Робота з симулятором машини Ноймана. Дослідження виконання машинного коду в автоматичному режимі
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ:
CISC - Complex Instruction Set Computing (обчислення Зі Складною Системою Машинних Інструкцій)
Аби дослідити дію машини Ноймана використовують симулятори цієї машини, що, в свою чергу, є готовими до використання комп'ютерними програмами. При роботі з такою програмою складається враження роботи з комп'ютером першої генерації, що приймає дані і подає результати і двійковій (бінарній) системі числення, має обмежений обсяг пам'яті, обмежене число регістрів і відсутню операційну систему. Коли в комп'ютері (в нас - в симуляторі комп'ютера) ОС нема, тоді кожну програму треба завершувати виконанням машинної інструкції СТОП. В Автоматичному Режимі Одним Натиском На Клавішу Комп'ютер Змушують Виконати Уведену До Нього Програму - повністю, Від Першої До Останньої Машинної Інструкції Програми. Розглянемо конкретний симулятор машини Ноймана, якому автор надав назву "Кроха".
"Кроха" є DOS програмою, яку запускають у вікні DOS. Отже, миша з симулятором не працює так само, як і в ті давні часи, коли реалізували машину Ноймана. Треба користуватися курсором (рискою підкреслення) і клавішами пересування курсора. Але курсор діє лише у вікні пам'яті. Залишаються можливості керування симулятором натисканням вибраних клавіш апаратури. Таке керування є примітивним але таким, що дозволяє правдиво і чітко зрозуміти, як працює комп'ютер Ноймана, як з ним колись працювали, а також які в нього є принципові недоліки. Наступний рисунок 1 містить копію вікна симулятора Кроха. Симулятор є DOS програмою, що викликається в режимі командного рядка.
Рис. 1.1 - Вікно навчального комп'ютера "Кроха-М"
Зліва розташоване вікно пам'яті. Тут позначені адреси в бінарному коді, від 00002 до 11112 (всього 16 комірок). Вміст кожної комірки - це 3+4+4+4=15 бітова структура, що може бути або бінарним кодом цілого чипа, або бінарним кодом машинної команди (так званої інструкції). Отже маємо не зовсім звичний 15-бітовий комп'ютер, що не підтримує парадигму байта.
Формат машинної інструкції машини Ноймана
В комп'ютері використаний наступний класичний формат 3-адресної машинної інструкції:
Поле коду операції. Довжина 3 біти |
Поле адреси 1-го операнда. Довжина 4 біти |
Поле адреси 2-го операнда. Довжина 4 біти |
Поле адреси результату. Довжина 4 біти |
КОп |
А1 |
А2 |
А3 |
Приклад кодування інструкції (A1) + (A2) ? A3: | |||
000 |
0100 |
0101 |
0110 |
Рис. 1.2 - Формат машинної інструкції
Машинний код симулятор код
Про машину Ноймана
Структуру машини Ноймана [Johann von Neumann (Будапешт. 1903 р. н. і Німеччина), John von Neumann (USA), Джон Нейман (Росія)] містить рис. 1.6.
Рис. 1.6. Структура машини Ноймана, запропонована в 1945 році в Гарвардському університеті США. Саме цю (приховану від наших очей) структуру має комп'ютер "Кроха".
За допомогою пристрою введення бінарні коди чисел і машинних інструкцій потрапляють (чорні лінії) транзитом через АЛП до пам'яті, де і зберігаються під час автоматичного виконання обчислень. Отже, під час введення АЛП зайнято транзитним пересиланням і комп'ютер не може обчислювати. Коли уведення завершене, тоді по команді старту, що надає людина, комп'ютер починає виконувати заведену людиною до пам'яті програму автоматично (без участі людини).
При цьому бінарні коди з пам'яті, що надсилаються (синя лінія) до пристрою керування, сприймаються як машинні інструкції. На основі прийнятих з пам'яті кодів машинних інструкцій пристрій керування керує роботою всіх інших пристроїв комп'ютера (червоні штрихові лінії).
Бінарні коди, що надсилаються з пам'яті до АЛП (чорні лінії), сприймаються як коди чисел, що приймають участь в формування результату. Можливе збереження проміжних результатів обчислень в тій самій пам'яті чорна двонаправлена лінія). Остаточні результати також спочатку надсилають до пам'яті, а вже потім виводять для користування людиною через пристрій виводу (чорна лінія).
До Впровадження Багатопроцесорності Всі Персональні Комп'ютери (навіть З Процесором Пентіум 4) були Класичними Машинами Ноймана. Отож, З 1945 Року До 2000 Року ПК Незмінну Ідею, Але Змінювалися При Цьому Технологічно.
