АрхЭВМ_Лаб.раб2007_Часть2_Раб4_589 (Методичка по макету МП-589)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э.БАУМАНА

КАФЕДРА СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И УПРАВЛЕНИЯ

Лабораторная работа №4

по курсу «Архитектура ЭВМ»

(5 семестр)

"Исследование секционированных микроэвм на базе микропроцессорного комплекса К-589"

Разработал доцент Спиридонов С.Б.

МОСКВА 2007 г.

Работа №4. Сложение чисел со знаком в дополнительном и обратном кодах.

Продолжительность работы 4 часа.

Представление чисел в обратном и дополнительном кодах позволяет выполнять операцию вычитания, используя обычный сумматор. Таким образом настройка на тип выполняемой операции (суммирование или вычитание) производится автоматически.

Выполнение таких операций основывается на следующих утверждениях:

сумма двух слагаемых в дополнительных кодах выражена в дополнительном коде,

сумма двух слагаемых в обратных кодах выражена в обратном коде,

дополнительный код положительного числа совпадает с его прямым кодом,

обратный код положительного числа совпадает с его прямым кодом.

Для обозначения знака числа используется старший бит в разрядной сетке вычислительного устройства. Принято обозначать положительные числа двоичным нулём, а отрицательные двоичной единицей.

Например:

+5 в записи со знаком при 8 разрядной сетке 0000 0101,

-5 в записи со знаком при 8 разрядной сетке 1000 0101.

Таким образом, под числовую часть числа отводится 7 двоичных разрядов из 8.

Из вышеизложенного материала следует, что преобразованию в дополнительный и обратный коды

подвергаются отрицательные числа.

Правила преобразования из прямого кода для отрицательных чисел следующие:

Преобразование прямого кода отрицательного числа в дополнительный код состоит в инверсии всех разрядов числовой части и добавление затем и инвертированному значению единицы.

Значение бита знака не изменяется при этом преобразовании.

Преобразование прямого кода отрицательного числа в обратный код состоит в инверсии всех разрядов числовой части числа.

Значение бита знака не изменяется при этом преобразовании.

Выполнение суммирования в дополнительном и отрицательном кодах вместе со знаковым разрядом выполняется по-разному.

Для этой операции необходим сумматор разрядность которого соответствует количеству разрядов числовой части +1.

Выполнение суммирования (вычитания) на сумматоре дополнительного кода производится с учётом наличия переноса из старшего разряда числовой части в знаковый разряд. При этом используется стандартная в сумматорах межразрядная связь. Перенос из знакового разряда не учитывается.

Выполнение суммирования (вычитания) на сумматоре обратного кода производится с учётом переноса из старшего разряда числовой части в знаковый разряд и кругового переноса из знакового разряда в младший разряд сумматора.

Работа выполняется на программном имитаторе учебной микроЭВМ МП-589.

Так как разрядность данной ЭВМ - 8 разрядов, то под числовую часть числа отводится

7 разрядов. Используются целые числа со знаком.

Так как интерфейс ввода данных микроЭВМ требует представления их в шестнадцатеричном коде, то числа со знаком будут выглядеть так:

+6 0000 0110- двоичное представление, 06- шестнадцатеричное представление,

-7 1000 0111- двоичное представление, 87- шестнадцатеричное представление.

Необходимо составить программу суммирования двух целых чисел со знаком в дополнительном и обратных кодах. Два числа со знаком предварительно записываются в две ячейки памяти с клавиатуры данных. результат суммирования должен представляться программой в прямом коде и выводится на дисплейное окно (справа ) при выборе курсором АС (аккумулятора).

Структура программы может быть построена в виде главной программы и подпрограммы.

Так как анализ на отрицательное число и преобразование из прямого кода надо проводить три раза, логично эту проверку и преобразование организовать в подпрограмме.

Из множества команд необходимо пояснить структуру некоторых команд, которые потребуются для выполнения этой программы.

Программы с условными переходами. Подпрограммы, работа со стековой памятью

Краткие сведения из теории

Условные переходы в лабораторном стенде МП 589 организова­ны на основе мультиплексора MS, формирующего младший адрес микрокоманды (см. рис. 9.6). Код младшего адреса микро­команды может формироваться одним из восьми возможных устройств, выбираемых микроинструкцией CN. Команды передачи управления используют возможности УУ изменять номер выпол­няемой команды в зависимости от одного из анализируемых сигна­лов или заданного адреса. В качестве примера применения под­программ и организации условных переходов рассмотрим програм­му сложения двух чисел в дополнительном коде. Слагаемые в прямых кодах записаны в ячейки ЗУ с адресами 01 и 02, результат вычислений записать по адресу 03.

