, например, исключительно для работы с текстами, и чтобы иметь быстрый доступ из этого каталога в другие часто используемые вами каталоги применить ярлыки.

1. Рабочий стол. Программа Мой компьютер

После загрузки компьютера на экране монитора отображается рабочий стол операционной системы WINDOWS. На рабочем столе находятся ярлыки (синонимы: значки, пиктограммы, иконки) для быстрого доступа к устройствам, папкам и программам компьютера – 2 щелчка левой кнопкой мыши (замечание: щелчок по кнопке мыши /его называют ещё кликом/ должен быть отрывистым – стокатто).

По ярлыку Мой компьютер открывается окно с перечнем дисковых устройств компьютера (диски используются для долговременного хранения информации). В самой верхней части окна находится строка его заголовка, ниже – строка главного меню, в следующей строке – панель управления с кнопками, на рабочем (светлом) пространстве окна – ярлыки дисковых устройств. (Совет: узнать о назначении какой-либо кнопки или ярлыка можно, если подвести к нему курсор мыши и, не нажимая ничего, подождать всплывающей контекстной /т.е. по месту/ подсказки). Выделив ярлык какого-либо устройства (клик левой кнопкой, чтобы ярлык стал синим), можно узнать подробнее о его свойствах (в левой половине окна Мой компьютер). Двойной щелчок левой кнопкой по ярлыку дискового устройства открывает окно этого устройства.

ЗАДАНИЕ. Просмотреть и записать в тетрадь информацию о дисковых устройствах C:, D: и E:.

2. Управление окнами

Запущенная программа в системе WINDOWS свою информацию отображает в отдельном окне. Одновременно можно запустить несколько программ. Неизбежно их окна будут перекрывать и/или покрывать друг друга (причём лишь активное окно будет иметь синюю строку заголовка, а остальные – серую; чтобы сделать нужное окно активным требуется кликнуть мышью в любом его месте). При этом для удобства пользователя размерами и положением каждого окна на рабочем столе можно управлять.

Тремя кнопками в правом углу строки заголовка окна можно: закрыть окно (и тем окончательно снять его программу); свернуть окно (и тем убрать его с рабочего стола, но поместить его закладку на панель задач – см. ниже пункт 3); развернуть окно на весь экран, либо восстановить его как часть рабочего стола. Заметим, что только у восстановленного окна можно менять размеры и таскать такое окно по рабочему столу.

Для перемещения восстановленного окна по рабочему столу требуется: поместить курсор мыши в заголовке; после чего, нажав, не отпуская, левую кнопку (говорят ещё, «зацепив»), перетащить мышью окно в нужное место стола; наконец отпустить кнопку мыши.

Для изменения размеров восстановленного окна необходимо: установить курсор мыши на какой-либо границе или на каком-либо углу окна (форма курсора должна приобрести вид двойной стрелки ); затем, нажав, не отпуская, левую кнопку, переместить мышью границу по стрелке в нужную сторону; наконец отпустить кнопку мыши.

И ногда после изменения размеров окна часть его содержимого становится не видной. Тогда справа и/или внизу окна появляются линейки прокрутки – полоски с клавишей и стрелками: Кликая по стрелкам или зацепив и перетаскивая клавишу мышью можно пролистывать содержимое окна (если у Вас мышь с колёсиком, его называют ещё скроллером, то пролистывать содержимое окна по вертикали можно, покручивая колёсико).

ЗАДАНИЕ 1. Открыть окно программы Мой компьютер. Затем открыть окно системной папки Корзина. Варьируя размерами и положением на рабочем столе этих окон добиться, чтобы одно выглядывало из-под другого. Научиться переходить из окна в окно. С помощью линеек прокрутки научиться листать содержимое окон. Результат показать преподавателю.

ЗАДАНИЕ 2. Записать в тетрадь и запомнить функции 3-х кнопок или в правом углу строки заголовка произвольного окна.