Некоторые способы указания операндов в командах

В качестве иллюстрации разберем выполнение команды MOV(R1)+,RO

По этой команде сначала считывается информация из памяти по адресу, находящемуся в R1. После чтения значение R1 автоматически увеличивается, так что при последующем выполнении данной команды будет обрабатываться следующая ячейка. Операция завершается записью считанной из ОЗУ информации в регистр R0.

Из разобранного примера отчетливо видно, что имеющиеся у процессора PDP способы адресации позволяют удобно работать не только с одиночными данными, но и с массивами последовательно хранящейся в памяти информации. Кроме того, некоторые приемы использования счетчика команд R7 в качестве РОН могут давать еще более интересные эффекты. Пусть, например, в некоторой программе встречается команда

MOV (R7) + , R2

и в следующем за ней слове хранится число 6. Учитывая, что после извлечения команды из ОЗУ счетчик R7 немедленно увеличивается, в момент выполнения команды его содержимое уже показывает на слово памяти, где хранится число 6. Следовательно, в качестве операнда (R7) будет считано именно оно, и, кроме того, R7 автоматически «передвинется» на следующую за константой ячейку благодаря автоинкрементному способу адресация. Таким образом, описанный прием позволяет использовать в качестве операнда константу, хранящуюся непосредственно в команде. Завершая обсуждения основных принципов программирования процессора PDP. приведем примеры линейного, разветвляющегося и циклического фрагмента программы.

Пример I. Программа вычисления по формулам R1:=R2+R3; R4:=R3-R2.

Программа 131

MOV R2, Rl ; сразу складывать нельзя, так как сумма заменяет

;второй операнд

ADD R3, Rl

MOV R3, R4

SUB R2, R4

HLT

Пример 2. В Rl и R2 хранятся некоторые числа. Поместить большее из них в R5, а меньшее-в RO.

Программа 132

СМР Rl, R2 ;сравнить Rl и R2

BPL L1 ;переход при R1≥R2, если R2>R1

MOV Rl, R0

MOV R2, R5

BR L2

;если R1>R2

LI: MOV Rl, R5

MOV R2, R0

L2: HLT

Примечание. В тексте программы указаны переходы на метки, но в результате трансляции они будут автоматически преобразованы в переходы через заданное число слов.

Пример 3. Пусть в Rl задан начальный адрес массива ОЗУ, а в R2 - число ячеек в нем. Вычислить сумму элементов массива.

Программа 133

CLR R0 ;очистка суммы

LI: ADD (Rl) + , R0 ;добавить к сумме очередной элемент

DEC R2 ;уменьшить на единицу число оставшихся элементов

BNE L1 ;цикл, пока не останется 0 элементов

HLT

Примечание. В программе используется тот факт, что команда DEC автоматически сравнивает результат с нулем, что делает ненужной специальную команду сравнения СМР.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите преимущества, которые имеют интегральные микросхемы перед дискретными элементами. Ответ постарайтесь обосновать.

2. Для каких функций первоначально предполагалосьиспользовать микропроцессор?

3. Что такое разрядность МП? Чем она определялась и как изменялась? Какую максимальную разрядность имеют современные процессоры?

4. Вспомните, что вы читали о новых моделях микропроцессоров.

5. Какие микропроцессоры вы знаете? Известен ли вам тип процессора в компьютерах, с которыми вы имеете дело?

6. Подумайте, в каких устройствах, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни, могут быть микропроцессоры,

7. Что представляет собой микропроцессор с точки зрения программиста?

8. Каковы функции микропроцессора в целом?

9. Какие функции могут выполнять регистры процессора?

10. Вспомните основной цикл работы процессора ЭВМ. Какую роль в нем играет счетчик адреса команд?

11. От чего зависит объем контролируемого 32-разрядной ЭВМ адресного пространства?

12. Что такое методы адресации? Какие методы адресации ОЗУ вы знаете?

13. Объясните, как работает метод косвенной адресации.

14. Приведите 3-4 варианта сегментных адресов, указывающихна одну и ту жеячейку памяти.

15. Охарактеризуйте наиболее употребимые форматы данных.

16. Каким образом процессор может адресоваться к устройствам ввода-вывода? Что такое порт ввода- вывода?

17. Опишите примерным ход взаимодействия между процессором и принтером. Как вы считаете, что происходит раньше: очередной символ печатается на бумагу или появляется сигнал готовности к приему следующего?

18. Что такое прерывание и как оно работает?Проанализируйте приведенные в тексте аналогии и попробуйте придумать собственные.

19. Имеют ли место прерывания в следующей ситуации и почему: во время активной работы программы пользователь нажимает клавишу мыши и окно на экране, соответствующее другой программе, при этом сворачивается?

20. Каковы функции регистра слова состояния процессора?

21. Какие способы адресации используются в процессоре PDP?

22. В чем особенности реализации условных и безусловного переходов в процессоре PDP?

23. Как организована работа с операндами?

УЧЕБНАЯ МОДЕЛЬ МИКРОКОМПЬЮТЕРА

В предыдущем разделе были кратко изложены наиболее важные черты реально существующего простого процессора ЭВМ. Конечно, на самом деле все устроено заметно сложнее, поэтому мы ограничились достаточно поверхностным знакомством. Более современные процессоры устроены ещесложнее.

Существует альтернативный подход - изучение сложного объекта на упрощенной модели, сохраняющей все его наиболее существенные черты. Именно такой подход использован в данном разделе. Рассмотрение фундаментального материала, освобожденного от второстепенных технических деталей, помимо простоты имеет и еще одно преимущество - полученные знания не так быстро «стареют».

Прием, состоящий в объяснении принципов работы ЭВМ на базе учебной модели, возник довольно давно. Имеется целый ряд учебных моделей: «Кроха», «Нейман», «Малютка» и другие (описание которых можно найти в рекомендуемой в конце главы дополнительной литературе).

В данном параграфе рассматривается учебная модель микропроцессорной ЭВМ четвертого поколения, предложенная преподавателем Пермского педагогического университета Е.А.Ереминым. Модель носит название «Е97» В нее включены наиболее характерные черты устройства современных компьютеров. Модель не повторяет полностью ни один реальный компьютер, хотя дает достаточно полное представление об его устройстве. В «Е97» нет излишних технических деталей, он достаточно прост и содержит только то, что необходимо для изучения.

«Е97» может работать как с числовыми, так и с нечисловыми данными, отражает общепринятую байтовою организацию памяти, способен обрабатывать массивы информации (поскольку имеет современные методы адресации), реалистически отражает работу с периферийными устройствами современного компьютера. Существенно, что наряду с теоретической моделью компьютера создана программа-эмулятор, позволяющая имитировать «Е97» на различных компьютерах, в том числе IBM-совместимых. Ряд непринципиальных ограничений и нереализованных возможностей, указанных ниже, относятся именно к этой программе-эмулятору.