42079

Теоретичні основи організації обчислювальних процесів і режимів функціонування ЕОМ

Книга

Информатика, кибернетика и программирование

Інтенсивний розвиток мікроелектронних технологій збільшення ступеня інтеграції мікросхем процесорів пам'яті контролерів і т. Ціль: Аналіз алгоритмів тестування клавіатури CMOSпам’яті і спікера й виявлення особливостей процесів їхньої діагностики. Завдання: Ознайомитися й вивчити алгоритми тестування клавіатури CMOSпам’яті і спікера з урахуванням виявлених особливостей процесів їхньої діагностики. Результати: Звіт з лабораторної роботи з описом особливостей процесів діагностики клавіатури CMOSпам’яті і спікера.

Русский

2013-10-27

327.5 KB

4 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ

ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра Інформаційних технологій

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

з дисципліни

«Організація функціонування комп’ютерних систем»

для студентів спеціальності 6.050102

«Комп'ютерні системи та мережі»

Херсон 2009


Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни „Організація функціонування комп’ютерних систем” для студентів спеціальності 6.050102 „Комп’ютерні системи та мережі” /Р.В. Бараненко. — Херсон: ХНТУ, 2009. — 29 с.

Рецензент: Бражник О.М., к.т.н., доц.,

зав. каф. Технічної кібернетики ХНТУ.

Затверджені:

на засіданні кафедри ІТ

Протокол №__

від "___" ___________ 2009 року

Завідувач кафедри

проф., д.т.н. _____________ В.Є. Ходаков


Вступ

Метою методичних вказівок з дисципліни є освоєння студентами теоретичних основ організації обчислювальних процесів і режимів функціонування ЕОМ і придбання практичних навичок з експлуатації апаратних і програмних засобів комп'ютерних систем.

Інтенсивний розвиток мікроелектронних технологій, збільшення ступеня інтеграції мікросхем процесорів, пам'яті, контролерів і т.д., обумовило не тільки збільшення швидкодії комп'ютерів й інших його технічних характеристик, але й ускладнення їхньої архітектури, збільшення набору команд, необхідність розробки й впровадження нових операційних систем і пакетів прикладних програм, що, у свою чергу, привело до росту складності в організації обчислювальних процесів, режимів функціонування й експлуатації комп'ютерних систем.

У зв'язку з цим підготовка фахівців, що володіють основами організації обчислювальних процесів, методами оцінки стану і діагностики режимів функціонування й експлуатації комп'ютерних систем є актуальною і важливою.

Вступне заняття. Техніка безпеки при виконанні лабораторних робіт.

Інструкція з техніки безпеки.

1. Загальні положення.

1.1.Виконувати лабораторні роботи в лабораторіях необхідно з урахуванням основних правил по техніці безпеки.

1.2.До виконання лабораторних робіт допускаються особи, що вивчили зміст цієї інструкції і розписалися в журналі реєстрації інструктажу.

2. При виконанні лабораторних робіт ЗАБОРОНЯЄТЬСЯ:

2.1 .Входити і виходити з лабораторії без дозволу викладача.

2.2.Доторкатися до рознімань і кабелів живлення.

2.3.Працювати вологими руками й у вологому одязі.

2.4.Переміщати компоненти обчислювальної техніки на робочому столі.

2.5.Класти сторонні предмети на стіл і компоненти обчислювальної техніки.

3. При виконанні лабораторних робіт НЕОБХІДНО ВИКОНУВАТИ правила охорони праці і безпеки життєдіяльності.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Тема: Дослідження процесів самотестування комп'ютерної системи при включенні (POST).

Ціль: Аналіз алгоритмів тестування клавіатури, CMOS-пам’яті і спікера й виявлення особливостей процесів їхньої діагностики.

Завдання: Ознайомитися й вивчити алгоритми тестування клавіатури, CMOS-пам’яті і спікера з урахуванням виявлених особливостей процесів їхньої діагностики.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з описом особливостей процесів діагностики клавіатури, CMOS-пам’яті і спікера.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про доцільність використання розроблених алгоритмів для організації тестування комп'ютера.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

Коли в 1981 році фірма IBM почала випуск персональних комп'ютерів, в них були передбачені методи підвищення надійності, що раніше ніколи не застосовувалися. Мається на увазі програма POST і контроль парності пам'яті. POST — послідовність коротких підпрограм, призначених для перевірки основних компонентів системи відразу після її включення.

