ТСвИС / система машинных команд. принцип организации ПК. Аппаратурное обеспечение ИС

11

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО

“Вологодский государственный технический университет”

Кафедра информационных систем и технологий

Системы машинных команд

Вологда 2009 г.

Содержание

Введение …………………………………………………………………………………………………………3

Вопрос № 1……………………………………………………………………………………………………..4

1. Системы машинных команд …………………………………………………………………….4

• Машинная команда …………………………………………………………………………………………4

• Состав машинных команд ……………………………………………………………………………….4

• Принцип «понимания» команды процессором ………………………………………………….5

• 0-1-2-3- адресные команды ……………………………………………………………………………..9

Использованные источники ………………………………………………………………………………10

Введение

Информатика – это научная и прикладная область знаний, изучающая законы, методы и способы накопления, обработки и передачи информации с помощью компьютерных и других технических средств.

Информатика изучает свойства, структуру и функции информационных систем, а также происходящие в них информационные процессы.

Информатика тесно связана с кибернетикой, но не тождественна ей. Кибернетика изучает общие закономерности процессов управления сложными системами в разных областях человеческой деятельности независимо от наличия или отсутствия компьютеров. Информатика же изучает общие свойства информационных систем.

Информатику необходимо рассматривать как науку, технологию и индустрию.

Наше время невозможно представить без компьютеров, машин, различной техники. Эти механизмы повсюду нас окружают, и в какой то степени мы стали зависеть от них, от умения ими пользоваться. Ведь сегодня для устройства на работу необходимо знание компьютера. Для того чтобы жить полноценной жизнью и ни в чем себя не ограничивать мы должны изучать информатику.

В своей работе, в первом вопросе я расскажу все о машинной команде, из чего она состоит, что собой представляет, каких видов бывает. Также опишу принцип «понимания» команды процессором и приведу примеры машинных команд.

Во втором вопросе я расскажу о своем рабочем месте. Опишу информационный процесс.

Вопрос № 1

Системы машинных команд и принцип «понимания» команды процессором (компьютером). 0- 1- 2- 3- адресные команды.

Системы машинных команд.

Система команд - совокупность машинных команд, выполняемых тем или иным компьютером.

Машинная команда.

Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, т. е. путем выполнения последовательно во времени отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задачи.

Алгоритм - это точно определенная последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной информацией, чтобы получить решение задачи.

Алгоритм решения задачи, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины (в кодах машины), называется машинной программой.

Машинная команда - это элементарная инструкция машине, выполняемая ею автоматически без каких-либо дополнительных указаний и пояснений.

Состав машинных команд.

В общем случае, машинная команда содержит:

• код выполняемой операции;

• указания по определению операндов (или их адресов);

• указания по размещению получаемого результата.

Результат выполнения команды вырабатывается по точно определенным правилам, заложенным в инструкцию компьютера.

Машинная команда состоит из двух частей: операционной и адресной. Операционная часть команды это группа разрядов в команде, предназначенная для представления кода операции машины.

Адресная часть команды это группа разрядов в команде, в которых записываются коды адреса (адресов) ячеек памяти машины, предназначенных для оперативного хранения информации, или иных объектов, задействованных при выполнении команды. Часто эти адреса называются адресами операндов, т.е. чисел, участвующих в операции. По количеству адресов, записываемых в команде, команды делятся на безадресные, одно-, двух- и трехадресные.

Принцип «понимания» команды процессором.

Первоначально команда ЭВМ содержала следующую информацию (рис. 1 а):

1. Код операции, указывающий операцию, которую должна выполнить ЭВМ (сложение, вычитание, умножение, сравнение, изменение знака и т. п.).

2. Адреса двух операндов – аргументов операции, например слагаемых, уменьшаемого и вычитаемого, сомножителей и т. п. Если какой-либо из операндов является константой, то вместо его адреса в команде может быть задано само значение операнда. Однако это обстоятельство должно быть отражено в коде операции, чтобы ЭВМ использовала соответствующую часть команды в качестве операнда, а не адреса ячейки памяти, в которой хранится этот операнд.

3. Адрес ячейки памяти, в которую должен быть помещен результат операции.

4. Адрес следующей команды.

Такая команда, состоящая из пяти полей (код операции и четыре адреса), может быть реализована процессорами самых разнообразных структур.

