Лабораторный практикум и курсовое проектирование
Глава 9. Лабораторные работы
Глава 10. Курсовая работа
Глава 8
Современные процессоры и операционные системы — не слишком благоприятная среда для начального этапа изучения архитектуры ЭВМ.
Одним из решений этой проблемы может быть создание программных моделей учебных… Программная модель позволяет реализовать доступ к различным элементам ЭВМ, обеспечивая удобство и наглядность. С…
В ячейках ОЗУ хранятся команды и данные. Емкость ОЗУ составляет 1000 ячеек. По сигналу MWr выполняется запись содержимого регистра данных (MDR) в… Сверхоперативная память с прямой адресацией содержит десять регистров общего… АУ осуществляет выполнение одной из арифметических операций, определяемой кодом операции (СОР), над содержимым…
Данные в ЭВМ представляются в формате, показанном на рис. 8.2. Это целые десятичные числа, изменяющиеся в диапазоне "- 99 999...+ 99 999",…
Знак
Десятичные цифры
Система команд
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… В форматах команд выделяется три поля:
- два старших разряда [0: 1] определяют код операции СОР;
Каждый способ имеет разновидности. В модели учебной ЭВМ реализованы семь способов адресации, приведенные в табл. 8.1.
Таблица 8.1. Адресация в командах учебной ЭВМ
- арифметико-логические и специальные: сложение, вычитание, умножение, деление;
- пересылки и загрузки: чтение, запись, пересылка (из регистра в регистр),… - ввода/вывода: ввод, вывод;
ЭВМ может находиться в одном из двух состояний: Останови Работа.
Всостояние РаботаЭВМ переходит по действию команд Пускили Шаг.Команда… В состояние ОстановЭВМ переходит по действию команды Стопили автоматически в зависимости от установленного режима…
В программной модели учебной ЭВМ использован стандартный интерфейс Windows, реализованный в нескольких окнах.
Основное окно модели Модель учебной ЭВМсодержит основное меню и кнопки на… Меню содержит следующие пункты и команды:
Окно Процессор(рис. 8.4) обеспечивает доступ ко всем регистрам и флагам…
Доступ к регистрам ВУ осуществляется по командам IN аа, OUT аа, где аа — двухразрядный десятичный адрес регистра ВУ. Таким образом, общий объем… Разные ВУ содержат различное число программно-доступных регистров, каждому из… Если в системе создаются несколько ВУ, то их базовые адреса следует выбирать с учетом величины адресного пространства,…
Символы помещаются последовательно в буфер символов, размер которого установлен равным 50 символам, и отображаются в окне обозревателя (рис.… В состав контроллера клавиатуры входят три программно-доступных регистра:
DR (адрес 0) — регистр данных;
видеопамять объемом 128 слов (ОЗУ дисплея);
символьный экран размером 8 строк по 16 символов в строке;
четыре программно-доступных регистра:
Блок таймеров
Блок таймеров (рис. 8.13) включает в себя три однотипных канала, каждый из которых содержит:
пятиразрядный десятичный реверсивный счетчик Т, на вход которого поступают метки времени (таймер);
программируемый предделитель D;
регистр управления таймером CTR;
флаг переполнения таймера FT.
Регистры таймеров Т доступны по записи и чтению (адреса 1, 3, 5 соответственно для Tl, T2, ТЗ). Программа в любой момент может считать текущее содержимое таймера или записать в него новое значение.
На входы предделителей поступает общие для всех каналов метки времени CLK с периодом 1 мс. Предделители в каждом канале программируются независимо, поэтому таймеры могут работать с различной частотой.
Рис. 8.13. Блок таймеров
Регистры управления CTR доступны по записи и чтению (адреса 2, 4, 6) и содержат следующие поля:
Т (разряд 5) — флаг включения таймера;
EI (разряд 4)— флаг разрешения формирования запроса на прерывание при переполнении таймера;
I/D (разряд 3)— направление счета (инкремент/декремент), при I/D =0 таймер работает на сложение, при I/D =1 — на вычитание;
А (разряды [1:2]) — коэффициент деления предделителя (от 1 до 99).
Флаги переполнения таймеров собраны в один регистр — доступный только по чтению регистр состояния SR, имеющий адрес 0. Разряды регистра (5, 4 и 3 для Tl, T2, ТЗ соответственно) устанавливаются в 1 при переполнении соответствующего таймера. Для таймера, работающего на сложение, переполнение наступает при переходе его состояния из 99 999 в 0, для вычитающего таймера — переход из 0 в 99 999.
В окне обозревателя (рис. 8.14) предусмотрена кнопка Сброс,нажатие которой сбрасывает в 0 все регистры блока таймеров, кроме CTR, которые устанавливаются в состояние 001000. Таким образом, все три таймера обнуляются, переключаются в режим инкремента, прекращается счет, запрещаются прерывания, сбрасываются флаги переполнения и устанавливаются коэффициенты деления предделителей равными 01.
Рис.8.14. Окно обозревателя блока таймеров
Программное управление режимами блока таймеров осуществляется путем записи в регистры CTR соответствующих кодов. Запись по адресу SR числа с 1 в третьем разряде интерпретируется блоком таймеров как команда, причем младшие разряды этого числа определяют код команды:
хxxl00 — общий сброс (эквивалентна нажатию кнопки Сброс в окне обозревателя);
xxxl0l — сброс флага переполнения таймера FT1;
ххх102 — сброс флага переполнения таймера FT2;
ххх10З — сброс флага переполнения таймера FT3.
Модель этого простого внешнего устройства не имеет собственного обозревателя, содержит всего два регистра, доступных только для записи:
FR (адрес 0) — регистр частоты звучания (Гц):
LR (адрес 1) — регистр длительности звучания (мс).
В модели учебной ЭВМ предусмотрен механизм векторных внешних прерываний. Внешние устройства формируют запросы на прерывания, которые поступают на… Контроллер передает вектор, соответствующий запросу, процессору, который… Каждому из возможных в системе прерываний должен соответствовать т. н. обработчик прерывания— подпрограмма, вызываемая…
Кэш-память содержит N ячеек (в модели N может выбираться из множества {4, 8, 16, 32}), каждая из которых включает трехразрядное поле тега (адреса… Z — признак занятости ячейки;
U — признак использования;
Таблица 8.4. Таблица команд учебной ЭВМ
Ст.
Мл.
NOP
JMP
…