Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ. Ε

Παρουσίαση με θέμα: "Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ. Ε"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ. Ε
Πρόγραμμα Αναβάθμισης Προγράμματος Σπουδών Τμήματος Πληροφορικής Τ.Ε.Ι Θεσσαλονίκης Μάθημα Οργάνωση και Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεφαλαίο Τέταρτο Ο Υποθετικός Υπολογιστής ΜΙΧ 1009 Μέρος Πρώτο Καθηγητής: Α. Βαφειάδης 2008

2 Ο Υποθετικός Υπολογιστής ΜΙΧ 1009 Περιεχόμενα
Ο Υποθετικός Υπολογιστής ΜΙΧ Περιεχόμενα Γιατί Υποθετικός Υπολογιστής Η Αρχιτεκτονική του ΜΙΧ Περιγραφή του Βασικού Συνόλου Εντολών Διαδικασία Σύνταξης Προγράμματος Γλώσσας Μηχ. Κύκλος Ανάκλησης - Εκτέλεσης Εντολής Μέθοδοι Υπολογισμού της Τελικής Διεύθυνσης

3 Γιατί Υποθετικός Υπολογιστής
Απλοποιημένη Δομή Εύκολη κατανόηση των βασικών χαρακτηριστικών Διαχρονικότητα

4 Γιατί Υποθετικός Υπολογιστής
Ο Donald E. Knuth με αφορμή τη συγγραφή ενός τρίτομου έργου με τίτλο “The art of Computer Programming” στο οποίο περίγραφε αλγορίθμους χρήσιμους στους System programmers, χρησιμοποίησε μια υποθετική Μηχανή. Στην εισαγωγή αυτού του έργου έγραψε: " Όταν αποφάσισα να γράψω το παραπάνω έργο έπρεπε να απαντήσω στην ερώτηση, ποια συμβολική γλώσσα μηχανής να χρησιμοποιήσω; Αν επέλεγα τη γλώσσα μίας συγκεκριμένης μηχανής Χ , τότε οι άνθρωποι που δεν χρησιμοποιούσαν την μηχανή Χ , θα υπέθεταν ότι το έργο μου απευθύνεται μόνο σε αυτούς που την χρησιμοποιούν. Επί πλέον η μηχανή Χ θα είχε ένα σωρό ιδιαιτερότητες που δεν θα αφορούσαν τον σκοπό του βιβλίου μου. Επίσης σε δύο χρόνια ο κατασκευαστής της μηχανής Χ θα παρουσίαζε την μηχανή Χ+1 ή τη μηχανή 10Χ , και κανένας ποια δεν θα ενδιαφερόταν για τη μηχανή Χ."

5 Ο Υπολογιστής ΜΙΧ

6 Δομές δεδομένων του ΜΙΧ
Θέση μνήμης Ακέραιος Πραγματικός Χαρακτήρες

7 Σύστημα κωδικοποίησης χαρακτήρων
Χαρ ΜΙΧ SP 00 Μ 16 Υ 34 ( 52 Γ 70 A 01 N 17 Z 35 ) 53 Δ 71 Β 02 O 20 36 + 54 Λ 72 C 03 P 21 1 37 - 55 Ξ 73 D 04 Q 22 2 40 * 56 Σ 74 E 05 R 23 3 41 / 57 Ψ 75 F 06 Φ 24 4 42 = 60 Ω 76 G 07 Π 25 5 43 $ 61 77 H 10 S 26 6 44 < 62 I 11 T 27 7 45 > 63 Θ 12 U 30 8 46 @ 64 J 13 V 31 9 47 ; 65 K 14 W 32 . 50 : 66 L 15 X 33 , 51 ‘ 67

8 Καταχωρητές - Σηματοδότες
Καταχωρητές συστήματος Καταχωρητής διευθύνσεων μνήμης (Memory Address Register) (MAR) Καταχωρητής αποθήκευσης δεδομένων (Memory Data Register) (MDR) Απαριθμητής εντολών (Program Counter) (PC) Καταχωρητής εντολών (Instruction Register) (IR) Καταχωρητές εργασίας Συσσωρευτής (Accumulator) (rΑ) Καταχωρητής επέκτασης (Extension Register). (rΧ) Καταχωρητές δεικτών (Ιndex registers) (rΙ1, rΙ2, rΙ3, rΙ4, rΙ5, rΙ6) Καταxωρητής αλλαγής ροής) (Jump register) (rJ) Σηματοδότες κατάστασης Σηματοδότης σύγκρισης (Comparison flag) Σηματοδότης υπερπλήρωσης (overflow flag)

