Дербес компьютерге арналған есептеу жүйелері

 

 

 

Жоспар

1. Дербес компьютерге арналған есептеу жүйелері.

2. Оқу мен шығаруды ұйымдастыру.

3.Тұрақты сақтау құрал.

4. Мәліметтерді анықтау. Арифметикалық командалар. Мәліметтерді тасымалдау командалары.

5. Басқаруды беру командалары

 

6.Қорытынды.

 

7.Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

1. Дербес компьютерге арналған есептеу жүйелері.

Адамдар кез келген нәрселерді санау  үшін ондық есептеу жүйесін қолданады. Мүмкін, олардың қол мен аяқтарында он саусақтан болған соң шығар. Ондық  есептеу жүйесінің негізі – 10, сондықтан, сандардың құрамында 0 – 9 цифрлар  болады. Компьютердің жұмысы екілік есептеу  жүйесінің көмегімен ұйымдастырылған. Негізі – 2. Сандардың құрамында  екі цифр бар: 0 және 1. Пайдаланушылар ассемблер тілінде программа  құрғанда тағы бір есептеу жүйесін  қолданады. Ол – он алтылық есептеу  жүйесі. Негізі – 16. Жүйелік программалауда ассемблер тілі жиі қолданылатын болған соң, пайдаланушы есептеу  жүйелермен таныс болуі тисті. Сондықтан, бізде компьютерге пайдаланылатын есептеу жүйелерін қарастырамыз.

Екілік есептеу жүйе.

Компьютер барлық командаларды, мәліметтерді жадыдан қабылдайды. Жады құрамында  мыңдаған электрондық компонеттерден тұратын микросхемалардан құрылған. Жарық беретін құрылғылар сияқты бұл микросхемалар екі қалда  болулары мүмкін: «қосылған» немесе «өшірілген». Берілген жағдайларды сан түрінде  қарастырсақ: «қосылған» - 1, «өшірлген» -0 болып анықталады. Осы сандардан  кез келген тізім құрауға болады. Тізімнің ір бір компонентің – бит деп атайды. Бұл есептеу жүйесінде тек қана екі цифр болсада, олардан ондық есептеу жүйесінде сияқты әртүрлі сандар құрастыруға болады. Есептеу жүйелердің принциптері сақталады, тек қана негізі ауысады. Мысалы, ондық жүйеде санды құрастыру үшін әрбір цифрдың тұрған орнына сәйкес онның дәрежесін алып, берілген цифрға көбейтіп, басқа көбейтіндерге қосу керек. 345=3*10²+4*10¹+5*10⁰.

 

7	6	5	4	3	2	1	0
27	26	25	24	23	22	21	20
128	64	32	16	8	4	2	1

Мысалдар:

135₁₀→10000111₂

135-128=7-4=3-2=1-1=0

204₁₀→11001100₂

204-128=76-64=12-8=4-4=0

Екілік есептеу жүйесінен санды ондық есептеу жүйесіне аудару үшін биттердегі мәндерді екінің сәйкесінше келетін дәрежесіне көбейту қажет:

1100101₂→101₁₀

1∙2⁶+1∙2⁵+0∙2⁴+0∙2³+1∙2²+0∙2¹+1∙2⁰=64+32+4+1=101

Берілген санды ондық есептеу  жүйесінен екілік есептеу жүйесіне ауыстыру үшін, саннан алынатын екінің ең үлкен  дәрежесін алып отыру  керек. Екілік санды құрастырғанда, ең кіші дәрежеден, яғни сол жақтан бастаймыз. Саннан алынған екінің дәрежесінің  орнына бір, алынбаған жағдайларда  ноль цифрын қою керек.

Негізі микропроцессорлар бір  дегенде сегіз бит өндейді, сондықтан  сегіз битті бірлік деген ұғым бар. Ол бірлікті – байт деп атайды. Қабылдайтын сандар 0-255. Байт негізгі өлшем болып саналады. Микропроцессордың жадысыда байттармен өлшенеді. Жадыны бір неше көлемі 1024 байттан тұратын блоктар құрайды.  2¹⁰=1024. 1024 мәнді К деп қысқартады. Егер 48Кбайт деп айтса, ол тең: 48*1024=49152 байт.

Екілік сандарды қосу. Екілік сандарды қосқан кезде, ондық сандарды қосу ережелері  жұмыс істейді. Негізі – 2 болған соң, қосынды екіге тең немесе екіден асқан кезде тасымалдау орындалады. Екілік сандарды қосу ережелері төмендегі  кестеде көрсептіледі:

 

Берілген сандар			Нәтиже
Операнд 1	Операнд 2	Тасымалдау	Қосынды	Тасымалдау
0	0	0	0	0
0	1	0	1	0
1	0	0	1	0
1	1	0	0	1
0	0	1	1	0
0	1	1	0	1
1	0	1	0	1
1	1	1	1	1

 

 

 

2. Оқу мен шығаруды ұйымдастыру.

8088 микропроцессордың негізгі  ұғымдары.

