1 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης Μάθημα Οργάνωση και Αρχιτεκτονική.

Παρουσίαση με θέμα: "1 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης Μάθημα Οργάνωση και Αρχιτεκτονική."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 1 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης Μάθημα Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεφαλαίο Τέταρτο Ο Υποθετικός Υπολογιστής ΜΙΧ 1009 Μέρος Δεύτερο Εξάμηνο: Δεύτερο Καθηγητής: Α. Βαφειάδης 2004

2 2 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Διαδικασία Σύνταξης σε γλώσσα μηχανής  Το πρόβλημα Διάβασε από μια εγγραφή εισόδου μήκους 80 χαρακτήρων δύο θετικούς ακέραιους αριθμούς Κ και L που είναι τοποθετημένοι στα πεδία 1-10 και 11-20 αντίστοιχα. Οι αριθμοί μέσα στα πεδία είναι δεξιά προσανατολισμένοι. Να βρεθεί ο μεγαλύτερος από αυτούς και να τυπωθεί στον εκτυπωτή στις στήλες 1-10 μιας γραμμής μήκους 120 χαρακτήρων».  Οι αλγόριθμοι Β1: Διάβασε τους δύο αριθμούς. Β2:Βρες τον μεγαλύτερο. Β3: Τύπωσε το αποτέλεσμα. Β4: Σταμάτησε το πρόγραμμα. Β1: READ (5,1) K,L 1 FORMAT (2I10) B2: IF (L.LT.K) L=K B3: WRITE (6,2) L 2 FORMAT (1H5,I9) B4: STOP

3 3 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ο χάρτης μνήμης

4 4 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Μέρος Α - εισαγωγή δεδομένων 0041 Άρχισε την διαδικασία ανάγνωσης λέγοντας στην μονάδα εισόδου να μεταφέρει μια εγγραφή εισόδου (80 χαρακτήρες) στις διευθύνσεις 0000-0015 (IN) 0042 Περίμενε το τέλος της ανάγνωσης (JBUS) α) Χρήση της εντολής JBUS Τ1 ΙΝ Τ2 JBUS Τ3 NUM Τ4 ALU T1 Τ2 Εκτέλεση ΙΝ Τ3 T4 Ι/Ο β) Χωρίς χρήση της εντολής JBUS Τ1 ΙΝ Τ2 NUM T4 ALU T1 Τ2 Εκτέλεση ΙΝ Τ3 Ι/Ο

5 5 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Εικόνα δεδομένων πριν και μετά Πριν Μετά

6 6 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Λειτουργία εντολής ΝUM

7 7 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Λειτουργία της εντολής CHAR

8 8 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ψευτοκώδικας 0041 Άρχισε την διαδικασία ανάγνωσης λέγοντας στην μονάδα εισόδου να μεταφέρει μια εγγραφή εισόδου (80 χαρακτήρες) στις διευθύνσεις 0000-0015 (IN) 0042 Περίμενε το τέλος της ανάγνωσης (JBUS). 0043 Φόρτωσε το περιεχόμενο της θέσης 0000 στον rA (LDA). 0044 Φόρτωσε το περιεχόμενο της θέσης 0001 στον rX (LDX). 0045 Μετέτρεψε σε δυαδική μορφή τον πρώτο αριθμό (NUM). 0046 Αποθήκευσε το περιεχόμενο του rA στη διεύθυνση 0016 (STA). 0047 Φόρτωσε το περιεχόμενο της θέσης 0002 στον rA (LDA). 0048 Φόρτωσε το περιεχόμενο της θέσης 0003 στον rΧ (LDΧ). 0049 Μετέτρεψε σε δυαδική μορφή τον δεύτερο αριθμό (NUM). 0050 Αποθήκευσε το περιεχόμενο του rA στη διεύθυνση 0017 (STA). 0051 Φόρτωσε το περιεχόμενο της διεύθυνσης 0017 στον rA (LDA) 0052 Συνέκρινε το περιεχόμενο του rA με αυτό της θέσης 0016 (CMPA) 0053 Αν η τιμή του ΣΣ είναι EQUAL ή GREATER πήγαινε στην εντολή που βρίσκεται στη διεύθυνση 0055 (JGE).