9 Δομή εντολής γλώσσας μηχανής
m Αρχική διεύθυνση Ι Πεδίο δείκτη F Πεδίο τριπλής ενέργειας Μερικό πεδίο Κωδικός μονάδας Ι/Ο Συμπληρωματικός κωδικός C κωδικός εντολής

10 Σύμβολο C F NOP 00 00 Σύμβολο C F MOVE 07 N ADD 01 L:R LDA 10 L:R
FADD SUB L:R FSUB MUL L:R FMUL DIV L:R FDIV NUM CHAR HLT AND ORR XOR FLOT SLA SRA SLAX SRAX SLC SRC SLB SRB Σύμβολο C F LDAN L:R LD1N L:R LD2N L:R LD3N L:R LD4N L:R LD5N L:R LD6N L:R LDXN L:R STA L:R ST L:R ST L:R ST L:R ST L:R ST L:R ST L:R STX L:R STJ L:R STZ L:R Σύμβολο C F MOVE N LDA L:R LD L:R LD L:R LD L:R LD L:R LD L:R LD L:R LDX L:R JBUS N IOC N IN N JRED N JMP JSJ JOV JNOV JL JE JG JGE JNE

11 Δομή συμβολικής εντολής γλώσσας μηχανής
ΟΡCODE ADDRESS, I(F) LDA ,3(4:5) Σύμβολα-Δεκαδικό Οκταδικό Δυαδικό

12 Παράδειγμα αντιστοιχίας συμβολικής και γλώσσας μηχανής
Συμβολική Περιγραφή Κωδικοποιημένη περιγραφή opcode address,I(L:R) m I F C LDA ,3(4:5) LDA (1:3) LDA ,2(1:3) LDA LDA , IN (16) HLT

13 Βασικό σύνολο εντολών/1
Εντολές φόρτωσης καταχωρητών (Loading instructions) LDA, LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, LDX LDAN, LD1N, LD2N, LD3N, LD4N, LD5N, LD6N, LDXN Εντολές αποθήκευσης (Storing Instructions) STA, ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6, STX ,STJ,STZ Αριθμητικές εντολές (Arithmetic Instructions) ADD, SUB, MUL, DIV FADD, FSUB, FMUL, FDIV Εντολές Σύγκρισης (comparison operators) CMPA, CMP1, CMP2, CMP3, CMP4, CMP5, CMP6, CMPX

14 Βασικό σύνολο εντολών/2
Εντολές αλλαγής ροής (Jump instructions) JAN, JAZ, JAP, JANN, JANZ, JANP J1N, J1Z, J1P, J1NN, J1NZ, J1NP J2N, J2Z, J2P, J2NN, J2NZ, J2NP J6N, J6Z, J6P, J6NN, J6NZ, J6NP JXN, JXZ, JXP, JXNN, JXNZ, JXNP JMP Εντολές αλλαγής ροής (Jump instructions) σε συνδυασμό με εντολές Compare JL, JE, JG, JGE, GNE, JLE

15 Βασικό σύνολο εντολών/3
Εντολές αμέσου ενέργειας (no memory access) ENTA, ENT1, ENT2, ENT6, ENTX ENNA, ENN1, ENN2, ENN6, ENNX DECA, DEC1, DEC2, DEC6, DECX INCA, INC1, INC2, ….INC6, INCX Εντολές εισόδου εξόδου (I/O instructions) JBUS, IOC, IN, OUT, JRED Εντολές μετατόπισης (Shift Instructions) SLA, SRA, SLAX, SRAX, SLC, SRC Δυαδικές Εντολές AND, OR , XOR, SLB, SRB, JAE, JAO, JXE, JXO Διάφορες εντολές NUM, CHAR, HLT, MOVE, NOP