IBM дербес компьютерінің стандартты  жұмыстарын бақылайтын 16-дәрежелі  микропроцессор. Бұл процессорды орталық процессорлық құрал деп атайды. Компьютерден өтетін әр бір байт микропроцессор арқылы өтеді.

Микропроцессор компьютердің басқаруын  электрондық жетекшілердің желісімен  ұйымдастырады. Жады және интерфейс  микросхемалары шинаға оқу-шығару порттар  арқылы қосылады. Порттар арқылы компьютердің құралдары мен микропроцессор алмасатын  мәліметтер өтеді.

Микропроцессордың ішінде 14 регистрлерден  тұратын, мәліметтерді өндеп керекті  құралға жіберетін жұмыс ауданы бар. Регистрлердің көлемі – 28 байт болады. Олар мәліметтерді, адрестерді және командаларды уақытша сақтау және микропроцессордың жағдайын бақылау  үшін керек.

Жоғары дәрежелі программалау тілдері  программалауда қажет көп мүмкіндіктерді бере алмайды. Компьютердің жүйесін  қолдануға немесе аппаратураны физикалық  деңгейде программалауға тура келеді. Осы жағдайда Ассемблер программалау тілін қолданамыз. Бұл тіл басқа  тілдердің және операциялық жүйенің  негізгі тілі болып есептеледі. 8088 микропроцессордың ассемблеры кез  келген ассемблер сияқты мнемонолық кодтардан тұрады. Миропроцессордың ішінде берілген кодтар екілік есеп жүйесіне аударылады, машиналық тіл болып  табылады. Бұл формат компьютердің жадысында программаларды сақтау үшін және электрондық схемалар арқылы жіберу үшін қолданылады.

8088 микропроцессоры келесі жұмыстарды  атқару мүмкін: 8-к және 16 –қ бүтін  сандарға арифметикалық амалдарды  қолдану; мәліметтерді жіберу; жеке биттермен жұмыс істеу; берілген мәнді тексеріп, нәтижеге байланысты басқаруды беру және сыртқы схемаларды басқару. Бұл жұмыстарды микропроцессор инструкциялар арқылы орындайды. Олардың көлемі бір байттан алты байтқа дейін болуы мүмкін. Ең жийы және қарапайым инструкциялар қысқа болады.

Ассемблер тілінде программалау екі  түрлі болу мүмкін: жоғары дәрежелі тілдер мен DOS және BIOS функцияларын байланыстыру үшін немесе физикалық деңгейде аппаратураны басқару үшін. Ассемблер тілін  түсіну үшін, микропроцессор қалай  мәліметтерді өндейді және басқа  құралдармен қандай байланыста болатынын  түсіну қажет.

8088 және оны қоршайтын микросхемалармен  байланыстыратын үш әдіс бар:  тікелей немесе жанама түрлерінде  жадыға сұраныс жасау, порттар  арқылы немесе тоқтатулардың  сигналдарынын көмегімен. 

Жады мәліметтерді адрестерді қолдану арқылы жазу немесе оқу үшін қолданылады. Жадыдағы мәліметтерді 8237 бақылаушы (контроллер прямого доступа) арқылы немесе жанама түрде, процессордың регистрлерін қолданып қарастыруға болады.

Порт арқылы микропроцессор компьютердің жадысынан басқа кез келген құралдарымен байланысалады. Жадының ұяшықтары сияқты порттар номерленеді.

  Тоқтатулар (прерывания) сырттан процессорға әрекет жасауға жағдай туған туралы сигнал береді.

Мәліметтер форматтары.

Сандар. Микропроцессор тек қана екі бір байтта және екі байтта негізделген төрт форматтарда жазылған сандарды қолдана алады. Таңбасыз сандарды қарастырсақ, 0 ден 255дейін, ал таңбалы сандарды қарастырсақ, -128 ден 127 дейін бір байт орын алады. Егер берілген шекараға жатпайтын сандарды қолдану керек болса, екі қатарынан орналасқан байттарды қарастыруға болады. . Таңбасыз сандарды қарастырсақ, 0 ден 65535дейін, ал таңбалы сандарды қарастырсақ, - 32768 ден 32767 дейін бір байт орын алады.

Таңбалар. Таңбалар стандартты ASCII форматта сақталады. Бұл жағдайда әр бір таңба бір байт орын алады. Бірақ, микропроцессордың инструкциялары нақты сандардың қосуын немесе алуын ASCII форматта орындауға мүмкіндік береді.

Микропроцессордың жадымен  жұмыс атқаруы.

8088 микропроцессор 16-дәрежелі болған  сон, ол 16 дәрежеден артық қажет,  яғни 65535 үлкен (64К) сандармен жұмыс  атқаралмайды. Теорияда  процессор  тек қана  65535 немесе 64К адреспен  ғана жұмыс істейді, бірақ,  практикада адресты 16 дәрежемен  емес, 20 дәрежемен көрсеткеннен 1024 К  –тан артық адрес қолдануға  мүмкіндік бар. 