9 9 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ψευτοκώδικας (συνέχεια) 0054 Φόρτωσε το περιεχόμενο της θέσης 0016 στον rA (LDA). 0055 Μετέτρεψε το αποτέλεσμα που βρίσκεται στον rΑ σε χαρακτήρες(CHAR) 0056 Αποθήκευσε το περιεχόμενο του rA στη θέση 0018 ( τα πρώτα 5 bytes της εικόνας του αποτελέσματος) (STA). 0057 Αποθήκευσε το περιεχόμενο του rX στη θέση 0019 (τα επόμενα 5 bytes του αποτελέσματος) (STX). 0058 Άρχισε την διαδικασία εκτύπωσης λέγοντας τον εκτυπωτή να τυπώσει σε μια γραμμή του εκτυπωτή τις 24 θέσεις μνήμης που βρίσκονται στις διευθύνσεις 0018-0040 (OUT). 0059 Περίμενε το τέλος της εκτύπωσης (JBUS). 0060 Σταμάτησε το πρόγραμμα (HLT).

10 10 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Συμβολικός Πίνακας Συμβολικό όνομα Κωδικός F-πεδίο Σημασία F-πεδίου IN 44 20 μονάδα εισόδου JBUS 42 20 μονάδα εισόδου LDA 10 05 πεδίο (0:5) LDX 17 05 πεδίο (0:5) NUM 05 00 τροποποιητής STA 30 05 πεδίο (0:5) STΧ 37 05 πεδίο (0:5) CMPA 70 05 πεδίο (0:5) JGE 47 07 τροποποιητής CHAR 05 01 τροποποιητής OUT 45 22 μονάδα εξόδου JBUS 42 22 μονάδα εξόδου HLT 05 02 τροποποιητής

11 11 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Συμβολικός-εκτελέσιμος κώδικας(οκταδικό) (Διευθ.)8 m Ι F C Σύμβολα (Διευθ.)10 0051 +0000 00 20 44 ΙΝ 0(16) 0041 0052 +0052 00 20 42 JBUS 42(16) 0042 0053 +0000 00 05 10 LDA 0 0043 0054 +0001 00 05 17 LDX 1 0044 0055 +0000 00 00 05 NUM 0045 0056 +0020 00 05 30 STA 16 0046 0057 +0002 00 05 10 LDA 2 0047 0060 +0003 00 05 17 LDX 3 0048 0061 +0000 00 00 05 NUM 0049 0062 +0021 00 05 30 STA 17 0050 0063 +0021 00 05 10 LDA 170051 0064 +0020 00 05 70 CMPA 16 0052 0065 +0067 00 07 47 JGE 55 0053 0066 +0020 00 05 10 LDA 16 0054 0065 +0000 00 01 05 CHAR 0055 0066 +0022 00 05 30 STA 18 0056 0067 +0023 00 05 37 STX 19 0057 0070 +0022 00 22 45 OUT 18(18) 0058 0071 +0071 00 22 42 JBUS 59 0059 0072 +0000 00 02 05 HLT 0060

12 12 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τελικός κώδικας σε γλώσσα μηχανής Διεύθυνση Εντολή σε γλώσσα μηχανής 0051 0 000000000000 000000 010000 100100 0052 0 000000101010 000000 010000 100010 0053 0 000000000000 000000 000101 001000 0054 0 000000000001 000000 000101 001111 0055 0 000000000000 000000 000000 000101 0056 0 000000010000 000000 000101 011000 0057 0 000000000010 000000 000101 001000 0060 0 000000000011 000000 000101 001111 0061 0 000000000000 000000 000000 000101 0062 0 000000010000 000000 000101 111000 0063 0 000000110101 000000 000111 100111 0064 0 000000010000 000000 000101 001000 0065 0 000000000000 000000 000001 000101 0066 0 000000010001 000000 000101 011000 0067 0 000000010010 000000 000101 011111 0070 0 000000010001 000000 010010 100101 0071 0 000000111001 000000 010010 100010 0072 0 000000000000 000000 000010 000101

