Лабораторна робота № 2 цеом нейманівської архітектури

Мета роботи:

_{ ознайомитись з базовими принципами, що лежать в основі функціонуван-}

ня ЕОМ – універсального перетворювача інформації.

Теоретичні відомості

1. Структура еом

До складу ЕОМ нейманівської архітектури входять такі пристрої: процесор,

оперативна пам’ять, пристрої вводу/виводу, пульт оператора.

Процесор є основним перетворювачем інформації. Він складається з арифме-

тичного та керуючого пристроїв.

Арифметичний пристрій виконує арифметичні та логічні перетворення даних (операндів), які поступають із оперативної пам’яті. Результат перетворення фіксується на регістрі – акумуляторі і потім записується в комірку оперативної пам’яті як резільтат – операнд.

Керуючий пристрій забезпечує вибірку коду команди з комірки оперативної пам’яті на регістр команд, декодування операції, вибірку операнда в арифме-

тичний пристрій із оперативної пам’яті, ініціювання операції в арифметичному пристрої, запис результату – операнда в комірку оперативної пам’яті на місце операнда. Для адресації команд програми використовується програмний лічиль- ник. Розрядність програмного лічильника визначається значенням максимальної адреси програмного коду.

Пульт оператора дозволяє занести в програмний лічильник початкову адресу, а також виконати запуск та примусовий зупин ЕОМ.

Пристрої вводу/виводу забезпечують інформаційний зв’язок ЕОМ із зовнішнім середовищем.

2. Елементарні машинні операції

Кожна ЕОМ розробляється для розв’язання в основному задач деякого класу.

У зв’язку з цим потрібно, щоб ЕОМ забезпечувала можливість виконання у необхідних сполученнях деякого набору операцій, прийнятих за елементарні.

Елементарними машинними операціями є: ввод інформації в комірку опера- тивної пам’яті з будь-якого іншого запам’ятовуючого пристрою, видача інформації з комірки, а також будь-яка операція котра:

1) реалізована апаратно;

2) має вихідні дані, що є результатами елементарних машинних операцій і фіксовані в одній або декількох комірках;

3) дає результат, фіксований в одній окремій комірці і доступний, але не

обов’язковий для використання в якості вихідного даного для деяої елементарної операції машини;

_{4) не може розглядатися як комплекс більш простих машинних операцій, які}

12

задовольняють трьом попереднім умовам.

Сукупність усіх машинних операцій, передбачених у програмно керованій машині, називається її системою операцій. Слід чітко розмежувати поняття

команди і поняття операції. Команда являє собою елементарний наказ, що передбачає виконання деякої групи операцій.

3. Формати команд та кодування операцій еом

Код команди, що описується ЕОМ має структуру виду  a₁a₂…a_n, тобто складається з коду операції  (операційне поле) і адрес операндів a₁…a_n (адресне поле). Кількість таких адрес називається адресністю команди. Звичайно викори- стовуються команди з адресністю 1, 2 або 3. В одноадресній команді перша (і єдина) адреса вказує на операнд – джерело. У двох- і трьохадресних командах перша адреса вказує на операнд – приймач результату виконання команди.

Розрядність коду операції визначається об’ємом системи операцій ЕОМ. Наприклад, якщо ЕОМ підтримує 100 операцій, розрядність  визначається як:

n_ = ] log₂  [ = ] log₂ 100 [ = 7 біт. Тут розгорнуті дужки означають примусове округлення вгору.

Розрядність адрес операндів a₁…a_n визначається максимально можливою адресою операнда в оперативній пам’яті:

n_a = ] log₂ a [.

Під форматом команди розуміють структуру полів кода команди з вказівкою їх границь. Наприклад, якщо ЕОМ підтримує 30 операцій, а оперативна пам’ять складається з 500 комірок, трьохадресна команда матиме наступний формат:

Код операції

Операнд-приймач

Операнд-джерело 1

Операнд-джерело 2

31 27 26

^{18 17 9 8} ₀

Рисунок 1 – Формат команди