А. Дать описание одного из устройств персонального компьютера (ПК)

1. Параллельный и последовательный интерфейсы внешних устройств

Принтеры, модемы и другое периферийное оборудование подключается к компьютеру через стандартизированные интерфейсы, иногда называемые портами. В зависимости от способа передачи информации (параллельного или последовательного) между сопрягаемыми устройствами различают параллельные и последовательные интерфейсы.

Последовательный порт (СОМ). Присутствует в компьютерах вот уже более двух десятков лет, однако в последнее время применяется не очень часто. Изначально в компьютерах присутствовали два последовательных порта COMI и COM2, однако во многих современных платах есть разъем только для COMI, а в некоторых новых платах последовательный порт отсутствует, как устаревший.

Параллельный порт ( LPT). К нему подключаются некоторые модели принтеров, сканеров и другие устройства. Стандартный параллельный порт имеет не очень' высокое быстродействие, поэтому используются его ускоренные режимы работы ЕСР или ЕРР. Этот порт также является устаревшим и может отсутствовать на некоторых новых платах. Игровой порт. К нему подключаются джойстики, рули и другие игровые манипуляторы. На новых компьютерах этого порта нет, а современные игровые устройства подключаются с помощью USB.

Б. Дать описание машинных команд, их назначение, запись их в мнемокодах

1. Команды сдвига

Команды сдвига и циклического сдвига

У микропроцессора 8086 есть семь команд, осуществляющих сдвиг 8-или 16-битового содержимого регистров или ячеек памяти на одну или несколько позиций влево или вправо. Три из них сдвигают операнд, а остальные четыре его вращают или циклически сдвигают.

Для всех семи команд флаг переноса CF является как бы расширением операн­да битом 9 или битом 17. Иначе говоря, флаг CF приобретает значение бита, сдви­нутого за один из концов операнда. Команды сдвига и циклического сдвига вправо помещают во флаг CF значение нулевого бита. Команды сдвига и цикли­ческого сдвига влево помещают в него значение бита 7 (при операциях над бай­том) или бита 15 (при операциях над словом).

Команды сдвига и циклического сдвига распадаются на две группы. Логичес­кие команды сдвигают операнд, не считаясь с его знаком; они используются для действий над числами без знака или над нечисловыми значениями, например над масками. Арифметические команды сохраняют старший, знаковый бит операнда; они используются для действий над числами со знаком. На рис. 1 показано действие этих команд.

Команды сдвига и циклического сдвига имеют два операнда: приемник и счетчик. Приемником может быть 8- или 16-битовый регистр общего назначения или ячейка памяти. Счетчик может быть цифрой 1 или значением без знака в регистре CL.

Рис. 1. Команды сдвига и циклического сдвига

Команды сдвига

Команды SAL (shift arithmetic left - сдвинуть влево арифметически) и SAR (shift arithmetic right - сдвинуть вправо арифметически) сдвигают числа со знаком. Команда SAR сохраняет знак операнда, репродуцируя его при выполне­нии сдвига. Команда SAL не сохраняет знак, но заносит 1 во флаг переполнения OF в случае изменения знака операнда. При каждом сдвиге операнда команда SAL заносит 0 в вакантный нулевой бит этого операнда.

Команды SHL (shift logical left - сдвинуть влево логически) и SHR (shift logical right - сдвинуть вправо логически) сдвигают числа без знака. Команда SHL идентична команде SAL. Команда SHR аналогична команде SHL, но сдвигает операнд не влево, а вправо. При каждом сдвиге операнда команда SHR заносит 0 в вакантный старший бит этого операнда (бит 7 при сдвиге байта, бит 15 при сдвиге слова).

Помимо флагов CF и OF команды сдвига изменяют флаги PF, ZF и SF, а флаг AF оставляют неопределенным.

Чтобы познакомиться с работой команд сдвига, предположим, что регистр AL содержит ОВ4Н, а флаг переноса CF равен 1. В двоичном коде

AL = 10110100 CF = 1

Команды сдвига воздействуют на регистр AL и флаг CF следующим образом:

После SAL AL,1 :

AL = 01101000 CF = 1

После SAR AL,1:

AL = 11011010 CF = О

После SHL AL,1:

AL = 01101000 CF = 1

После SHR AL,1:

AL = 01011010 CF = 0

Имеется несколько интересных приложений команд сдвига.

Поскольку сдвиг операнда на один бит влево удваивает значение операнда (умножает на 2), а сдвиг на один бит вправо уменьшает значение операнда вдвое (делит на 2), то команды сдвига можно использовать в качестве команд быстрого умножения и деления.

Следующие команды сдвига показывают, каким образом можно разделить на четыре содержимое регистра АХ. Во всех случаях предполагается, что регистр CL содержит 2.

