Міністерство науки і освіти України

Технічний коледж національного університету

«Львівська політехніка»

ЗВІТ

з лабораторної роботи №1

З предмету архітектура комп’ютера

Виконав: ст. гр. КІ-21

Кобринович Р. В.

Прийняв:

Чистяк В. І.

Львів - 2019

Тема:

Ознайомлення з організацією навчального комп’ютера – симулятора DeComp;

Мета:

1. Вивчити організацію навчального комп’ютера – симулятора DeComp, призначення окремих блоків і можливості їх використання;

2. Засвоїти порядок уведення інформації в регістри та пам’ять симулятора навчального комп’ютера, навчитися вводити і запускати найпростішу програму;

3. Вивчити теоретичні основи побудови систем числення, які використовуються у комп’ютерах;

4. Засвоїти порядок використання двійкової системи числення.

Теоритичні відомості:

Система числення - це сукупність прийомів та правил для зображення чисел за допомогою цифрових символів (цифр), що мають визначені кількісні значення - числовий еквівалент.

У загальному випадку, у довільній системі числення, запис числа називається кодом і у скороченому вигляді може бути відображений таким чином:

Окрему позицію запису числа називають розрядом, а номер позиції n – номером розряду. Кількість розрядів запису числа називається розрядністю числа.

Якщо алфавіт має d різних значень, то і-й розряд у запису числа розглядається як d-ічна цифра, яка може мати одне з d значень. Кожній цифрі ai однозначно відповідає її числовий еквівалент K(), а числовий еквівалент цілого числа A - це деяка функція числових еквівалентів цифр всіх розрядів.

Позиційна система числення - це така система, в якій значення символу (числовий еквівалент) залежить від його положення в записі числа.

Люба позиційна система числення характеризується основою.

Основа або базис d натуральної позиційної системи числення - це впорядкована послідовність кінцевого набору знаків або символів, які використовують для зображення числа у даній системі, у якій величина кожної цифри залежить від її місця у зображенні числа, тобто від позиції розряду. Можлива нескінчена множина позиційних систем числення, через те, що за основу можна прийняти любе число, крім одиниці, створивши нову систему числення.

Однорідна позиційна система числення - це така позиційна система числення, в якій є одна основа d, а вага i-го розряду дорівнює .

Вага розряду p i числа у позиційній системі числення – це відношення

де i - номер розряду справа наліво, від старшого до молодшого, а - це перший розряд ліворуч від коми (старший розряд) і його номер дорівнює 0, а значення дорівнює 1.

Кожне число у позиційній системі числення з основою d може бути записане у вигляді дискретної суми добутків значень окремих розрядів на основу системи числення у степені, яка дорівнює номерам розрядів. Таку форму запису чисел ще називають розгорнутою або повною:

де: Ad – довільне число у системі числення з основою d;

– коефіцієнти або цифри числа;

i = (n, n-1, n-2, …, 1, 0, -1, …, -m+1, -m) – номера розрядів цілої (n) та дробової (-m) частини числа.

У сучасних комп’ютерних системах найбільше застосовуються позиційні системи числення. В універсальних цифрових комп’ютерах використовуються тільки позиційні системи числення, а у спеціалізованих комп’ютерах використовуються такі системи числення (в тому числі і не позиційні), які дозволяють значно зменшити вагу та габарити апаратури процесора, прискорити виконання операцій над числами для обчислення вузького класу задач або навіть окремих алгоритмів.

Двійкова система числення

З точки зору технічної реалізації найліпшою є система з основою 2 або двійкова, тому що двохпозиційні елементи різної фізичної природи легко реалізуються. Крім того, у процесах з двома стійкими станами різниця між цими станами має якісний, а не кількісний характер, що забезпечує надійну реалізацію двійкових цифр. Таким чином, простота арифметичних і логічних дій, мінімум обладнання, що використовується для подання чисел та найбільш зручні умови реалізації визначили застосування двійкових систем числення практично в усіх відомих комп’ютерах і таких, що проектуються.

Двійкова система числення у комп’ютерах є основною, у якій здійснюються арифметичні і логічні перетворення інформації у пристроях комп’ютера. Вона має тільки дві цифри: 0 і 1, а всяке двійкове число зображається у вигляді комбінації нулів і одиниць. Кожний розряд числа у двійковій системі числення ліворуч від коми має вагу. Яка дорівнює двом у відповідній додатній степені, а праворуч від коми – двом у від’ємній степені

Номер розряду	4	3	2	1	0	-1	-2	-3	-4
Двійкова вага
Десяткове значення	16	8	4	2	1 (,)	0,5	0,25	0,125	0,0625

Наприклад, розгорнуту форму двійкового числа 11101,01 за формулою можна записати так:

Хід виконання роботи:

Вивчити теоретичні відомості до лабораторної роботи № 1.

Дайте відповідь на контрольне питання: Які особливості вісімкової системи числення?

Виконання:

Вісімкова система числення має основу d = 8 i можливі значення розрядів = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Число вісім, яке дорівнює основі системи числення, записується двома цифрами у вигляді 10. Любе вісімкове число може бути визначено за допомогою формули розгорнутого запису його десятковим еквівалентом, наприклад:

Запис чисел у вісімковій системі числення у три рази коротше, ніж у двійковій.

