Архитектура ЭВМ. Учебные машины
жүктеу/скачать 377.92 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- П.1. Учебная трехадресная машина УМ-3.
§3. Учебные машины.Ранее мы рассмотрели общие принципы построения ЭВМ. В данном параграфе мы разберем 4 учебные вычислительные машины. Эти машины называются учебными, потому что они не существуют на самом деле. Однако они помогут нам представить работу реальных ЭВМ, разобрать некоторые проблемы, возникающие при построении ЭВМ, и способы решения этих проблем. Для записи содержимого ячеек будем пользоваться шестнадцатиричными цифрами. П.1. Учебная трехадресная машина УМ-3.1. Структура процессора.
2. Оперативная память. Ячейка - 14 шестнадцатиричных разрядов. Объем ОП - 164 ячеек с адресами 0000FFFF. Представление чисел: число содержится в одной ячейке; отрицательные числа записываются в дополнительном коде. Представление команд: команда занимает одну ячейку. Разряды ячейки имеют следующий смысл (формат команд): КОП А1 А2 А3 Здесь КОП – код операции (указывает, какую машинную операцию надо выполнить); А1, А2, А3 – адреса первого, второго операндов и результата. Разрядность адресов совпадает с разрядностью регистра СА и определяется объемом ОП (а именно, количеством возможных адресов). Количество разрядов в регистрах ОП1, ОП2, РЕЗ и РК должно совпадать с количеством разрядов ячейки ОП, так как в ОП1, ОП2 и РЕЗ должны поместиться числа, а в РК – команда, которые занимают по одной ячейке ОП. 3. Система команд УМ-3. Система команд ЭВМ – это набор всех машинных команд данной ЭВМ.
В таблице использовано обозначение [A] – содержимое ячейки с адресом A. Арифметические команды выполняются следующим образом: содержимое ячеек с адресами A1 и A2 пересылается в регистры ОП1 и ОП2, выполняется арифметическая операция (результат – в регистре РЕЗ), содержимое регистра РЕЗ пересылается в ячейку с адресом А3. Следует обратить внимание на то, что есть две команды умножения и две команды деления. Программист использует подходящую команду в зависимости от того, с какими данными (числами со знаком или без знака) должна работать программа. Команда деления дает два результата – частное и остаток. Они записываются в соседние ячейки: частное – по адресу А3, остаток – в ячейку с адресом А3+1. Действие команд перехода заключается в изменении содержимого регистра СА. При этом на следующем такте работы ЦП будет выполнять команду, записанную в ячейке с адресом А3. (Вспомните §2.) В командах условного перехода производится проверка соответствующего условия. Если условие выполняется, тогда в СА записывается адрес А3. Сравнение значений [ А1] и [А2] выполняется так: в ОП1 записывается [А1], в ОП2 – [А2]; выполняется вычитание ОП1-ОП2, при этом получают значение все четыре арифметических флажка. По значениям флагов и определяется истинность условия. Некоторым условиям (например,<) соответствуют разные наборы значений флагов для разных данных – чисел со знаком и чисел без знака. Поэтому команды переходов для чисел со знаком и чисел без знака разные. Рассмотрим на примерах соответствие между условиями и значениями флагов. 1) Переход по равенству. В результате вычитания [А1] - [А2] получится ZF=1 тогда и только тогда, когда [А1] = [А2]. 2) Переход по "меньше", числа без знака. [А1] < [А2] [А1] - [А2] < 0 CF=1. 3) Переход по "меньше", числа со знаком. Если вычитаются числа со знаком, то при [А1] < [А2], [А1] - [А2] < 0, возможны ситуации а) результат вычислили правильно (OF=0) и он оказался отрицательным , значение SF=1, б) результат вычислили неправильно (OF=1), при этом знак вычисленного значения противоречит знаку числа [А1] - [А2], вычисленный результат оказался положительным, то есть SF=0. Таким образом, для чисел со знаком
1) в СА записывается 0100, то есть выполнение начинается с команды по адресу 0100, 2) в ячейки ОП уже записаны все данные, необходимые для работы программ (ввод и вывод не рассматриваем).
Поскольку в выражении есть операция вычитания, лучше работать с числами со знаком. Пусть данные располагаются в следующих ячейках
Программа.
Напомним, что деление даёт два результата, поэтому первая команда программы записывает в [0003] x div 50 (это значение в дальнейшем не используется) и в [0004] a mod 50. Пример 2. Вычислить S1 = max(a,b) * 20, S2 = min(a,b) div 3. Вычисления организуем так: begin if a < b then begin S1 := b; S2 := a end else begin S1 := a; S2 := b end; S1 := S1 * 20; S2 := S2 div 3 end. Данные:
0000 a 0001 b 0002 1416 (=2010) 0003 3
0004 S1 0005 S2 0006 рабочая. Будем считать, что работаем с числами без знака. Программа:
Пример 3. Вычислить p = n!. Алгоритм: begin p:=1; k:=2; while k n do begin p := p * k; k := k + 1 end end. В этой задаче могут возникнуть довольно большие положительные числа, поэтому будем работать с числами без знака. Данные: 0000 n 0001 1 0002 2
0003 p 0004 k Программа:
Заметим, что в машинной программе начало цикла while k n do заменилось на переход на конец программы по отрицанию условия. Тело цикла заканчивается безусловным переходом на начало цикла. жүктеу/скачать 377.92 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
