Размещено на http://www.allbest.ru/

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Периферийные устройства и интерфейсы ЭВМ

1. Структурная схема разрабатываемой системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

В курсовом проекте разрабатывается процессор, предназначенный для внутренних применений. В соответствии с техническим заданием, в структурной схеме системы (см. рис. 1) выделена совмещенная шина данных и адреса. Команды программ хранятся в специальной памяти команд, а данные в памяти данных.

2. Структура регистровой памяти

В соответствии с техническим заданием необходимо реализовать 64 восьми разрядных функционально ориентированных регистра общего назначения. Каждому регистру условно присвоено имя R0 - R63. Все регистры общего назначения разделены на 4 группы по своей функциональной ориентации.

· R0 - R15 регистры для хранения данных

· R16 - R31 регистры для хранения результатов операций

· R32 - R55 регистры для хранения базовых адресов

· R60 - R63 регистры для хранения индексов

Регистры R0 - R63 доступны для пользователя, как на чтение, так и на запись. Регистры IP, Flags, СМ, Р1, РКОП, РК, РД и РА являются системными.

Регистр IP представляет собой счётчик команд, в котором постоянно хранится адрес следующей команды, которую необходимо выполнить. Данный регистр недоступен для пользователя, однако существует один из способов его изменения - это команды перехода.

В регистре Flags хранится состояние процессора (см. рис. 3).

Z - признак нулевого результата;

C - признак переноса из старшего разряда;

S - знак результата;

O - признак переполнения результата;

I - разрешение прерывания;

T - пошаговый режим;

U - режим супервизор / пользователь.

Регистр РК представляет собой регистр команд, в который записывается выполняемая команда.

Регистр РД - регистр данных.

Регистр РКОП - регистр кода операции.

Регистр РА - регистр адреса.

Регистры Р1, Р2, Р3 и Р4 это внутренние регистры АЛУ. Они предназначены для хранения 1-го и 2-го операндов, а также результатов и флагов выполнения операции. Это внутренние регистры и они недоступны для программиста.

3. Форматы данных, команд и способы адресации

Форматы данных

Разрабатываемый процессор, в соответствии с техническим заданием, работает с двумя форматами данных: байт и слово.

Числа с фиксированной точкой представляют собой целые со знаком или без него. Целые числа со знаком представляются в дополнительных кодах.

Адреса представляются в виде целых чисел без знака

Формат команд

v ПА1, ПА2, ПА3 = 0 - непосредственная адресация;

v ПА1, ПА2, ПА3 = 1 - прямая адресация;

v ПА1, ПА2, ПА3 = 2 - относительная адресация.

Адресные поля А1, А2 и А3 используются для хранения 1-го, 2-го операндов и результата.

Поля ИР1, ИР2, ИР3 служат для указания номера индексного регистра, используемого при относительной адресации (это регистры R60 - R63).

Способы адресации

Непосредственная адресация

Значение, записываемое в регистр, задаётся непосредственно в команде. Например mov ax, 50.

Относительная адресация

Исполнительный адрес формируется следующим образом:

A_ИСП=A+X, где

A - базовый адрес, указываемый в адресном поле команды;

X - относительный адрес (индекс), указывающий положение данного, относителен

4. Обобщённый алгоритм функционирования

Обобщённая схема алгоритма функционирования процессора показана

В блоке МП ВК происходит выбор очередной команды и подготовка следующей. В соответствии с последовательностью управляющих сигналов {У}, вырабатываемых УУ центрального устройства управления, содержимое IP передается на РА ОП и, после выполнения операции «Чтение», содержимое РД, на котором находился очередная команда, передается на РК. Одновременно содержимое IP увеличивается на единицу, чем обеспечивается подготовка следующей команды.

В блоке МП ОА происходит обработка адресной части команды. По этой команде в УУ центрального устройства управления производится анализ полей признака адресации (ПА1, ПА2, ПА3) РК и, в случае относительной адресации, формируются исполнительные адреса в соответствии с разделом 4.3.

После этого блока происходит проверка признака выполнения:

· арифметической операции (АО),

· логической операции (ЛО),

· операции безусловного перехода (БП),

· операции условного перехода (УП),

· безусловного перехода с возвратом (БПВ) (вызов подпрограммы),

· команд ввода - вывода (КВВ),

· команды программного останова (Ост).

В последующих блоках происходит выполнение соответствующей микропрограммы.

В блок-схеме присутствует блок АвОст. Это аварийный останов. Он производится всегда, когда приходит неверный код операции.