Запустити програму “Симулятор навчальної ЕОМ DeComp” (файл DeComp.exe) і включити живлення на панелі навчального комп’ютера. За допомогою набірного поля і кнопок “Занесення з набірного поля”, записати до регістрів процесора такі значення двійкових кодів:

до РА – 0101 0101 0101,

до РД – 0011 0011 0011 0011,

до А – 0000 1111 0000 1111,

до РІ – 0000 0000 1111 1111,

до ЛАІ – 1010 1010 1010.

Виконання:

Я запустив програму DeComp.exe та натиснув кнопку живлення на головній панелі навчальної ЕОМ. В набірному полі я набрав число 0101 0101 0101 і за допомогою кнопок занесення значення набірного поля до регістрів я заніс його до Регістру Адреси пам’яті (РА). Цю ж дію я повторив з іншими значеннями і регістрами.

За допомогою набірного поля і кнопок “Операція з пам’яттю” записати до 5-ти сусідніх комірок пам’яті з адресами 20, 21, 22, 23 та 24 числа 16, 17, 18, 19 та 20. Попередньо всі десяткові числа перевести до двійкової системи числення і результати записати у робочий зошит для подання у звіті.

Виконання:

Для початку всі десяткові числа я перевів до двійкової системи:

16 : 2 = 8 (0) 17 : 2 = 8 (1) 18 : 2 = 9 (0) 19 : 2 = 9 (1)

8 : 2 = 4 (0) 8 : 2 = 4 (0) 9 : 2 = 4 (1) 9 : 2 = 4 (1)

4 : 2 = 2 (0) 4 : 2 = 2 (0) 4 : 2 = 2 (0) 4 : 2 = 2 (0)

2 : 2 = 1 (0) 2 : 2 = 1 (0) 2 : 2 = 1 (0) 2 : 2 = 1 (0)

1 : 2 = 0 (1) 1 : 2 = 0 (1) 1 : 2 = 0 (1) 1 : 2 = 0 (1)

20 : 2 = 10 (0) 21 : 2 = 10 (1) 22 : 2 = 11 (0) 23 : 2 = 11 (1)

10 : 2 = 5 (0) 10 : 2 = 5 (0) 11 : 2 = 5 (1) 11 : 2 = 5 (1)

5 : 2 = 2 (1) 5 : 2 = 2 (1) 5 : 2 = 2 (1) 5 : 2 = 2 (1)

2 : 2 = 1 (0) 2 : 2 = 1 (0) 2 : 2 = 1 (0) 2 : 2 = 1 (0)

1 : 2 = 0 (1) 1 : 2 = 0 (1) 1 : 2 = 0 (1) 1 : 2 = 0 (1)

24 : 2 = 12 (0)

12 : 2 = 6 (0)

6 : 2 = 3 (0)

3 : 2 = 1 (1)

1 : 2 = 0 (1)

Потім я перейшов до запису чисел в комірки. Я почав з занесення числа 16 в комірку з номером 20. Для початку за допомогою набірного поля я ввів код адреси комірки 0000 0000 0001 0100 і заніс його до Регістру Адреси пам’яті. Далі я набрав число 0000 0000 0001 0000 і заніс його до Регістру Даних пам’яті. Для того щоб записати значення Регістру Даних пам’яті до комірки з адресою яка занесена до Регістру Адреси пам’яті я скористався полем «Операція з пам’яттю» а саме кнопкою «Запис». Ці дії я повторив для занесення інших чисел в відповідні їм комірки.

Записати у пам’ять описану нижче програму, яка додаватиме числа, що знаходяться в 10-й та 11-й комірках пам’яті, а результат запише до 12-ї комірки. Програму розмістити у оперативній пам’яті, починаючи з комірки за адресою 0. Попередньо у 10-ту та 11-ту комірки занести числа відповідно до свого варіанту:

Варіант 1: Числа 22 та 33.

Програма у мнемонічних кодах асемблера DeComp буде мати такий вигляд:

Мнемонічний код інструкції	Дія, яку виконує інструкція
LOAD 10	завантажити (прочитати) значення числа з 10-ї комірки пам’яті до акумулятора;
ADD 11	додати до числа в акумуляторі значення числа з 11-ї комірки пам’яті і результат зберегти в акумуляторі;
STORE 12	зберегти (записати) значення числа з акумулятора до 12-ї комірки пам’яті;
HALT	зупинити роботу процесора.

У двійковому поданні дана програма матиме вигляд:

0000 0000 0000 1010 – двійковий код 1-ї інструкції;

0010 0000 0000 1011 - -‘’- 2-ї інструкції;

0001 0000 0000 1100 - -‘’- 3-ї інструкції;

0111 1100 0000 0000 - -‘’- 4-ї інструкції;

Відповідно, двійковий код першої інструкції необхідно занести до комірки з адресою 0 (0000 0000 0000), другу – у комірку з адресою 1 (0000 0000 0001), третю – у комірку з адресою 2 (0000 0000 0010), а четверту – у комірку з адресою 3 (0000 0000 0011).

Після того, як програма розміщена у пам’яті навчального комп’ютера і у 10-ту (код адреси у двійковій формі - 0000 0000 1010) та у 11-ту (код адреси - 0000 0000 1011) комірки будуть занесені задані числа, необхідно у Лічильнику Адреси Інструкції за допомогою набірного поля встановити адресу першої інструкції, тобто код адреси – 0000 0000 0000, тобто показати процесору звідки починати виконання програми.