Задание по курсу «Архитектура ЭВМ» для СПбГУПТД

Цель работы: ознакомление со структурой машинных команд и выполняемыми действиями, режимами адресации, последовательностью выполнения команд.

Для программы в соответствии с вариантом задания выполнить следующие действия:

1) составить блок схему алгоритма;

2) закодировать программу и разместить ее в оперативной памяти;

3) проделать ручное выполнение программы (прогонку).

Коды команд микропроцессора 8088, необходимые для выполнения задания, приведены в табл. 1.

Варианты заданий приведены в табл. 2. Вариант задания включает один из трех вариантов программы и индивидуальные значения констант, адресов и содержимого ячеек памяти. Варианты программ приведены на рис.1. В программах и табл. 2 обозначено: К1, К2, К3 – однобайтовые константы; ADR1, ADR2 – адреса ячеек памяти. Под записью [ADR] понимается содержимое ячейки памяти с адресом ADR. Начальные значения регистров AL и BX принять равными нулю, регистра IP = 0100, флага ZF = 0. Программу в оперативной памяти размещать, начиная с адреса 0100 (см. табл. 3).

Таблица 1. Коды команд микропрцессора 8088

Команда | Код

MOV BX,CONST | BB****

MOV AL,CONST | B0**

ADD AL,CONST | 04**

CMP AL,CONST | 3C**

AND AL,CONST | 24**

OR AL,CONST | 0C**

SUB AL,CONST | 2C**

MOV [BX],AL | 8807

MOV AL,[BX] | 8A07

MOV [ADR],AL | A2****

MOV AL,[ADR] | A0****

XOR AL,AL | 30C0

XOR AL,CONST | 34**

JZ | 74**

JNZ

JMP | 75**

EB**

Номер варианта | Вариант

прогр. | K1 | K2 | K3 | ADR1 | ADR2 | [ADR1] | [ADR2]

1 | 1 | 1C | 4D | 15 | 1536 | 1101 | 31 | FF

2 | 12 | 1B | 98 | 1033 | 0310 | 15 | FF

3 | 0B | 55 | 3C | 1817 | 1301 | 4A | FF

4 | 1A | 2C | C2 | 30AB | 0440 | 23 | FF

5 | 12 | 65 | 5A | 0CAA | 1816 | 53 | FF

6 | 3B | 12 | 84 | BA01 | 1340 | 38 | FF

7 | A0 | BB | 18 | A100 | AB01 | 1B | FF

8 | B1 | 1F | 14 | 03A1 | 0842 | 1A | FF

9 | B0 | CF | 81 | A203 | 01CB | 1F | FF

10 | C2 | 2C | 22 | D101 | ACC1 | 1B | FF

11 | 14 | 2A | C1 | F301 | 02CA | 16 | FF

12 | 3C | 1B | 27 | AB0C | BC01 | 1C | FF

13 | 15 | 3C | 2F | ACC1 | F101 | 3B | FF

14 | 2 | 12 | 90 | C1 | 1BC0 | 1F3E | A2 | FF

15 | 11 | 01 | F2 | 1203 | 1586 | F3 | FF

16 | 16 | AB | 1C | 1349 | 17A2 | C1 | FF

17 | 13 | 33 | DE | 19FE | 1531 | F1 | FF

18 | 13 | 7E | 9F | 1B10 | 1F31 | 91 | FF

19 | 3A | 4A | 89 | 15C0 | 1983 | C3 | FF

20 | 1A | 96 | 7F | AC1F | BC3E | B0 | FF

21 | 40 | 9A | 65 | CO13 | 3CFE | A5 | FF

22 | 0B | B8 | 3C | 1321 | 35A7 | C3 | FF

23 | 15 | 3F | A3 | 7BA0 | 8F3E | B8 | FF

24 | B1 | 40 | 9F | 1BC1 | 8F3E | F1 | FF

25 | 10 | 1B | 87 | 1CB1 | 2B2C | 97 | FF

26 | 3 | C1 | 1B | DC | 1B3C | ABC0 | FF | FF

27 | 15 | 1D | C3 | 3CB2 | 1BC5 | FF | FF

28 | 31 | A1 | D2 | 1583 | 1A94 | FF | FF

29 | 18 | 3D | 8E | 8163 | 7154 | FF | FF

30 | 41 | 12 | 53 | B21F | 3CF4 | FF | FF

31 | 2A | A3 | 93 | CB81 | 9134 | FF | FF

32 | 14 | 1A | 2E | 7653 | B1CF | FF | FF

33 | A0 | 42 | 43 | 3891 | CF5E | FF | FF

34 | 0C | BE | CA | E981 | F3C1 | FF | FF

35 | B3 | 13 | 15 | 1891 | 1951 | FF | FF

36 | 1C | 81 | 9D | 1361 | 1898 | FF | FF

37 | C1 | 15 | 20 | 1586 | 8761 | FF | FF

.

