Требования к отчету

Отчёт должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Краткое содержание хода выполнения работы.

3. Ответы на контрольные вопросы.

4. Выводы о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1.Что включают в себя базовые аппаратные конфигурацииперсонального компьютера и системного блока?

2. Укажите состав и характеристики периферийных устройств

3. Какие системы расположены на материнской плате? Основные характеристики оперативной памяти.

4. Укажите основные характеристики процессора.

5. Каково назначение и основные характеристики микросхемы ПЗУ и системы BIOS?

6. Каково назначение и основные характеристики энергонезависимой памятиCMOS и чипсета?

Лабораторная работа №8

Машинный язык

Цель работы

Изучить основы машинного языка, используемого в современных ЭВМ

Задание для самостоятельной подготовки

1. Изучить теоретические основы машинного языка.[1], стр.103-109.

2. Изучить содержание и порядок выполнения лабораторной работы.

Основы теории

Первоначально процесс программирования предусматривал запись программистом всех алгоритмов непосредственно на машинном языке. Такой подход усугублял и без того трудную задачу разработки алгоритмов и слишком часто приводил к ошибкам, которые необходимо было обнаружить и исправить (процесс, известный как отладка) до того, как работу можно было считать законченной.

Первым шагом на пути к облегчению задачи программирования был отказ от использования цифр для записи команд и операндов непосредственно в той форме, в которой они используются в машине. С этой целью при разработке программ стали широко применять мнемоническую запись различных команд вместо их шестнадцатеричного представления. Например, вместо цифрового кода команды загрузки регистра программист мог теперь написать LD(отLoad), а вместо кода команды копирования содержимого регистра в память мог использовать мнемоническое обозначениеST(отStory). Для записи операндов были разработаны правила, в соответствии с которыми программист мог присваивать некоторым областям памяти описательные имена (идентификаторы)и использовать их при записи команд программы вместо адресов соответствующих ячеек памяти. Одним из специфических вариантов является присвоение мнемонических имен регистрам центрального процессора, напримерR0,R1,R2,...

Используя идентификаторы для ячеек памяти и мнемонические обозначения для команд, программисты смогли значительно повысить читабельность написанных ими последовательностей машинных команд.

Вначале программисты использовали такие обозначения при разработке программ на бумаге, а затем переводили их на машинный язык. Однако вскоре стало понятно, что такой перевод может выполнить и сама машина. В результате были разработаны программы, названные ассемблерами и предназначенные для перевода записанных в мнемоническом виде программ на машинный язык. Название ассемблер (assembler— сборщик) эти программы получили потому, что их назначение заключалось в сборке машинных команд из кодов команд и операндов, полученных в результате перевода мнемонических обозначений и идентификаторов. Мнемонические системы записи программ стали, в свою очередь, рассматриваться как особые языки программирования, именуемые языками ассемблера.

Кодированное представление машинной команды обычно состоит из двух частей: поля кода операции (op-codefield – сокращение от operationcodefield) и поля операнда (operandfield). Битовая комбинация, расположенная в поле кода операции, обозначает, какая из элементарных операций, таких как операции сохранения, сдвига, XOR или перехода, запрашивается командой. Набор битов, находящийся в поле операнда, содержит подробные сведения об объектах, участвующих в операции, определенной кодом операции. Например, в случае команды сохранения в поле операнда содержится информация о том, в каком регистре находятся данные, которые нужно сохранить, и какая ячейка памяти должна получить эти данные. Структура машинной команды представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структура машинной команды

Чтобы получить более детальное представление о структуре и функциях устройств ВМ, представим фон-неймановскую ВМ в виде гипотетической машины с аккумуляторной архитектурой.

Примем, что гипотетическая ВМ имеет следующие особенности:

Одноадресныекоманды. Адресная часть команды (АЧ) содержит только один адрес. При выполнении операций с двумя операндами предполагается, что операнд, адрес которого в команде не указан, находится в специальном регистре АЛУ — аккумуляторе, а также, что результат остается в аккумуляторе.

Единство форматов. Длина команд и данных совпадает с разрядностью ячеек памяти, то есть любая команда или операнд занимают только одну ячейку памяти. В этом случае адрес очередной команды в памяти может быть получен путем прибавления единицы к адресу текущей команды, а для извлечения из памяти любой команды или любого операнда достаточно одного обращения к памяти.

На функциональной схеме показаны типовые узлы гипотетической ВМ,

а также сигналы, инициирующие выполнение отдельных операций по пересылкеинформации и ее обработке.

Рисунок 2 – Функциональная схема гипотетической фон-Неймановской ВМ