- •Понятие архитектуры эвм. Эволюция универсальных эвм. Поколения эвм. Элементная база эвм.
- •Основы классификации эвм. Классификационные признаки. Принципы устройства последовательной эвм (архитектура фон Неймана). Технические показатели эвм.
- •Архитектура универсальной эвм с последовательным выполнением команд. Функциональное назначение, физические принципы действия и организация основных блоков.
- •Серия ibm-совместимых пэвм (ibm pc). Основные современные конфигурации. Технические показатели и характеристики. Другие типы аппаратных платформ пэвм.
- •Блочно-функциональное устройство персонального компьютера с магистральной организацией ( общей системной шиной ). Понятие открытой архитектуры.
- •Внутренние интерфейсы эвм. Системные и локальные шины. Контроллер шины. Иерархическая организация шин.
- •Контроллер шины
- •Основы систем счисления. Методы представления чисел и операции в позиционных системах счисления с различным основанием. Системы счисления в эвм.
- •Внутренняя организация числовых и символьных данных в эвм. Машинные форматы числовых данных пэвм. Стандарты кодировок символьной информации (ascii, unicode) и десятичных чисел (код bcd).
- •Кодировка ascii
- •Кодировка (encoding) Юникод - Unicode
- •Машинный формат с фиксированной точкой (Fixed Point Representation). Специальные коды для представления знаковых целых двоичных чисел и операций с ними(прямой, обратный, дополнительный).
- •11. Машинный формат с плавающей точкой (Float Point Representation). Параметры форматов сопроцессора intel (fpu 80x87).
- •Функционально-логическая организация микропроцессоров серии intel 80x86. Основные блоки и устройства: - назначение, функции, принципы действия. Режимы работы мп и способы адресации операндов.
- •Программная модель мп Intel (ia-32). Система регистров мп. Назначение, типы регистров. Регистры прикладного программиста. Флаги.
- •Специальные типы регистров защищенного режима мп (ia-32): управляющие, отладки, системные адресные регистры. Селекторы сегментов: - организация в разных режимах.
- •Регистровая (локальная) память мп. Сверхбыстрая буферная память. Внешний и внутренний кэш: - алгоритмы обслуживания. Стековая (магазинная) память. Fifo - буфера.
- •Специализированные процессоры. Числовой арифметический сопроцессор intel 80x87(fpu). Программная (регистровая) модель. Форматы данных. Система команд.
- •Оперативная (основная) память эвм (озу). Назначение, программная модель. Элементная база озу.
- •Системы памяти в эвм. Иерархия запоминающих устройств. Оперативная и долговременная внешняя память.
- •Типы запоминающих устройств внешней памяти эвм. Методы моделирования цифровых (двоичных) данных. Общая организация носителей данных, технические характеристики.
- •Программная модель памяти эвм. Иерархическая структура памяти. Концепция виртуальной памяти. Страничное распределение памяти.
- •21. Сегментная и страничная модели оперативной памяти (на платформе Intel). Системные адресные регистры цп, таблицы дескрипторов сегментов.
- •22.Специальные типы организации памяти: - стековая (магазинная) память, fifo-буфера. Сегмент стека, команды цп для работы со стеком
- •23. Физическая организация внешней долговременной памяти эвм (дзу). Дисковая магнитная память.
- •24. Постоянные запоминающие устройства (пзу). Базовая система ввода-вывода (bios) и ее функции. Конфигурационная память (cmos), ее свойства и назначение. Часы реального времени (rtc).
- •25. Интерфейсы пэвм. Системные и локальные шины. Интерфейсы дисковых накопителей и периферийных устройств. Стандарты и технические характеристики.
- •Интерфейс scsi
- •26. Организация взаимодействия элементов эвм под управлением цп. Цикл выполнения команд. Циклы шины. Система прерываний. Типы прерываний
- •27. Система прерываний эвм. Назначение, роль и место в общей организации управления и взаимодействия в эвм. Типы прерываний.
- •28. Обслуживание запросов внешних устройств. Аппаратные (асинхронные) прерывания. Контроллер прерываний pic. Линии запросов на прерывание - irq. Исключительные ситуации цп.
- •29. Программные (синхронные) прерывания, команды прерывания мп. Сервисы bios, как программные прерывания.
- •30. Процедуры обработчиков прерывания Таблицы дескрипторов (векторов) прерываний в защищенном и реальном режимах работы процессора intel.
- •31. Организация ввода-вывода. Принципы обмена информацией цп с внешними устройствами. Порты ввода-вывода. Устройства ввода: - клавиатура, мышь. Динамик pc.