ЗАВДАННЯ:
Запустити симулятор, увести до нього коди машинних інструкцій і коди чисел, навчитися утворювати і змінювати ці коди, дослідити і пояснити принципи трактування машиною Ноймана бінарних кодів. Розробити тестову програму, завантажити програму і відповідні дані до симулятора, виконати програму в автоматичному режимі, проаналізувати і пояснити отримані результати, скласти звіт з виконання лабораторних досліджень та захистит його.
ХІД РОБОТИ:
1) Вручну уводжу до симулятора, написану мною, коротку програму, що складена 3-ма інструкціями (рис. 1-3)
Адреса пам'яті |
Машинна інструкція |
Функція інструкції | |
Мнемонічний код |
Бінарний код | ||
00002 |
* А1 А2 А3 |
101 1011 1100 11012 |
Помножити |
00012 |
| - | А1 А2 А3 |
011 1101 1110 11112 |
Знайти модуль різниці |
00102 |
СТОП А1 А2 А3 |
011 1101 1110 11112 |
Зупинитися і показати |
Рис. 1. Стан симулятора при розташуванні курсора на лінії 00002 пам'яті.
Рис. 2. Стан симулятора при розташуванні курсора на лінії 00012 пам'яті.
Рис. 3. Стан симулятора при розташуванні курсора на лінії 00102 пам'яті.
2) Здійснюю покрокове виконання програми
Рис. 4. Стан симулятора після виконання 1-го кроку програми.
Рис. 5. Стан симулятора після виконання 2-го кроку програми.
Рис. 6. Стан симулятора після виконання 3-го кроку програми.
3) Результат виконання програми: 2*a-b = 2*7-8 =14-8 = 610 = 000 0000 0000 01102
Висновок
Під час виконання даної лабораторної роботи я опанував роботу на симуляторі машини Ноймана, зрозумів і дослідив принцип виконання програми машиною Ноймана.
Похожие статьи
-
Сервиси Internet - Дослідження інфокомунікаційних параметрів цифрових систем передачі даних
Серверами називаються вузли мережі, призначені для обслуговування запитів клієнтів - програмних агентів, що витягають інформацію або віддають її в мережу...
-
Використання тільки електронної пошти. Цей спосіб дозволяє одержувати й відправляти повідомлення іншим користувачам і тільки. Через спеціальні шлюзи Ви...
-
Доменна система імен - Дослідження інфокомунікаційних параметрів цифрових систем передачі даних
Мережне програмне забезпечення бідує 32-бітних IP-адресах для встановлення з'єднання. Однак користувачі воліють використати імена комп'ютерів, оскільки...
-
Склад і характеристика проектів IDE MS Visual Studio C++ Будь-яка програма, що створюється в середовищі Visual Studio C++ завжди оформляється як окремий...
-
За останні роки на ринку програмного забезпечення з'явилось кілька десятків програм машинного перекладу текстів з одної мови іншою. Спробуємо...
-
Порядок виконання роботи, Практична частина - Оператор циклу з параметром
Проробити контрольний приклад. Виконати самостійну роботу. Оформити звіт. Вимоги до оформлення звіту приведені в п. 6. 3. Захистити лабораторну роботу....
-
ВСТУП, МЕТА І ЗАВДАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ - Система автоматичного регулювання (САР)
Незважаючи на те, що системи управління давно впроваджуються у виробництво і побут, багато процесів залишаються нерегульованими або регулюються...
-
Програмний алгоритм аутентифікація користувач При запуску програми першим вікном буде вікно авторизації (Див. Рис. 1.1.). В цьому вікні є можливість...
-
Назва роботи : Організація функціонування маніпулятора "миша" Мета роботи: Ознайомитись з принципами функціонуваня маніпулятора "миша". Засобами Turbo C...
-
Вступ, Історична довідка - Дослідження інфокомунікаційних параметрів цифрових систем передачі даних
Інтернет - світова комп'ютерна мережа. Вона складена з різноманітних комп'ютерних мереж, об'єднаних стандартними угодами про способи обміну інформацією і...
-
Порівнянні і протиставлення мобільних пристроїв і їх додатків з їх настільними і серверними аналогами ми відвели в цьому розділі досить багато місця і...
-
Постановка задачі - Розробка гри в С# "Корови та бики"
Етап 1 . Визначення цілей програми . На даному етапі творець програми повинен: - чітко визначити, які функції повинна виконувати програма; - обміркувати...
-
Начинать следует с определения структуры таблицы, соответствующей предметной области, т. е. с определения полей, которые надо включить в таблицу, типов...
-
Многие ученые реализовали свои попытки применения нейрокомпьютеров для управления роботами. Например такие, как управления многозвенным жестким и гибким...
-
Сеть должна состоять из логических сегментов, соответствующих подразделениям, ее использующим. Количество рабочих станций, расположенных в таком...
-
Методологічні засади кожного наукового дослідження складають концептуальні ідеї, принципи та підходи, на яких воно має грунтуватися. Концептуальні ідеї...