Значение мнемоник команд следующее: MOV – пересылка; ADD – сложение; SUB – вычитание, CMP – сравнение; OR – побитовое ИЛИ, AND – побитовое И; XOR – побитовое исключающее ИЛИ (сумма по модулю два); JZ – переход, если ноль; JNZ – переход, если не ноль; JMP – безусловный переход. Команды ADD, SUB, OR, AND, CMP, XOR устанавливают флаги в регистре флагов в соответствии с результатом операции.

Вариант 1

Вариант 2

MOV BX,ADR1 MOV AL,[ADR1]

MOV AL,[BX] SUB AL,K1

ADD AL,K1 CMP AL,K2

CMP AL,K2 JZ M

JZ M XOR AL,K3

AND AL,K3 M: MOV BX,ADR2

M: MOV [ADR2],AL MOV [BX],AL

Вариант 3

MOV AL,K1

ADD AL,K2

CMP AL,K3

JZ M

XOR AL,AL

M: MOV [ADR2],AL

MOV BX,ADR1

MOV [BX],AL

Рис 1. Варианты программ

В табл. 2 обозначено: ** однобайтовый операнд, соответственно **** двухбайтовый операнд. В случае двухбайтового операнда первым записывается младший байт, вторым­ – старший байт. Пример: код команды MOV AL,1С будет B01С; код команды MOV BX,1893 будет BB9318 (Здесь 1С и 1893 соответственно однобайтовая и двухбайтовая константа).

В командах условных и безусловных переходов адрес перехода (адрес команды, помеченной меткой) вычисляется путем сложения текущего содержимого регистра программного счетчика (адреса следующей команды) и второго байта кода команды перехода (смещения). Рассмотрим, например, команду JMP m2, расположенную по адресу 010В (см. табл. 3) (под адресом команды понимается адрес первого байта кода команды). Код этой команды в данном случае ЕВ05. Здесь ЕВ – код операции команды JMP (см. табл. 1),

а 05– смещение. Убеждаемся, что 010D + 05 = 0112. Таким образом, при составлении кодов команд условных и безусловных переходов смещение следует вычислять как разность между адресом, куда должен осуществляться переход, и адресом команды, следующей за командой перехода. Отрицательные смещения представляются в дополнительном коде. Если смещение получилось положительное, то от результата отбрасывается старший байт незначащих нулей, а если отрицательное, то незначащих единиц (в двоичном виде), так как в этом случае результат записывается в дополнительном коде.

Задание выполняется в два этапа: сначала составляются коды команд программы и размещаются по соответствующим адресам, затем выполняется прогонка. Результаты записываются в таблицу (см. табл. 3). Коды простых команд составляются и записываются в таблицу сразу. Для команд переходов вначале записывается только код операции, а байт смещения оставляется незаполненным (но не пропущенным), так как на данном этапе адреса переходов еще не известны. После того, как в таблицу будут записаны коды всех команд, вычисляются и записываются смещения в кодах команд условных переходов. Прогонка заключается в вычислении и записи в таблицу изменений после выполнения каждой машинной команды. Начальные значения записываются в верхнюю строку графы “начальные значения и результаты” табл. 3. У команд, которые не выполнялись при условных или безусловных переходах, в графе «Результаты» ставятся прочерки. У команд переходов в графе IP ставится адрес перехода, если переход осуществляется, или адрес следующей команды, если переход не осуществляется.

Пример выполнения задания:

Программа:

MOV AL,К1

ADD AL,К2

CMP AL,К3

Рис 2. Блок- схема алгоритма

Таблица 3. Пример выполнения задания

Начальные значения и результаты

IP | AL | BX | [ADR1] | [ADR2] | ZF

Адрес | Код | Мнемоника | 0100 | 00 | 0000 | 00 | 00 | 0

0100

0101 | B0 3C | MOV AL, 3C | 0102 | 3C | 0000 | 00 | 00 | 0

0102

0103 | 04 1B | ADD AL, 1B | 0104 | 57 | 0000 | 00 | 00 | 0

0104

0105 | 3C 57 | CMP AL, 57 | 0106 | 57 | 0000 | 00 | 00 | 1

0106 0107 | 74 05 | JZ M1 | 010D | 57 | 0000 | 00 | 00 | 1

0108

0009 000A | A2 31 18 | MOV [1831], AL | — | — | — | — | — | —

010B 010C | EB 05 | JMP M2 | — | — | — | — | — | —

010D 010E 010F | BB 51 16 | M1: MOV BX, 1651 | 0110 | 57 | 1651 | 00 | 00 | 1

0110

0111 | 88 07 | MOV [BX], AL | 0112 | 57 | 1651 | 00 | 57 | 1

0112

0113 | 0C 3C | M2: OR AL, 3C | 0104 | 7F | 1651 | 00 | 57 | 0

JZ m1

MOV [ADR1],AL

JMP m2

m1: MOV BX,ADR2

MOV [BX],AL

m2: OR AL,К1

Значение констант и адресов: К1=3С, К2=1В, К3=57, ADR1=1831,

ADR2=1651, [ADR1]=00, [ADR2]=00.

Блок схема программы приведена на рис. 2, результаты кодирования и прогонки программы приведены в табл. 3.