- •32. Видеоподсистема пэвм. Принципы формирования изображений. Элементы видеоподсистемы: - монитор, видеоконтроллер, видеопамять. Видеорежимы.
- •33. Периферийное оборудование пэвм. Обзор основных устройств: - принципы действия, функциональное назначение, интерфейс с компьютером.
- •34. Системный (ассемблерный) отладчик ос ms-dos - debug. Интерактивные типы отладчиков.
- •35. Ассемблер для микропроцессоров с архитектурой intel 80x86. Общая характеристика языка, основные особенности и возможности. Инструментальные системы для разработки программ на языке Ассемблера.
- •36. Алфавит языка Ассемблер. Базовые синтаксические элементы (лексемы) языка. Предложения: - команды, директивы, комментарии. Синтаксис команд и директив. Резервированные идентификаторы.
- •37. Структура программ на языке Ассемблер. Программные сегменты. Типы, описание, назначение. Макроопределения. Специальные директивы компилятора. Определение именованных констант.
- •Include - Вложить другой файл
- •38. Форматы загрузочных (исполняемых) модулей типа *.Exe и *.Com. Загрузка программ, инициализация сегментных регистров. Префикс программного сегмента. (psp).
- •39. Типы данных Ассемблера. Константы. Директивы описания и инициализации данных, директивы эквивалентности (описания констант). Формат директив.
- •40. Директивы описания сегментов. Процедуры в Ассемблере. Вызовы и возвраты (дальние и ближние).
- •Система команд Ассемблера. Основные типы команд и их классификация. Синтаксис (формат записи) команд. Способы адресации операндов.
- •Методы адресации
- •Команды пересылки данных. Операции со стековой памятью. Арифметические команды Ассемблера. Команды пересылки данных
- •Арифметические команды
- •Логические команды. Команды сдвига. Команды прямой манипуляции с битами. Логические команды
- •44. Команды программной передачи управления. Команды переходов
- •Команды обработки строк. Префиксы повторения.
- •Организация циклов в Ассемблере. Команды управления циклами. Организация циклов
- •Режимы адресации операндов в командах Ассемблера. Косвенная адресация. Модификация адресов, и индексирование.
- •48. Команды управления состоянием микропроцессора.
- •Моделирование структурных типов данных в Ассемблере (строки, векторы, матрицы, записи, структуры). Организация обработки структурных данных.
- •Двухмерные массивы
- •Структуры
- •Описание шаблона структуры
- •Определение данных с типом структуры
- •Объединения
- •Описание записи
- •Определение экземпляра записи
- •Функциональное обслуживание устройств на уровне ос ms-dos. Прерывания dos. Программный интерфейс ms-dos - прерывание int 21h. Основные группы функций. Прерывания dos
- •Получение системной информации.
- •Символьный ввод/вывод.
- •Работа с файловой системой.
- •Управление программами.
- •Управление памятью.
- •Связь с драйверами устройств.
44. Команды программной передачи управления. Команды переходов
Команды переходов предназначены для организации всевозможных циклов, ветвлений, вызовов подпрограмм и т.д., то есть они нарушают последовательный ход выполнения программы. Эти команды записывают в регистр-счетчик команд новое значение и тем самым вызывают переход процессора не к следующей по порядку команде, а к любой другой команде в памяти программ. Некоторые команды переходов предусматривают в дальнейшем возврат назад, в точку, из которой был сделан переход, другие не предусматривают этого. Если возврат предусмотрен, то текущие параметры процессора сохраняются в стеке. Если возврат не предусмотрен, то текущие параметры процессора не сохраняются.
Команды переходов без возврата делятся на две группы:
команды безусловных переходов;
команды условных переходов.
В обозначениях этих команд используются слова Branch (ветвление) и Jump (прыжок).
Команды безусловных переходов вызывают переход в новый адрес независимо ни от чего. Они могут вызывать переход на указанную величину смещения (вперед или назад) или же на указанный адрес памяти. Величина смещения или новое значение адреса указываются в качестве входного операнда.
Команды условных переходов вызывают переход не всегда, а только при выполнении заданных условий. В качестве таких условий обычно выступают значения флагов в регистре состояния процессора (PSW). То есть условием перехода является результат предыдущей операции, меняющей значения флагов. Всего таких условий перехода может быть от 4 до 16. Несколько примеров команд условных переходов:
переход, если равно нулю;
переход, если не равно нулю;
переход, если есть переполнение;
переход, если нет переполнения;
переход, если больше нуля;
переход, если меньше или равно нулю.