-
Персонал должен обладать минимальными навыками в работе с компьютером, операционной системой семейства Windows, а именно персонал должен иметь такие...
-
Нахождение ожидаемых доходов в центральной системе Рассмотрим замкнутую сеть массового обслуживания с разнотипными заявками, которая является...
-
Назва роботи: Обмін інформації з файлами засобами мови Turbo C Мета роботи: Ознайомитись з можливостями організації обміну інформацією між файлами...
-
Режим WYSIWYG - Оформление выходных документов в электронных таблицах QUATTRO PRO
Режим WYSIWYG - это режим, в котором представление информации на экране QUATTRO PRO осуществляется в графической форме. Режим WYSIWYG действует на...
-
Режимы процессора, Реальный режим, Защищенный режим - Модельный процессор МП 80386
Для более полного понятия системы команд МП 80386 необходимо предварительно описать общую схему его работы и архитектуру. В данном реферате не...
-
Зробивши аналіз літературних джерел було отримано такі результати, що широкому впровадженню Інтернету речей перешкоджають складні технічні та...
-
Плани і прогнози впровадження IoT Проаналізувавши літературу було виявлено, що можливості Інтернету речей в області генерування, збору, передачі, аналізу...
-
Використовують 3 способи взаємодії з інтернет-речами: 1) прямий доступ; 2) доступ через шлюз; 3) доступ через сервер. У разі прямого доступу...
-
Когнітивний Інтернет речей IoT - Дослідження загроз в інтернет-технологіях та вразливі місця системи
Інтернет речей є відкритою парадигмою, яка надзвичайно сприйнятлива і адаптивна для нових принципів і архітектури, що відносяться до різних напрямів...
-
ВИСНОВКИ, СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ - Система автоматичного регулювання (САР)
В результаті виконання курсової роботи розрахована система автоматичного регулювання за вихідними даними: передавальної функції незмінною частини системи...
-
Самостійна робота, Вимоги до оформлення звіту, Контрольні питання - Оператор циклу з параметром
Завдання 6. 1 Скласти програму, що друкує таблицю ступенів числа 2 (ступінь міняється від 0 до 10). Завдання 6. 2 Скласти програму для обчислення...
-
Небезпечні й шкідливі виробничі фактори по природі виникнення діляться на наступні групи: - фізичні; - хімічні; - психофізіологічні; - біологічні. У...
-
6.1. "Аттестат соответствия" оформляется и выдается после утверждения заключения по результатам проведенных аттестационных испытаний. 6.2. "Аттестат...
-
5. Дослідження моделей інформаційних потоків - Комп'ютерне моделювання
Інформаційний потік - послідовність однорідних випадкових подій, кожна з яких несе одну або декілька заявок. Якщо в кожній події 1 заявка, то потік...
-
ПОБУДОВА БАЖАНИХ ЛОГАРИФМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМИ - Система автоматичного регулювання (САР)
Структуру бажаної системи можна представити у вигляді, зображеному на рис. 5.1. Рисунок 5.1 - Структура бажаної схеми. Відповідно правилами ЛАЧХ...
-
Перед началом непосредственного использования программы "Сервер опроса", следует создать рабочую конфигурацию сервера с помощью программы - конфигуратора...
-
Робота з діапазоном - Microsoft Excel
Виділення діапазону клітинок. Більшість команд Excel оперують з активною клітинкою або виділеним діапазоном клітинок. Для виділення суміжного діапазону...
-
Назва роботи: Ввід інформації з клавіатури Мета роботи: Ознайомитись з можливостями організації вводу з клавіатури в комп'ютерах сімейства ІВМ РС....
-
Восстановление случайно удаленных файлов в ручном режиме с помощью утилиты UnErase
Лабораторная работа № 4 Тема: Восстановление случайно удаленных файлов в ручном режиме с помощью утилиты UnErase. Цель: Освоить способы восстановления...
-
Рассмотрим решение системы дифференциальных уравнений построенной по вероятностной модели предприятия УП "Проектный институт Гродногипрозем". Данная...
-
Рассмотрим замкнутую сеть массового обслуживания с разнотипными заявками, которая является вероятностной моделью обслуживания заявок в УП "Проектный...
-
Наприкінці XX - початку XXI ст. постійно зростає значення інформації та процесів комунікації. Ці зміни зачіпають більшість сфер діяльності людини,...
-
Структурная схема в максимальном режиме. - Микропроцессорная техника
Функциональные возможности комплекта К1810 позволяют организовать многопроцессорное вычисление системы. Задачу согласования многопроцессорной системы...
-
Технічні подробиці - Дослідження інфокомунікаційних параметрів цифрових систем передачі даних
Що таке TCP/IP? Термін "TCP/IP" звичайно позначає все, що пов'язане із протоколами TCP й IP. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми й...
Робота з симулятором машини Ноймана. Дослідження виконання машинного коду в автоматичному режимі