13 13 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κύκλος Ανάκλησης-Εκτέλεσης εντολής Βήμα Ι Ανάκληση εντολής : Βήμα Ι.1. Το περιεχόμενο του PC αντιγράφεται στον ΜAR. Βήμα Ι.2. Η μνήμη εκτελεί ένα κύκλο μνήμης και φέρνει στον MDR το περιεχόμενο της θέσης μνήμης, της οποίας η διεύθυνση υπάρχει στον MAR, δηλαδή την εντολή. Βήμα ΙΙ Αποκωδικοποίηση εντολής : Βήμα ΙΙ.1. Αποκωδικοποίηση της εντολής από την μονάδα ελέγχου. Βήμα ΙΙ.2. Αύξηση κατά 1 του απαριθμητή εντολών (PC). Βήμα ΙΙΙ Εκτέλεση της εντολής : Εντολές στις οποίες ο παράγοντας λειτουργεί σαν δεδομένο. Βήμα ΙΙΙ.1. Η διεύθυνση του παράγοντα αποθηκεύεται στον MAR Βήμα ΙΙΙ.2. Κύκλος μνήμης (ανάγνωση). Βήμα ΙΙΙ.3. Παράγοντας στον MDR. Βήμα ΙΙΙ.4 Εκτέλεση της εντολής Εντολές στις οποίες ο παράγοντας λειτουργεί σαν αποτέλεσμα. Βήμα ΙΙΙ.1 Εκτέλεση της εντολής. Βήμα ΙΙΙ.2 H διεύθυνση του παράγοντα αποθηκεύεται στον MAR Bήμα ΙΙΙ.3 Το περιεχόμενο του παράγοντα αποθηκεύεται στον MDR Bήμα ΙΙΙ.4 Εκτελείται ο κύκλος μνήμης (εγγραφή). Εντολές που δεν έχουν παράγοντα ή έχουν σταθερά. Βήμα ΙΙΙ.1 Εκτέλεση της εντολής χωρίς αναφορά στη μνήμη

14 14 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπολογισμός της τελικής διεύθυνσης Άμεσος υπολογισμός (Direct Addressing). Κωδικός I = 00 Υπολογισμός με καταχωρητών δείκτη (indexing). Κωδικός I = 01, 02, 03, 04, 05, 06 Έμμεσος υπολογισμός (Indirect Addressing). Κωδικός I = 07

15 15 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Άμεσος Υπολογισμός (Direct addressing ) m I F C V +0027 00 05 10 0027 +0325 00 15 10 0325 +0020 00 07 47 0020

16 16 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπολογισμός με δείκτη (Indexing ) Ι1= +0500 Ι2= -0263 I3= +0020 I4= +0666 m I F C V Μέθοδος +0035 03 05 01 0055 με rI3 +0264 02 15 01 0001 rI2 +0025 01 05 01 0525 rI1 -0002 04 15 01 0664 rI4

17 17 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Έμμεσος Υπολογισμός (Indirection) V = MEM[m](0:2) (0:2)

18 18 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Παραδείγματα έμμεσου υπολογισμού

19 19 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Σύνθετος υπολογισμός της τελικής διεύθυνσης (a=0,b=0) Άμεσος υπολογισμός (direct addressing). (a=0,b=i) Υπολογισμός με ενός δείκτη (single indexing). (a=j,b=i) Yπολογισμός με δύο δεικτών (double indexing). (a=0,b=7) Έμμεσος υπολογισμός (indirection). (a=i,b=7) Yπολογισμός με δείκτη και μετά έμμεσος υπολογισμός (preindexed indirection). (a=7,b=i) Έμμεσος υπολογισμός και μετά υπολογισμός με δείκτη (postindexed inderection).

20 20 Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Σύνθετος υπολογισμός της τελικής διεύθυνσης 0:00:10:20:30:40:50:60:7 1:01:11:21:31:41:51:61:7 2:02:12:22:32:42:52:62:0 3:03:13:23:33:43:53:63:7 4:04:14:24:34:44:54:64:7 5:05:15:25:35:45:55:65:7 6:06:16:26:36:46:56:66:7 7:07:17:27:37:47:57:67:7 Απλοί μέθοδοι υπολογισμού Με δύο δείκτες Δείκτης – Έμμεσος Έμμεσος – Δείκτης Άχρηστος κωδικός