а)

15 12 11 9 8 6 5 3 2 0

Код операции	Адрес 1-го операнда	Адрес 2-го операнда	Адрес результата	Адрес следующей команды

б)

15 12 11 0

Код операции	Адрес операнда, результата или перехода

в)

15 12 11 0

Код операции	Расширение кода операции

Рис.1. Форматы команд:

а) четырехадресная; б) одноадресная; в) безадресная

Простейшая из этих структур (рис. 3) напоминает структуру процессора микрокалькулятора, приведенную на рис. 2. Процессор содержит устройство управления, АЛУ, регистр для размещения исполняемой команды (регистр команд) и регистр для размещения одного из операндов или результата операции в процессе выполнения этой команды – аккумулятор (на рис. 2 а роль аккумулятора выполнял регистр Х). Рассмотрим, что происходит в процессоре после того, как в его регистр команд была переписана из памяти какая-либо команда, например команда вычитания.

Так как поле регистра команд, в котором хранится код операции, связано шиной с устройством управления, то последнее получит приказ на выполнение операции «вычитание» и перейдет в режим генерации управляющих сигналов:

• Одновременной выработкой сигналов У1, У5, У10 и У8 обеспечиваются пересылка из памяти численного значения уменьшаемого, прохождение его через АЛУ (сигнал У10) и запись в аккумулятор;

• следующий тактовый импульс инициирует выработку сигналов У2, У5, У6 и У11, что приводит к пересылке из памяти численного значения вычитаемого, к выполнению операции вычитания этого значения (сигнал У11) из содержимого аккумулятора (из уменьшаемого); по сигналу У8 производится запись полученной разности в аккумулятор вместо уменьшаемого;

• затем сигналы У3 и У9 обеспечат пересылку разности из аккумулятора в ячейку памяти, на которую указывает предпоследнее поле команды;

• наконец, с помощью сигналов У4 и У7 будет произведена перезапись в регистр команд следующей команды программы.

При такой структуре процессора и реализуемой им структуре четырехадресной команды первый операнд приходится сохранять в процессоре до момента получения следующего операнда, так как нельзя одновременно получать из памяти оба операнда. Поэтому в состав процессора включен аккумулятор (он назван так потому, что может быть использован для накопления слагаемых в процессе получения суммы многих слагаемых или накопления результатов других вычислений).

Нужен и регистр для хранения в процессоре исполняемой команды (регистр команд), так как во время выполнения этой команды из нее должна выбираться различная информация, используемая устройством управления и памятью.

Четырехадресная команда (см. рис. 1 а) длинной в 16 бит может адресовать лишь 2³=8 ячеек памяти. Современные же микро-ЭВМ адресуются к памяти, содержащей не менее 2¹⁶=65536 ячеек. Если создавать четырехадресную команду, работающую даже с этим минимальным размером памяти, то на каждое адресное поле команды придется отвести 16 бит, а на всю команду – 80 бит.

В связи с этим в современных ЭВМ практически не встречаются четырехадресные команды. Мало и трехадресных команд, так как результат операции почти всегда можно записать на место одного из уже использованных операндов.

Рис. 2. Структурно-функциональная схема микрокалькулятора.

Рис. 3. Простой процессор, работающий с четырехадресной командой, целиком выбираемой из одной ячейки

0-1-2-3- адресные команды.

По количеству адресов, записываемых в команде, команды делятся на безадресные, одно-, двух- и трехадресные.

Типовая структура трехадресной команды:

КОП

а1

а2

а3

Где КОП - код операции;

а1 и а2 - адреса ячеек (регистров), где расположены соответственно первое и второе числа, участвующие в операции;

а3 - адрес ячейки (регистра), куда следует поместить число, полученное в результате выполнения операции.

Типовая структура двухадресной команды:

КОП

а1

а2

где a1 - это обычно адрес ячейки (регистра), где хранится первое из чисел, участвующих в операции, и куда после завершения операции должен быть записан результат операции; а2 -обычно адрес ячейки (регистра), где хранится второе участвующее в операции число.

Типовая структура одноадресной команды:

КОП

а1

где a1 в зависимости от модификации команды может обозначать либо адрес ячейки (регистра), где хранится одно из чисел, участвующих в операции, либо адрес ячейки (регистра ), куда следует поместить число результат операции.

Безадресная (0- адресная) команда содержит только код операции, а информация для нее должна быть заранее помещена в определенные регистры машины (безадресные команды могут использоваться только совместно с командами другой адресности).^

Использованные источники:

1. Информатика: базовый курс: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлениям 552800, 654600 «Информатика и вычислительная техника»/О.А. Акулов, Н.В. Медведев. 2-е изд., испр. И доп. – М.: Омега-Л, 2005. – 552 с.

2. http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_exs2.cgi?RMg@ott:l!qusgtk:

3. http://www.ssti.ru/kpi/informatika/Content/biblio/b1/inform_man/gl_4_1.htm

4. http://uchebnik1.narod.ru/language.html

 http://www.ssti.ru/kpi/informatika/Content/biblio/b1/inform_man/gl_4_1.htm