Если условие перехода выполняется, то производится загрузка в регистр-счетчик команд нового значения. Если же условие перехода не выполняется, счетчик команд просто наращивается, и процессор выбирает и выполняет следующую по порядку команду.
Специально для проверки условий перехода применяется команда сравнения (CMP), предшествующая команде условного перехода (или даже нескольким командам условных переходов). Но флаги могут устанавливаться и любой другой командой, например командой пересылки данных, любой арифметической или логической командой. Отметим, что сами команды переходов флаги не меняют, что как раз и позволяет ставить несколько команд переходов одну за другой.
Совместное использование нескольких команд условных и безусловных переходов позволяет процессору выполнять разветвленные алгоритмы любой сложности. Для примера на рис. 3.13 показано разветвление программы на две ветки с последующим соединением, а на рис. 3.14 — разветвление на три ветки с последующим соединением.
Команды переходов с дальнейшим возвратом в точку, из которой был произведен переход, применяются для выполнения подпрограмм, то есть вспомогательных программ. Эти команды называются также командами вызова подпрограмм (распространенное название — CALL). Использование подпрограмм позволяет упростить структуру основной программы, сделать ее более логичной, гибкой, легкой для написания и отладки. В то же время надо учитывать, что широкое использование подпрограмм, как правило, увеличивает время выполнения программы.
Рис. 3.13. Реализация разветвления на две ветки.
Рис. 3.14. Реализация разветвления на три ветки.
Все команды переходов с возвратом предполагают безусловный переход (они не проверяют никаких флагов). При этом они требуют одного входного операнда, который может указывать как абсолютное значение нового адреса, так и смещение, складываемое с текущим значением адреса. Текущее значение счетчика команд (текущий адрес) сохраняется перед выполнением перехода в стеке.
Для обратного возврата в точку вызова подпрограммы (точку перехода) используется специальная команда возврата (RET или RTS). Эта команда извлекает из стека значение адреса команды перехода и записывает его в регистр-счетчик команд.
Особое место среди команд перехода с возвратом занимают команды прерываний (распространенное название — INT). Эти команды в качестве входного операнда требуют номер прерывания (адрес вектора). Обслуживание таких переходов осуществляется точно так же, как и аппаратных прерываний. То есть для выполнения данного перехода процессор обращается к таблице векторов прерываний и получает из нее по номеру прерывания адрес памяти, в который ему необходимо перейти. Адрес вызова прерывания и содержимое регистра состояния процессора (PSW) сохраняются в стеке. Сохранение PSW — важное отличие команд прерывания от команд переходов с возвратом.
Команды прерываний во многих случаях оказываются удобнее, чем обычные команды переходов с возвратом. Сформировать таблицу векторов прерываний можно один раз, а потом уже обращаться к ней по мере необходимости. Номер прерывания соответствует номеру подпрограммы, то есть номеру функции, выполняемой подпрограммой. Поэтому команды прерывания гораздо чаще включаются в системы команд процессоров, чем обычные команды переходов с возвратом.
Для возврата из подпрограммы, вызванной командой прерывания, используется команда возврата из прерывания (IRET или RTI). Эта команда извлекает из стека сохраненное там значение счетчика команд и регистра состояния процессора (PSW).
Отметим, что у некоторых процессоров предусмотрены также команды условных прерываний, например, команда прерывания при переполнении.
Конечно, в данном разделе мы рассмотрели только основные команды, наиболее часто встречающиеся в процессорах. У конкретных процессоров могут быть и многие другие команды, не относящиеся к перечисленным группам команд. Но изучать их надо уже после того, как выбран тип процессора, подходящий для задачи, решаемой данной микропроцессорной системой.
Эта группа содержит команды перехода по какому-либо условию, изменяя последовательный ход программы. Имеются команды двух типов: условного и безусловного переходов. Безусловный переход просто выполняют операцию, определенную счетчиком команд; условные - проверяют состояние одного из флагов процессора для определения необходимости в ветвлении.
JMP - безусловный переход. Управление передается команде по адресу, указанному во втором и третьем байтах команды;
JZ - переход, если флаг Z = 1;
JNZ - переход, если флаг Z = 0;
JC - переход, если флаг C = 1;
JNC - переход, если флаг C = 0;
JP - переход, если флаг S = 0;
JM - переход, если флаг S = 1;
JPE - переход по четности, если флаг P = 1;
JPO - переход по нечетности, если флаг P = 0