При кожному включенні комп'ютера автоматично виконується перевірка його основних компонентів: центрального процесора, ПЗП, допоміжних елементів материнської плати, оперативної пам'яті й основних периферійних пристроїв. Ці тести виконуються швидко і не дуже ретельно в порівнянні з тестами, що виконуються діагностичними програмами. При виявленні несправного компонента видається попередження або повідомлення про помилку (несправність).

Хоча й діагностика, що виконується програмою POST, не зовсім повна, вона є першою "лінією оборони", особливо якщо виявляються серйозні несправності в материнській платі. Якщо виявиться, що неполадка досить серйозна, то подальше завантаження системи буде припинене і з'явиться повідомлення про помилку (несправність), за яким, як правило, можна визначити причину несправності. Такі несправності іноді називають фатальними помилками (fatal error). Процедурою POST звичайно передбачається три способи індикації несправності: звукові сигнали, повідомлення, виведені на екран монітора; шістнадцятирічні коди помилок, видані до порту введення-виведення.

Звукові коди помилок, що видаються процедурою POST. При виявленні процедурою POST несправності комп'ютер видає характерні звукові сигнали, за якими можна визначити несправний елемент (або їхню групу). Якщо комп'ютер справний, то при його включенні чутний один короткий звуковий сигнал, а при виявленні несправності видається ціла серія коротких або довгих звукових сигналів, а іноді й їхня комбінація. Характер звукових кодів залежить від версії BIOS і фірми, що її розробила.

Табл. 1 – Звукові коди, що використовуються в IBM-сумісних
комп'ютерах, і відповідні їм несправності

Звуковий сигнал

Місце виникнення несправності

1 короткий

Процедура POST завершена, система в порядку

2 коротких

Є несправність: код помилки виведений на екран

Немає сигналу

Блок живлення, системна плата

Безперервний сигнал

Блок живлення, системна плата

Повторювані короткі сигнали

Блок живлення, системна плата

1 довгий, 1 короткий

Системна плата

1 довгий, 2 коротких

Адаптер дисплея (MDA, CGA)

1 довгий, 3 коротких

Розширений графічний адаптер (EGA)

3 довгих

Плата клавіатури 3270

Табл. 2 – Коди звукових сигналів AMI BIOS, що
посилаються в процесі виконання процедури POST

Звуковий сигнал

Фатальна помилка

1 короткий

Помилка регенерації динамічного O3П

2 коротких

Помилка схеми контролю парності

3 коротких

Несправність у перших 64 Кбайт O3П

4 коротких

Несправність системного таймера

5 коротких

Помилка процесора

6 коротких

Помилка в схемі керування лінією А20 у контролері клавіатури

7 коротких

Помилка переключення до віртуального режиму

8 коротких

Помилка читання/запису відеопам'яті

9 коротких

Помилка контрольної суми ROM BIOS

10 коротких

Помилка читання/запису CMOS-пам'яті

11 коротких

Помилка кеш-пам'яті

Звуковий сигнал

Нефатальна помилка

1 довгий, 3 коротких

Помилка в основній або розширеній пам'яті

1 довгий, 8 коротких

Не виконується тест на відповідний сигнал дисплея


Табл. 3 – Критичні помилки, повідомлення про які
можуть бути виведені під час завантаження
при виконанні процедури POST Phoenix BIOS

Звуковий код

Код порту 80h

Опис

Немає

01h

Виконується тестування регістрів CPU

1-1-3

02h

Помилка зчитування або запису до CMOS-пам'яті

1-1-4

03h

Неправильна контрольна сума системної BIOS

1-2-1

04h

Несправність програмувального таймера інтервалів

1-2-2

05h

He вдалася спроба ініціалізації прямого доступу до пам'яті

1-2-3

06h

Помилка зчитування або запису до регістрів сторінок прямого доступу до пам'яті

1-3-1

08h

Помилка при перевірці схеми регенерації пам'яті

Немає

09h

Виконується тестування перших 64 Кбайт пам'яті

1-3-3

0Ah

Несправність мікросхеми або лінії даних у перших 64 Кбайт пам'яті (кілька біт)