8088 адрестік кеңістікті 64Кбайттан  аспайтын сегменттеріне бөледі. Бірінші байттың адресі 16 байтқа  еселік болады. Оны сегменттің адресі немесе параграф деп атайды. Сегменттің ішіндегі байт немесе сөзбен жұмыс атқару үшін жылжыту деп аталатын қосымша адрес қолданылады.

Жылжыту сегменттің басына салыстырмалы болған соң, салыстырмалы адрес немесе салыстырмалы жылжыту ұғымдары енгізіледі.

Жалпы адресті 16-дәрежелі сегмент  параграфы мен 16-дәрежелі салыстырмалы жылжыту құрайды. Егер сегмент параграфын оң жатқан төрт нольмен толтырып, сол  жаққа жылжытсақ, 20-дәрежелі сегменттің басты адресін анықтаймыз. Ішкі 16-дәрежелі жылжытумен берілген адресті қосқан кезде, жаңа 20-дәрежелі адрес пайда болады.

Екі 16-дәрежелі сөздер – жылжыту  мен сегмент параграфы толық  адресты құрайды.

 

Сегмент параграфы 0 мен бітетін  бес орынды 16-қ сан түрінде  жазылады, мысалы FFE40, B8120. Соңғы 0 төрт орынды 16-қ санды 16-ға көбейткеннен пайда  болады. Ол ондық жүйедегі онға көбейткеннен пайда болған жылжытуға сәйкес келеді, мысалы 23*10 = 230.

 

Толық адресті көрсеткен кезде  «:» таңбасы қолданылады, мысалы FFE6E= FFE4:002E. Бір толық адресті бір  неше әдістермен көрсетуге болады. Ол таңдап алынған сегмент параграфына  байланысты.

Регистрлердің түрлері.

Микропроцессор бір уақытта  бір неше инструкциялармен жұмыс  атқара алады. Бұл 16-дәрежелі регистрлердің  көмегімен орындалады. Негізі жалпы 14 регистрлер бар. Олардың ішіне  төрт арифметикалық, төрт сегменттік, бес жылжу және жалау регистрі кіреді. Арифметикалық регистрлер уақытша  ағымдық нәтижелерді және арифметикалық, логикалық амалдардың операндтарын сақтау үшін қолданылады. Сегменттік регистрлердің  ішінде төрт сегменттердің алғашқы  адрестері сақталады. Жадының сегменттеріне  сұраныс жасауға арналған жылжулар сегменттік көрсеткіштерде және индекстерде  сақталады. Жалау  регистрінде процессордың жағдайын бақылайтын және инструкциялардың жұмыс тәртіптерін басқаратын 1-биттік жалаулар орналасады. Сол регистрлерді қарастырайық.

Арифметикалық регистрлер. АХ, BX, CX, DX. Олар келесі қос регистрлерден тұрады: AH:AL, BH:BL, CH:CL, DH:DL. AH, BH, CH, DH үлкен ; AL, BL, CL, DL кіші бөлшектері болып табылады. AX-негізгі регистр, арифметикалық амалдарда қолданылады, BX жанама адресацияда жылжуды немесе таңбаларды кодтаған кездегі кестенің алғашқы адресін сақтауға қолданады, CX циклдардың қайталану сандарын сақтайды, ал  DX – 32 дәрежелі нәтижеде негізгі регистрді кеңейту үшін қолданылады.

Сегменттік регистрлер. Жадының байттық толық адресі көлемі 64Кбайт сегменттің алғашқы адресі мен сегменттің басынан жылжудың қосындысынан тұрады. CS, DS, SS ES регистрлер көлемі 64Кбайт төрт сегменттердің алғашқы адрестерін сақтайды. Бес регистрлер – көрсеткіштер мен индекстер сегменттердің ішіндегі жылжуларды сақтайды. CS орындалып жатқан программаның код сегментінің адресін сақтайды, DS орындалып жатқан программада қолданылған мәліметтердің сегментіне көрсетеді, SS стек сегментіне – адрестер мен параметрлерді уақытша сақтауға арналған мәлімет ауданына көрсетеді, ES программаға жадының 64Кбайттан артық ауданымен жұмыс атқаруға мүмкіндік береді.

Жылжыту регистрлер. Сәйкес келетін сегменттің басымен салыстырып байт немесе сөздің нақты адресін көрсету үшін бес регистрлер пайдаланылады. IP регистрі код сегментіндегі келесі орындалатын инструкцияның жылжытуын анықтайды; келесі екі SP, BP – стек регистрлері. Стектің ішіндегі жылжытуларды қарастырады; қалған екі регистрлерді – индекстік регистрлер SI, DI деп атайды. Олар мәлімет сегментіндегі операндтарға көрсеткіштер болып табылады.

 

3.Тұрақты сақтау құрал.

Компьютердің жұмысын программалармен  қамтамасыз ету қажет. Операциялық  жұмыс атқаратын программаларды негізі тұрақты сақтау құралына жазып  қойған дұрыс. Бұл құралға жазылған программалар, компьютер іске қосылған кезде қосылады. Оларды өзгертуге, өшіріп тастауға немесе жоғалтып алуға болмайды.