При записи чисел в прямом коде старший разряд отводится под запись знака числа. Ноль в старшем разряде соответствует положительным числам, единица—отрицательным. Для выполне­ния задания необходимо организовать преобразование чисел из прямого кода в дополнительный в виде специальной подпрограммы.

Н
а рис. 9.18 подпрограмма, выделена в виде самостоятельного блока программы. Начинается подпрограмма с команды 2, обеспе­чивающей сдвиг содержимого АС влево на один разряд для прове­дения анализа знакового разряда. Допустим, что команда 1 под­программы записана по адресу 30₁₆.

Команда 2 обеспечивает условный переход к команде 3 при ра­венстве нулю знакового разряда слагаемого и к команде 4 при равенстве единице знакового разряда. Команда 3 восстанавливает содержимое АС, так как для положительных чисел прямой и допол­нительный коды чисел совпадают. Для преобразования отрицатель­ных чисел в дополнительный код в команде 4 мантисса сдвигается на один разряд вправо и в знаковый разряд записывается код еди­ницы, а в команде 5 формируется инверсия содержимого АС, После выполнения этой операции в АС записан обратный код числа. Для получения дополнительного кода к содержимому АС в команде 6 добавляется единица. Завершается подпрограмма командой RETURN, по которой организуются обращение к указателю стека и передача управления команде, записанной при последнем обращении к стеку.

В основной программе командой 1 в АС считывается содержимое ячейки 01 ЗУ. Команда 2 организует обращение к подпрограмме с адресом 30, в которой формируется дополнительный код числа, записанного в АС. Команда 3 переписы­вает дополнительный код второго слагае­мого из АС в регистр RO. Команды 4 и 5 считывают из ЗУ второе слагаемое и фор­мируют его дополнительный код. Команда 6 обеспечивает сложение чисел в до­полнительном коде, при этом возможные единицы переноса старшего разряда не учитываются при формировании оконча­тельного результата. Команды 7—12 пре­образуют дополнительный код числа в прямой и обеспечивают запись его в ячей­ку 03 ЗУ.

Порядок выполнения работы.

1. Составить программу сложения чи­сел в обратном коде.

2. Составить программу сложения чисел в модифицированном обратном коде.

3. Составить программу анализа “переполнения” при сложении чисел в обратном или дополнительном кодах. Переполнение фик­сировать но отличию знака результата от совпадающих знаков слагаемых.

4. Составить программу умножения двух четырехразрядных целых чисел в соответствии со схемой, представленной на рис. 9.19.

5. Используя программу умножения как подпрограмму, реали­зовать вычисление функции n! Вычислить значение функции при n=4; n=5.

6. Составить программу, обеспечивающую последовательное включение светодиодов магистрали D с временной задержкой, рав­ной времени переполнения двух внутренних регистров ЦПЭ.

7. Это задание аналогично заданию 6, но в качестве временной задержки использовать музыкальную программу.

Работа на учебной мини-ЭВМ

1. Разработанные программы ввести в память микроЭВМ. 2. Проверить соответствие введенной и исходной программ. 3. Выполнить введенную программу в режиме покомандного исполнения (RS), фиксируя и анализируя промежуточные результаты и содер­жимое внутренних регистров ЦПЭ с помощью блока индикации. 4. Выполнить введенные программы в циклическом режиме. Повто­рить вычисления с измененными исходными данными.

Содержание отчета

Отчет должен содержать: 1. Схему программ. 2. Рабочие про­граммы. 3. Результаты промежуточных значений кодов магистра­лей A, D, М, зафиксированные в процессе покомандного исполне­ния программ.

Задания для самопроверки

1. Назовите основные типы команд.

2. Определите основные формы задания адресов в командах условного пере­хода.

3. Какие команды обеспечивают переход к заданной команде?

4. Опишите условия переходов по команде TZR1.

5. Какой адрес о ПЗУ определяет шестнадцатеричный код команды?

5