В блоке Ост ПУ производится проверка поступления сигнала останова с пульта управления.

В блоке ПР производится проверка прихода сигнала прерывания. Если такой сигнал пришёл, то в блоке МП Пр происходит обработка прерывания.

Практика по архитектуре

Debug - Программа-отладчик, которую используют для проверки и отладки выполняемых файлов. Использовалась при операционной системе MS-DOS. Под более поздние версии операционных систем работает через эмулятор MS-DOS и имеет ограниченные возможности.

Ниже приведен пример создания с помощью отладчика debug простой программы, выводящей строку текста

Сначала, используя команду a, вводятся команды программы на языке Ассемблера.

Сама программа представлена ниже.

jmp 118

db 0d, 0a, «My first program!»

db 0d, 0a, «$»

mov ah, 9

mov dx, 102

int 21

mov ah, 0

int 21

Дадим некоторые пояснения к программе. В первой строке с помощью команды jmp осуществляется безусловный переход по адресу 118, что позволяет пропустить текстовую строку, записанную во второй и третьей строках программы. В четвертой строке с помощью команды mov в регистр ah заносится число 9, что подготавливает программу к вызову функции вывода строки на экран. В пятой строке в регистр dx заносится число 102, указывающее начало выводимой строки. В шестой строке прерывание int 21 обеспечивает вывод требуемой строки. И, наконец, последние две строки завершают работу программы.

Чтобы проверить работу программы используется команда отладчика g с параметром =100, указывающим откуда должна выполняться программа. На экране видно, что после ввода этой команды и выполнения программы выводится заданная строка и сообщение о нормальном завершении программы.

Следующие команды отладчика иллюстрируют как можно полученную программу записать в отдельный исполнимый файл с расширением com и произвольным именем first.

Для этого с помощью команды n определяем имя создаваемого файла. После этого командой rcx меняем содержимое регистра cx, записывая в него размер созданной программы и, наконец, командой w записываем программу в файл. Команда q заканчивает сеанс работы с отладчиком.

Debug.exe позволяет вводить программу непосредственно в память машины, а затем следить и управлять ее выполнением. Мы будем вводить программу в машинных кодах, используя команду E. При этом будьте бдительны - ввод ошибочных данных по ошибочному адресу чреват не предсказумыми последствиями! Хотя к серьезным проблемам в системе это вряд ли приведет, но потерять все данные, введенные в debug.exe, можно потерять запросто.

Программа, которую мы сейчас будем вводить, использует данные, заложенные непосредственно в теле инструкций. Далее показан листинг программы на Ассемблере, в комментариях указаны аналоги команд языка в машинных кодах, а также объяснение каждый команды. Замечу, что в числах нет символа h, поскольку, как было сказано выше, debug.exe понимает только числа в шестнадцатеричной системе.

MOV AX, 0123; код B82301: заносим значение 0123h в AX

ADD AX, 0025; код 052500: прибавляем 0225h к значению AX

MOV BX, AX; код 8BD8: заносим значение AX в BX

ADD BX, AX; код 03D8: прибавляем значение AX к BX

MOV CX, BX; код 8BCB: заносим значение BX в CX

SUB CX, AX; код 2BC8: отнимаем значение AX из CX

SUB AX, AX; код 2BC0: очищаем AX

JMP 100; код EBEE: переходим к началу программы

Как можно заметить, каждая машинная инструкция имеет длину от 1 до 3 байтов. Первый байт указывает операцию, последующие - ее операнды. Исполнение программы начинается соответственно с первой инструкции и последовательно проходит через все инструкции одну за другой.

Теперь можно ввести программу в память. Разделим машинный код на три части по шесть байт и введем каждую, используя команду E и начиная с адреса CS:100.

регистровый память алгоритм запрос

- E CS:100 B8 23 01 05 25 00

- E CS:106 8B D8 03 D8 8B CB

- E CS:10C 2B C8 2B C0 EB EE

Теперь, когда программа введена в память, попробуем управлять ее выполнением. Для начала проверим текущее состояние регистров и флагов, для этого вводим команду R. Отладчик выведет содержимое регистров в шестнадцатеричной форме; на разных машинах содержимое регистров может различаться.

Заключение

Данная программа является консольным приложением и предназначена для создания или изменения кода файлов. С помощью неё можно создавать простые приложение под MS-DOS и отслеживать их работу. Данный отладчик находится на самом низком уровне компиляторов assembler. Но обладает неплохими возможностями такими как просмотр, изменение памяти и получение состояния регистров.

Размещено на Allbest.ru