1-3-4

0Bh

Логічна помилка парності/непарності в перших 64 Кбайт пам'яті

1-4-1

0Ch

Несправність лінії адреси в перших 64 Кбайт пам'яті

1-4-2

0Dh

Помилка контролю парності в перших 64 Кбайт пам'яті

2-1-1

10h

Помилка в біті 0 перших 64 Кбайт пам'яті

2-1-2

11h

Помилка в біті 1 перших 64 Кбайт пам'яті

2-1-3

12h

Помилка в біті 2 перших 64 Кбайт пам'яті

2-1-4

13h

Помилка в біті 3 перших 64 Кбайт пам'яті

2-2-1

14h

Помилка в біті 4 перших 64 Кбайт пам'яті

2-2-2

15h

Помилка в біті 5 перших 64 Кбайт пам'яті

2-2-3

16h

Помилка в біті 6 перших 64 Кбайт пам'яті

2-2-4

17h

Помилка в біті 7 перших 64 Кбайт пам'яті

2-3-1

18h

Помилка в біті 8 перших 64 Кбайт пам'яті

2-3-2

19h

Помилка в біті 9 перших 64 Кбайт пам'яті

2-3-3

1Ah

Помилка в біті 10 перших 64 Кбайт пам'яті

2-3-4

1Bh

Помилка в біті 11 перших 64 Кбайт пам'яті

2-4-1

1Ch

Помилка в біті 12 перших 64 Кбайт пам'яті

2-4-2

1Dh

Помилка в біті 13 перших 64 Кбайт пам'яті

2-4-3

1Eh

Помилка в біті 14 перших 64 Кбайт пам'яті

2-4-4

1Fh

Помилка в біті 15 перших 64 Кбайт пам'яті

3-1-1

20h

Помилка у відомому регістрі прямого доступу до пам'яті

3-1-2

21h

Помилка у ведучому регістрі прямого доступу до пам'яті

3-1-3

22h

Помилка у ведучому регістрі маски переривань

3-1-4

23h

Помилка у відомому регістрі маски переривань

Немає

25h

Виконується завантаження векторів переривань

3-2-4

27h

Помилка при виконанні тесту контролера клавіатури

Звуковий код

Код порту 80h

Опис

Немає

28h

Несправність живлення CMOS-пам'яті або виконується підрахунок контрольної суми CMOS-пам'яті

Немає

29h

Виконується перевірка правильності конфігурації екрана

3-3-4

2Bh

Помилка при ініціалізації екрана

3-4-1

2Ch

Помилка при перевірці поворотного сигналу дисплея

3-4-2

2Dh

Виконується пошук ПЗП відеоадаптера

Немає

2Eh

Виведення на екран забезпечується ПЗП відеоадаптера

Немає

30h

Відеосистема працездатна

Немає

31h

Монохромний монітор працездатний

Немає

32h

Кольоровий монітор (на 40 стовпців) працездатний

Немає

33h

Кольоровий монітор (на 80 стовпців) працездатний

4-2-1

34h

Виконується перевірка переривання синхроімпульсів таймера або виявлена несправність

4-2-2

35h

Виконується перевірка відключення або виявлена несправність

4-2-3

36h

Несправність схеми керування лінією А20

4-2-4

37h

Непередбачене переривання в захищеному режимі

4-3-1

38h

Виконується перевірка ОЗП або виявлена несправність за адресою, що перевищує FFFFh

4-3-3

3Ah

Перевіряється канал 2 таймера або виявлена несправність

4-3-4

3Bh

Виконується перевірка годинника поточного часу або виявлена несправність

4-4-1

3Ch

Перевіряються послідовні порти або виявлена несправність

4-4-2

3Dh

Перевіряються паралельні порти або виявлена несправність

4-4-3

3Eh

Перевіряється співпроцесор або виявлена несправність

Low 1-1-2

41h

Помилка вибору системної плати

Low 1-1-3

42h

Несправність розширеної CMOS-пам'яті

"Low" означає, що звук більш низького тону передує всім іншим звукам.

Повідомлення про помилки, що видаються на екран процедурою POST. У комп'ютерах XT, AT, PS/2 і в більшості IBM-сумісних моделей процедура POST відображає на екрані хід тестування оперативної пам'яті комп'ютера. Останнє виведене на екран число є кількістю пам'яті, що успішно пройшла перевірку.

У загальному випадку останнє виведене під час тестування число повинне збігатися з обсягом усієї встановленої в комп'ютері пам'яті (як основної, так і розширеної). Однак у деяких комп'ютерах може бути відображене трохи менше значення, наприклад, у тому випадку, якщо не тестується вся верхня пам'ять UMA (Upper Memory Area) обсягом 384 Кбайт або її частина. Якщо по закінченні тестування число на екрані не відповідає загальному обсягові пам'яті, виходить, у системній пам'яті виявлена помилка.

Інформацію про службові клавіші містять два байти, що знаходяться за адресою 0:0417 і 0:0418

Вміст байта 0:0417

Біт

Опис

0

Правий Shift натиснутий

1

Лівий Shift натиснутий

2

Ctrl натиснутий

3

Alt натиснутий

4

ScrollLock натиснутий

5

NumLock натиснутий

6

CapsLock натиснутий

7

Insert натиснутий

Вміст байта 0:0418

Біт

Опис

0

Лівий Ctrl натиснутий

1

Лівий Alt натиснутий

2

SysRq натиснутий

3

Ctrl + NumLock – пауза

4

ScrollLock натиснутий

5

NumLock натиснутий

6

CapsLock натиснутий

7

Insert натиснутий

Структура CMOS-пам'яті

00h – 0Dh used by real-time clock

0Eh  POST diagnostics status byte

0Fh  shutdown status byte

10h  diskette drive type

11h  reserved

12h  hard disk drive type

13h  reserved

14h  equipment byte

15h –16h base memory size

17h –18h extended memory above 1M

19h  hard disk 1 type

1Ah  hard disk 2 type

1Bh – 2Dh reserved

2Eh – 2Fh storage for checksum of addresses 10h through 20h

30h – 31h extended memory above 1M

32h   current century in BCD (eg, 19h)

33h  miscellaneous info

34h – 3Fh reserved


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

Тема: Дослідження CMOS Setup.

Ціль: Аналіз функцій CMOS-пам’яті, знайомство з CMOS Setup.

Завдання: Ознайомитися й вивчити основні функції CMOS-пам’яті й розділи CMOS Setup.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з описом функцій CMOS-пам’яті й розділів CMOS Setup.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про доцільність використання CMOS-пам’яті в комп'ютері.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

До зміни CMOS Setup необхідно підходити з обережністю, тому що деякі зміни можуть привести до фатального результату для ПК (наприклад, він більше не буде завантажуватися).

Хоча мається велике число різних типів і версій BIOS, окремі установки CMOS Setup завжди присутні. Клавіші, які потрібно натиснути, щоб ввійти в CMOS Setup, визначаються фірмою-виготовлювачем BIOS. Звичайно на екрані монітора при завантаженні системи з'являється приблизно таке повідомлення:

Press <DEL> if you want to run Setup (для AMI BIOS) або

Press <Ctrl><Alt><Esc> if you want to run Setup (для Award BIOS)

STANDARD CMOS SETUP відповідає за установки стандартних вбудованих апаратних компонентів, визначення оперативної пам'яті, а також установки часу і дати.

ADVANCED CMOS SETUP дозволяє конфігурувати різні установки при старті ПК і, крім того, розташовувати у верхній частині стандартної пам'яті системну область ROM BIOS.

ADVANCED CHIPSET SETUP служить для установки опцій Chipset, що може прискорити або сповільнити роботу ПК або взагалі привести до нульового результату.

AUTOCONFIGURATION WITH BIOS DEFAULT повертає Setup стандартні значення, що жорстко прошиті в ROM BIOS. Нерідко в цьому випадку некоректно ідентифікуються вінчестер і відеоадаптер. Звичайно опції виставляються таким чином, що початковим пристроєм завантаження ПК є дисковод.

За допомогою опції AUTOCONFIGURATION WITH POWER-ON DEFAULTS відновлюються установки, що мали місце при останньому включенні ПК.

CHANGE PASSWORD За допомогою пароля можна захистити CMOS Setup від небажаного доступу. Звичайно пароль містить 6 знаків. Активізувати цю опцію не обов'язково. Якщо пароль забутий, то можна скористатися одним із заводських паролів. Коли на материнській платі встановлений AWARD BIOS (нижче версії 4.51), можна спробувати ввести один з наступних паролів: ?, award, aPAf, AWARD_SW, HLT, Ikwpeter, J256, J262, J322, KDD, Syxz, TTPTHA, ZAAADA, ZBAAACA. Якщо встановлено AMI BIOS, то потрібно ввести з клавіатури AMI або тримати натиснутої клавішу <Ins> після включення ПК.