SHL AX,CL ;Умножить число без знака на 4

SAL AX,CL ;Умножить число со знаком на 4

SHR AX,CL ;Разделить число без знака на 4

SAR AX,CL ;Разделить число со знаком на 4

Применяя команды сдвига вместо команд умножения и деления, можно сэкономить немало времени. Каждая из предыдущих команд сдвига выполняется за 16 тактов. Еще 4 такта требуется для загрузки значения в регистр CL, итого - 20 тактов. Сравнивая это время с минимальными временами исполнения команд MUL (118 тактов), IMUL (l28 тактов), DIV (144 такта) и IDIV (165 тактов), мы видим, что команды сдвига выполняют эти действия в шесть-восемь раз быстрее, чем команды умножения и деления!

В то время как отдельная команда сдвига может умножить или разделить только на степень числа 2, манипулирование несколькими регистрами позволяет выполнить умножение или деление на другие числа. Например, приведенная ниже последовательность команд умножает содержимое регистра АХ на 10:

MOV ВХ,10 ;Сохранить содержимое в ВХ

SHL АХ,1 ;Сдвинуть AХ (умножить на 2)

SHL AХ,1 ;Сдвинуть AХ еще раз (умножить на 4)

ADD АХ,ВХ ;Сложить с исходным, значением АХ (умножить на 5)

SHL АХ,1 ;Сдвинуть AХ еще раз (умножить на 10)

Хотя в этой последовательности пять команд, но выполняется она в 11 раз быст­рее одной команды MUL!

Команды циклического сдвига

Команды циклического сдвига похожи на команды сдвига, но, в отличие от последних, сохраняют сдвинутые за пределы операнда биты, помещая их обратно в операнд. Как и при исполнении команд сдвига, сдвинутый за преде­лы операнда бит запоминается во флаге переноса CF.

При исполнении команды ROL (rotate left - сдвинуть влево циклически) и ROR (rotate right - сдвинуть вправо циклически) вышедший за пределы операнда бит входит в него с противоположного конца. При исполнении команд RCL (rotate left through carry - сдвинуть влево циклически вместе с флагом переноса) и RCR (rotate right through carry - сдвинуть вправо циклически вместе с флагом перено­са) в противоположный конец операнда помещается значение флага переноса CF. Все команды циклического сдвига воздействуют только на флаги CF и OF.

Чтобы познакомиться с работой команд циклического сдвига, вернемся к исходным данным предыдущего примера:

AL = 10110100 CF = 1

Команды циклического сдвига воздействуют на регистр AL и флаг CF следующим образом:

После ROL AL,1:

AL = 01101001 CF = 1

После ROR AL,1:

AL = 01011010 CF = 0

После RCL AL,1:

AL = 01101001 CF = 1

После RCR AL,1:

AL = 11011010 CF = 0

В. Адресация памяти

1. Определить смещение, если физический адрес равен 1В276, а в регистре DS находится число 1123h.

Смещение = 1B276-1123h = 1A153

Г. Найти исполнительные адреса операндов команд, мнемокоды которых указаны ниже. Объяснить, какую операцию выполняет микропроцессор по этой команде

1. MOV AX, [BX] - EA содержится в регистре BX(присваивает регистру AX значение находящаяся по ЕА равная содержимому регистра ВХ)

2. ADD AL, 2Fh значению AL прибавляет 2Fh

Д. Указать, какие способы адресации использованы в нижеследующих командах. Объяснить, какую операцию выполняет микропроцессор по этой команде

1. MOV AX,2345h - регистру AX присваивает значение 2345h

2. MOV AX,[2345h] - регистру AX присваивает значение находящаяся по EA = 2345h

3. MOV DX,[AX] – регистру DX присваивает значение находящаяся по EA равная значению регистра AX

4. MOV DX,AX регистру DX присваивает значение регистра AX

E. Нарисовать структурную схему, объяснить назначение каждого блока схемы и их взаимодействие

1. Персональный компьютер

Основным устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления. Ядро ПК образуют процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных. Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Структурная схема пк

Микропроцессор

Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые с ними микропроцессоры других фирм. Компоненты микропроцессора:

· АЛУ выполняет логические и арифметические операции

· Устройство управления управляет всеми устройствами ПК

· Регистры используются для хранения данных и адресов

· Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления. Основные характеристики процессора:

· Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются и 64 - разрядные процессоры.

· Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.

· Наличие встроенного математического сопроцессора

· Наличие и размер Кэш- памяти.

Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - область памяти, предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ выполнено в виде интегральных микросхем. Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память. Однако быстродействие ОЗУ ниже быстродействия регистров процессора, поэтому перед выполнением команд процессор переписывает данные из ОЗУ в регистры. По принципу действия различают динамическую память и статическую. Ячейки динамической памяти представляют собой микроконденсаторы, которые накапливают заряд на своих обкладках. Ячейки статической памяти представляют собой триггеры, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях. Основные параметры, которые характеризуют ОЗУ – это емкость и время обращения к памяти. ОЗУ типа DDR  SDRAM (синхронная память с двойной скорость передачи данных) считается наиболее перспективной для ПК.

Кэш-память

Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью. При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются  в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие.

Контроллеры

Только та информация, которая хранится в ОЗУ, доступна процессору для обработки. Поэтому необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.). Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод-вывод) между оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор. Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате