МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Им.В.И.Ульянова (Ленина)» (сПбГэту)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

По дисциплине

“Вычислительные машины, системы и сети”

для подготовки бакалавров по направлению

140400.62 – “Электроэнергетика и электротехника" Санкт-Петербург

2011

Методические указания к проведению лабораторного практикума по дисциплине “Вычислительные машины системы и сети” автор доц. Каф. Вт а.А. Валов

Цель лабораторного практикума заключается в обретении навыков структуризации и преобразования данных, использования наиболее употребляемых команд процессора, написания и отладки программ, демонстрирующих основные закономерности организации и функционирования аппаратно-программных компонентов.

Методика обретения навыков использования средств вычислительной техники предусматривает выполнение следующих этапов.

1. Самостоятельная работа по написанию программы с использованием предлагаемых в качестве составных частей заготовленных фрагментов текста программы.

2. Выполнение процесса отладки программы в соответствии с порядком действий, описанных в предлагаемой инструкции.

3. Составление отчета и его защита. Отчет состоит из следующих пяти разделов. 1. Титульный лист. 2. Задание. 3. Описание метода решения задачи и алгоритма. 4. Тексты программ с комментариями. 5. Выводы по работе.

Лабораторная работа 1. Освоение отладочных средств операционной системы ЭВМ.

Цель: освоение правил использования ЭВМ для решения задач и освоение средств отладки программ.

Работа осуществляется без использования средств ассемблирования, а с помощью программы td.exe (отладчик), которая находится в файле Lab_asm.exe. Перед запуском этой программы необходимо ознакомиться с функциями (файл Td.doc), которые используются при отладке.

Необходимые пояснения.

Программа отладки предоставляет пользователю многооконный интерфейс. В верхнем окне, используемом для просмотра, изменения и выполнения программы в разных режимах, необходимо разместить, начиная со строки, имеющей адрес 100, последовательность инструкций (команд), составляющих программу вычисления N чисел Фибоначчи.

Ниже приведен текст отлаживаемой программы.

MOV AX,0

MOV BX,1

MOV DX,0

MOV CX,N; поместить в конкретное число

M1: ADD AX,BX; в AX последовательно формируются числа Фибоначчи

MOV BX,DX

MOV DX,AX

LOOP M1

Выполнение программы необходимо осуществить в пошаговом режиме. Выполнение одной инструкции инициируется нажатием клавиши F7. После выполнения инструкции необходимо убедиться в правильности происходящих изменений данных, отображаемых в окнах наблюдения. При разработке программы использованы инструкции MOV, ADD, LOOP, пояснение которых можно найти в файле book_abel.exe. Для задания операндов в этих инструкциях потребуется использование непосредственного и регистрового способов адресации. Необходимые сведения об инструкциях и способах адресации операндов можно найти также в файлах book_abel.exe и Command.htm.

Защита лабораторной работы заключается в исправлении ошибок в исходном тексте программы, создаваемых преподавателем и пояснении команд JMP, LOOP, обеспечивающих передачу управления. Требуется пояснить действия компьютера, осуществляемые при выполнении команды (командный цикл) и охарактеризовать время выполнения команды.

Лабораторная работа 2. Представление информации в ЭВМ.

Цель: изучение машинного языка.

Для представления в ЭВМ машинных команд, символов (букв, цифр, графических знаков), чисел, задаваемых в формате с фиксированной или плавающей точкой, используются двоичные коды. В данной лабораторной работе с помощью средств отладки анализируется структура машинных команд и данных.

Формат изучаемых команд ЭВМ представляется группами бит или полями, одно из которых называют полем операции, а остальные поля называют операндами. Поле кода операции (КОП) указывает на действие, осуществляемое компьютером, а поле операнда содержит информацию о месте нахождения аргумента (и результата) операции. Способ определения операнда называется режимом (система правил) адресации. Существует два вида режимов адресации – режимы адресации данных и режимы адресации переходов. Физический адрес перехода от одной команды к другой задается в регистрах IP (указатель команды) и CS (сегмент кода). Режимы адресации данных и переходов представлены в файле book_abel.exe. В этом же файле приведено описание форматов команд. Для изучения структуры двух команд (пересылки MOV и сложения ADD), в которых используются непосредственные данные необходимо в левом верхнем окне отладчика написать указанные команды, в строках, нумеруемых последовательно. В одной строке напишите команду для пересылки значения 4629h в регистр AX, а в следующей строке напишите команду сложения числа 036Ah с содержимым регистра AX. Результаты действий компьютера и пояснения структуры машинных команд представьте в отчете.

Для понимания правил, по которым компьютер обеспечивает доступ к данным посредством регистров SI, DI, DS предлагается пошагово выполнить следующую программу. В верхнем левом окне отладчика напишите в строках, нумеруемых последовательно, команды пересылки значений 3, 8, 2100 соответственно в регистры SI, DI, DS. Задайте в памяти процессора (нижнее левое окно) по эффективному (смещенному) адресу 3 значение 7Ch. Далее напишите команды пересылки MOV AL,[SI] и MOV [DI],AL. Выполните пошагово созданный фрагмент программы и приведите в отчете пояснения результатов действий компьютера. Представьте в отчете пояснения структуры машинных команд и режимов адресации.

Для изучения способа кодирования символов представьте в памяти процессора (нижнее левое окно) строку символов, соответствующих Вашему имени и году рождения, используя 8-разрядные коды ASCII.

Для изучения машинного (двоичного) представления целой и дробной частей числа в формате с фиксированной точкой (запятой) напишите в верхнем левом окне отладчика фрагмент программы, заданный ниже. Каждое непосредственное данное, используемое во фрагменте программы, представляется в виде двух байтов. Для представления дробной части используется один байт и для представления целой части также используется один байт.

MOV AX,1080; AX = 1080h = 16.5d

MOV BX,1240; BX = 1240h = 18.25d

ADD AX,BX; AX = 22C0h = 34.75d

Выполните в пошаговом режиме указанный фрагмент программы, анализируя значения разрядов регистра флагов. Найдите такие значения складываемых чисел, которые обеспечивают изменения значений флагов. Приведите в отчете складываемые числа и идентификаторы изменяющихся флагов.

Для изучения машинного (двоичного) представления коротких вещественных чисел, задаваемых в формате с плавающей точкой, напишите и выполните фрагмент программы, заданный ниже.

FINIT ; инициализация FPU (например, 8087) TOP = 0.

FLDZ ; поместить в стек +0.0 (TOP – 1 и поместить в ST(0) константу).

FLD1 ; поместить в стек 1.0.

FADD ST(0),ST(1) ; результат сложения чисел 0.0 и 1.0 размещен в ST(0).

FST dword ptr[0] ; копирование ST(0), TOP не изменяется.

FLD1

FADD ST,ST(1) ; результат сложения чисел размещен в ST(0).

FST dword ptr[4]

FLD1

FADD ST,ST(1) ; результат сложения чисел размещен в ST(0).

FST dword ptr[8]

FLD1

FADD ST,ST(1) ; результат сложения чисел размещен в ST(0).

FST dword ptr[0c]

FDIVR ST,ST(2) ; вещественной число ½ размещено в ST(0).

FST dword ptr[10]

Приведите в отчете пояснения результатов действий компьютера.

Лабораторная работа 3. Режимы адресации.

Цель: изучение способов адресации и инструкций процессора.

Работа осуществляется без использования средств ассемблирования, а с помощью программы td.exe (отладчик), которая находится в файле Lab_asm.exe. Перед запуском этой программы необходимо ознакомиться с функциями (файл Td.doc), которые используются при отладке.