Контрольные вопросы

1. Что такое кодирование сигналов

2. Слово, алфавит, язык и синтаксис

3. Способы передачи сообщений

4. Формула представления чисел

5. Объясните, почему двоичный код получил широкое распространение в цифровых устройствах контроля и управления.

6. Правило перехода от восьмеричного числа к двоичному

7. Преобразования двоичного числа в восьмеричное и шестнадцатеричное

8. Преобразование десятеричных чисел в двоичные, восьмеричные и шестнадцатиричные

Лабораторная работа №4 Архитектура команд процессора

(6 часов)

Цель работы: Приобретение практических навыков программирования микропроцессоров в цифровых машинных кодах.

Краткие теоретические сведения

Программирование в цифровых машинных кодах. Машинный язык или язык цифровых машинных кодов характеризуется тем, что позволяет создавать программные конструкции, которые имеют внутримашинную форму представления, в связи, с чем напрямую доступны для расшифровки в ЭВМ. В соответствии с этим, программы на внутреннем языке являются прямоисполняемыми. Это означает, что такие программы готовы к работе в любой момент времени и не требуют какой-либо дополнительной обработки.

Составление прямоисполняемых программ соответствует программированию в машинных кодах. Такое программирование принципиально отличается от программирования во внешних алгоритмических языках. Прежде всего, это связано с тем, что прямоисполняемая программа имеет особое устройство, которое выражается в том, что такая программа представляет собой последовательность команд. Таким образом, основной структурной единицей программы является команда.

Командой называется предписание для ЭВМ на выполнение заданной элементарной вычислительной операции над заданными данными.

Для того, чтобы команда обеспечивала указанный состав предписания, она должна определять:

1. вид реализуемой операции;

2. первый и второй операнды операции;

3. сведения о порядке использования полученного результата операции.

Операндом называется конкретное число, предназначенное для участия в конкретной вычислительной операции.

Указанный состав информации наиболее наглядно и естественным образом может быть отображён в команде с так называемой трёхадресной структурой. Такая команда имеет следующий формат:

Здесь -цифровой код предписываемой операции; - цифровой код адреса ячейки памяти ЭВМ, откуда должен быть считан первый операнд команды; - цифровой код адреса ячейки памяти ЭВМ, откуда должен быть считан второй операнд команды; - цифровой код адреса ячейки памяти, куда надлежит разместить результат выполненной операции.

Цифровым кодом называется условное обозначение какого-либо объекта в виде последовательности цифр установленного состава, структуры и длины. Цифровые коды могут быть элементарными и составными. Составной код – код, который включает в своём составе по меньшей мере два других кода. Обычно цифровой машинный код составной природы, содержанием которого является некоторое законченное предписание для ЭВМ, принято называть цифровым машинным словом. Элементарный код – это такой код, который нельзя далее упростить путём разделения на составляющие без потери признака кода.

Программирование в трёхадресных командах. Программирование в машинных кодах требует выполнения следующих трёх основных этапов:

1. Разработка вычислительного алгоритма, детализированного до уровня элементарных вычислительных операций.

2. Распределение памяти.

3. Написание программы с учётом системы команд ЭВМ и произведённого распределения памяти на этапе программирования № 2.

Детализированный вычислительный алгоритм составляется с учётом приоритета вычислительных операций, которые должны быть выполнены в ходе вычислительного процесса. Распределение памяти представляет собой процедуру закрепления за данными, используемыми в вычислительном процессе, мест для размещения значений в памяти ЭВМ (ОЗУ). При этом имеется в виду, что каждому данному назначается индивидуальный адрес для размещения значений в ОЗУ.

Адресом данного называется адрес ячейки памяти ЭВМ (ОЗУ), в котором размещается значение данного, либо определяющая часть данного в том случае, когда значение данного не может быть целиком размещено в одной ячейке. Одна ячейка памяти – это 1 байт в составе ОЗУ. При этом ОЗУ представляет собой совокупность пронумерованных байтов, объединённых рамках одного устройства, выполняющего функцию памяти. Все адреса такого устройства образуют адресное пространство памяти. При распределении памяти выполняется выделение в адресном пространстве отдельных областей для размещения определённых категорий данных с закреплением за ними конкретных адресов, которые остаются неизменными на всём протяжении вычислительного процесса. В результате распределения памяти происходит автоматическая цифровая кодировка имён данных, в результате которой роль имени данного начинает выполнять его адрес в памяти ЭВМ. При написании программы следует чётко отслеживать адреса размещения данных и строго исполнять кодировку вычислительных операций в соответствии с используемой системой команд микропроцессора.

Системой команд – это есть свод правил, норм и положений, полностью определяющих структуру команд, состав её элементов, назначение и порядок использования каждых элементов. Т.о. система команд представляет собой основную техническую характеристику микропроцессора.

Пример программирования в трёхадресных командах для условного микропроцессора

Примет1. Пусть требуется запрограммировать ЭВМ с трёхадресной структурой команд на выполнение вычислений по формуле: