- •Міністерство освіти і науки україни
- •"Організація та функціонування комп'ютерів"
- •І. Теоретичні відомості
- •1.1. Коротка історія розвитку комп’ютерної техніки
- •1.2. Принципи організації комп’ютера фон-Неймана
- •Іі. Опис архітектури навчального комп’ютера DeComp
- •2.1. Організація навчального комп’ютера – симулятора DeComp
- •2.2. Пульт управління навчального комп’ютера
- •Закладка “Документація до “Навчальної еом”
- •2.4 Закладка “Пристрій підготовки даних”
- •2.4.1 Порядок введення інформації на перфострічку
- •III. Вказівки до виконання лабораторних робіт Лабораторна робота № 1
- •1. Теоретична частина
- •1.1 Загальні поняття про системи числення
- •Позиційні системи числення, які застосовуться у комп’ютерах
- •1.2.1 Двійкова система числення
- •Вісімкова система числення
- •Шістнадцяткова система числення
- •1.3. Переведення чисел з однієї позиційної системи числення до іншої
- •1.3.1. Переведення цілих чисел
- •1.3.2 Переведення правильного дробу
- •1.3.3 Особливості переведення вісімкових і шістнадцяткових чисел до двійкової системи числення і навпаки
- •Лабораторна робота № 2
- •1. Теоретичні відомості
- •1.2. Інструкції арифметичних операцій:
- •1.3. Призначення Регістру Ознак
- •1.4. Дослідження виконання інструкцій навчального комп’ютера
- •2. Порядок виконання роботи
- •Вимоги до звіту
- •Лабораторна робота № 3
- •1. Теоретичні відомості
- •1.2. Організація програмних циклів
- •1.3. Особливості виконання операцій зсуву
- •2. Порядок виконання роботи:
- •3. Вимоги до звіту.
- •Лабораторна робота № 4
- •1. Теоретичні відомості
- •1.1. Загальні відомості про логічні функції
- •1.2. Опис логічних інструкцій навчального комп’ютера
- •1.3. Подання від’ємних чисел у комп’ютерах
- •1.3.1. Прямий код
- •1.3.2. Обернений код
- •1.3.3. Доповняльний код
- •1.3.4. Модифіковані коди
- •2. Порядок виконання роботи:
- •3. Вимоги до звіту
- •Лабораторна робота № 5
- •1. Теоретична частина.
- •1.1. Додавання і віднімання двійкових чисел з фіксованою комою
- •1.2. Додавання двійкових чисел у модифікованому доповняльному коді
- •1.3. Додавання двійкових чисел у модифікованому оберненому коді
- •1.4. Переповнення розрядної сітки при додаванні у модифікованих машинних кодах
- •1.5. Множення двійкових чисел без знаку
- •2. Порядок роботи:
- •3. Вимоги до звіту
- •Лабораторна робота № 6
- •1. Теоретична частина
- •1.1. Подання чисел з рухомою комою
- •1.2. Правила додавання (віднімання) двійкових чисел з рухомою комою
- •2. Порядок роботи:
- •3. Вимоги до звіту.
- •Лабораторна робота № 7
- •1. Теоретична частина
- •1.1. Ділення двійкових чисел без знаку
- •1.1.1. Ділення з відновленням залишку
- •1.1.2. Ділення без відновлення залишку
- •1.2. Множення двійкових чисел із знаком
- •1.2.1 Множення чисел у форматі з фіксованою комою
- •1.3. Ділення двійкових чисел у форматі з фіксованою комою.
- •2. Порядок роботи
- •3. Вимоги до звіту.
- •Література.
- •Додаток
2.2. Пульт управління навчального комп’ютера
З правого боку панелі навчального комп’ютера розміщений пульт управління, що призначений для безпосереднього керування роботою навчального комп’ютера людиною. За допомогою пульта управління можна “вручну” занести інформацію (дані або інструкції) до регістрів процесора або пам’яті, а також виконувати операції запису та читання з пам’яті. Крім того, за допомогою пульта управління програміст “запускає” комп’ютер для виконання програми, яка знаходиться у пам’яті.
Головною частиною пульта управління є набірне поле з 16 перемикачів, які можуть знаходитись у 2-х станах: “натиснуто” і “не натиснуто” (відповідно “1” та “0”) Усі перемикачі пронумеровані від 0 до 15 справа наліво і відповідають розрядам 16-розрядного двійкового числа від наймолодшого розряду (0) до найстаршого (15). Для того, щоб встановити усі розряди набірного поля в 0, використовується спеціальна кнопка “Скидування набірного поля”.
Вище набірного поля знаходиться поле „Занесення з набірного поля” з 5-а кнопками, що дозволяють занести значення набірного поля у один з внутрішніх регістрів процесора:
РА – Регістр Адреси пам’яті,
РД – Регістр Даних пам’яті,
А – Aкумулятор,
РІ – Регістр Інструкцій,
ЛАІ – Лічильник Адреси Інструкції.
Оскільки регістри РА та ЛАІ пов’язані із адресами комірок пам’яті і є 12-розрядними, тому при занесенні значення набірного поля до них потрапляють тільки 12 молодших розрядів (від 0-го до 11-го).
Для роботи із комірками пам’яті використовується поле “Операція з пам’яттю” у верхній частині пульта управління. Як вже зазначалось вище, перш ніж виконувати операції запису або читання (кнопки “Запис” та “Читання”), необхідно у Регістр Адреси занести адресу потрібної комірки, а у випадку операції запису – також до Регістра Даних занести число, яке буде записуватись. Якщо операція доступу до пам’яті буде виконуватись із групою комірок, які розташовані підряд, то у цьому випадку зручно використовувати кнопку “+1”, яка автоматично збільшує значення Регістра Адреси на 1. Наприклад, це зручно, коли необхідно занести у пам’ять програму, або коли необхідно “онулити” (очистити) ряд комірок (занести число 0).
Тепер перейдемо до поля внизу пульта управління, де розміщені кнопки вибору одного з 3-х режимів роботи: кнопки початку "ПУСК" і зупинки роботи "СТОП" та кнопка включення живлення навчального комп’ютера. Використання кнопки „Живлення” пояснення не вимагає. Використання інших кнопок розглянемо детальніше.
Кнопка “Пуск” “примушує” процесор почати виконувати інструкції, які знаходяться у пам’яті, починаючи з комірки, на яку вказує Лічильник Адреси інструкцій. При цьому в залежності від обраного режиму роботи процесор буде виконувати програму таким чином:
-
у автоматичному режимі будуть виконуватись підряд усі інструкції до тих пір, доки не зустрінеться інструкція зупинки HLT (від англ. to halt – зупинятись), натиснута кнопка “Стоп” або не буде досягнуто кінця пам’яті.
Автоматичний – це стандартний режим роботи комп’ютера, коли уся програма, що розміщена у пам’яті, виконується від початку до кінця відзразу, без участі людини, яка бачить лише готові результати роботи програми. Зрозуміло, що у випадку помилки програміста, процесор може виконувати непередбачувані дії (наприклад, „тлумачити” дані як інструкції) або потрапляти у нескінчені цикли. Вони виникають тоді, коли один і той самий фрагмент програми повторюється знову і знову без оновлення даних. У таких випадках говорять про “зависання” або “зациклення” програми. У сучасних комп’ютерах така ситуація вимагає лише закриття такої програми, тоді як у перших комп’ютерах помилка призводила до “зависання” усього комп’ютера, що вимагало його перезавантаження. Для уникнення такої ситуації і для створення можливості відлагодження програми використовується поле “Зупинка за адресою”, що розміщене під полем роботи з пам’яттю. За допомогою 12-розрядної Адреси зупинки можна встановити адресу інструкції, на якій процесор буде зупиняти виконання програми. Для того, щоб точка зупинки почала працювати, її необхідно “Ввімкнути...”. Отже, автоматичний режим використовується для остаточного виконання програми.
-
у покроковому режимі виконується лише одна інструкція, на яку вказує Лічильник Адреси Інструкцій, після чого Лічильник Адреси Інструкції вкаже на наступну інструкцію і процесор зупиниться, чекаючи наступного натискання кнопки “Пуск”. Покроковий режим використовується для відлагодження алгоритму виконання програми і для дослідження сценарію виконання програми у процесорі навчального комп’ютера DeComp;
-
у потактовому режимі виконується лише один мікрокрок, з послідовності яких насправді складається виконання одніє інструкції. Потактовий режим роботи використовується для дослідження процесу виконання окремих інструкцій навчального комп’ютера.