Архитектура электронно-вычислительной машины

Лабораторная работа Архитектура ЭВМ и система команд Цель:

Знакомство с интерфейсом модели ЭВМ, методами ввода и отладки программы, действиями основных классов команд и способов адресации.

Краткие теоретические сведения Модель ЭВМ включает процессор, оперативную память и сверхоперативную память, устройство ввода и устройство вывода. Процессор в свою очередь состоит из центрального устройства управления, арифметического устройства и системных регистров (CR, PC, SP и др.).

В состав УУ ЭВМ входят:

• 1. PC — счетчик адреса команды, содержащий адрес текущей команды;
• 2. CR — регистр команды, содержащий код команды;
• 3. RB — регистр базового адреса, содержащий базовый адрес;
• 4. SP — указатель стека, содержащий адрес верхушки стека;
• 5. RA — регистр адреса, содержащий исполнительный адрес при косвенной адресации. интерфейс вычислительный процессор команда

Регистры Асс, DR, IR, OR, CR и все ячейки ОЗУ и РОН имеют длину 6 десятичных разрядов, регистры PC, SP, RA и RB — 3 разряда.

При рассмотрении системы команд ЭВМ обычно анализируют три аспекта: форматы, способы адресации и систему операций.

Большинство команд учебной ЭВМ являются одноадресными или безадресными, длиной в одно машинное слово (6 разрядов). Исключение составляют двухсловные команды с непосредственной адресацией и команда mov, являющаяся двухадресной.

В форматах команд выделяется три поля:

• 1. два старших разряда [0:1] определяют код операции СОР;
• 2. разряд 2 может определять тип адресации (в одном случае (формат 5а) он определяет номер регистра);
• 3. разряды [3:5] могут определять прямой или косвенный адрес памяти, номер регистра (в команде mov номера двух регистров), адрес перехода или короткий непосредственный операнд. В двухсловных командах непосредственный операнд занимает поле [6:11].

В ЭВМ принято различать пять основных способов адресации: прямая, косвенная, непосредственная, относительная, безадресная.

Каждый способ имеет разновидности. В модели учебной ЭВМ реализованы семь способов адресации, приведенные ниже.

Прямая (регистровая) Непосредственная#.

Косвенная@.

Относительная [].

Косвенно-регистровая @R.

Индексная с постинкрементном @R+.

Индексная с предекрементном -@R.

Система команд учебной ЭВМ включает команды следующих классов:

• 1. арифметико-логические и специальные: сложение, вычитание, умножение, деление;
• 2. пересылки и загрузки: чтение, запись, пересылка (из регистра в регистр), помещение в стек, извлечение из стека, загрузка указателя стека, загрузка базового регистра;
• 3. ввода/вывода: ввод, вывод;
• 4. передачи управления: безусловный и шесть условных переходов, вызов подпрограммы, возврат из подпрограммы, цикл, программное прерывание, возврат из прерывания;
• 5. системные: пустая операция, разрешить прерывание, запретить прерывание, стоп.

Выполнение лабораторной работы Лабораторная работа выполнена по заданию варианта № 2:

Ниже приведены результаты выполнения последовательности команд (рисунок 1.1−1.2).

Рисунок 1.1 — Состояние памяти после выполнение программы.

Рисунок 1.2 — Состояние регистров после выполнение программы.

Выводы В ходе выполнения лабораторной работы, мы познакомились с программным интерфейсом эмулятора ЭВМ. На практике научились отлаживать написанные программы, а также изучили новые понятия такие как архитектура ЭВМ и формат команд.