Практично на всіх сучасних материнських платах мається спеціальний джампер для скидання пароля.

Якщо відповідний джампер відсутній і підібрати пароль не вдається, то можна спробувати від’єднати акумуляторну батарею. При цьому варто не тільки відключити ПК від мережі, але й від’єднати кабелі, що підключають блок живлення до материнської плати. Справа в тому, що заряд, що знаходиться на конденсаторах блоку живлення, може підтримувати живлення CMOS більше доби.

Пункти опції AUTO DETECT HARD DISK служать для автоматичного впізнання BIOS вінчестера й установки його параметрів.

WRITE TO CMOS AND EXIT Цією опцією підтверджуються встановлені значення (також змінені), після чого здійснюється вихід з режиму CMOS Setup, і ПК стартує заново, намагаючись запуститися з новими значеннями.

DO NOT WRITE TO CMOS AND EXIT Це протилежний випадок. Всі установки ігноруються, і ПК стартує з установками, що мали силу до внесення змін.

За допомогою установок в опції POWER MANAGEMENT SETUP можна змусити ПК через визначений проміжок часу перейти в режим stand By Mode, тобто погасити екран монітора, деактивізувати вінчестер і перейти на більш низьку тактову частоту, тобто в режим зниженого енергоспоживання.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

Тема: Логічний розподіл оперативної пам’яті ЕОМ.

Ціль: Знайомство з логічною структурою оперативної пам’яті в ЕОМ, аналіз функцій різних видів оперативної пам’яті.

Завдання: Ознайомитися з логічною структурою оперативної пам’яті в ЕОМ й вивчити функції й призначення різних видів оперативної пам’яті.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з описом логічної структури оперативної пам’яті ЕОМ та функцій й призначення різних видів оперативної пам’яті.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про необхідність використання оперативної пам’яті в комп'ютері.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

Логічний розподіл оперативної пам'яті визначається не тільки операційною системою, що застосовується, але й особливостями апаратної реалізації IBM-сумісних комп'ютерів. Знання будівлі RAM необхідно для програмної оптимізації системи. Оптимізація системи не завжди пропорційна грошовим вкладенням у новітні швидкодіючі програмні продукти. Використовуючи прості хитрощі, можна підвищити продуктивність ПК внутрішньосистемними методами.

Можна виділити п'ять найважливіших логічних областей оперативної пам'яті:

  •  Стандартна оперативна пам'ять (Conventional Memory);
  •  EMS (Expanded Memory Specification);
  •  UMA (Upper Memory Area);
  •  НМА (High Memory Area);
  •  XMS (Extended Memory Specification).

Стандартна оперативна пам'ять. З погляду апаратної специфікації стандартна пам'ять є найважливішою. Як правило, у ній розташовується велика частина прикладних програм і даних.

У той час як всередині ПК звичайно все виражається в двійковій системі счислення (0 або 1), для адресації пам'яті застосовується шістнадцятирічна, що характеризується наявністю символу "h" після значення.

Стандартна пам'ять починається від адреси 0000:0000 і продовжується до адреси A000:0000. Верхня межа була встановлена процесорами 8088 і 8086. Ці процесори мали 20-розрядну адресну шину і тому могли адресувати тільки 1 Мб пам'яті (220 = 1048576 байт). У межах цієї пам'яті вище рівня 640 Кб фірмою IBM були зарезервовані 384 Кб для виконання внутрішніх функцій.

Таблиця векторів переривань. Сама назва говорить, що мова йде про таблицю (що складається з 256 елементів по 4 байти), у якій знаходяться вектори переривань — адреси сервісних програм, що входять до складу операційної системи і BIOS. При цьому мова йде про такі базові функції, як відображення символу на екрані монітора, організація доступу до дисководу або жорсткого диску і т.п. Але тому що існують різні операційні системи і версії BIOS, ці програми обробки переривань можуть розташовуватися в різних місцях стандартної оперативної пам'яті. У таблиці векторів переривань зазначене їхнє реальне місце розташування. Таблиця починається з адреси 0000h:0000h і займає 1024 байта (1 Кб).

Область даних BIOS. Слідом за таблицею переривань розташована область даних BIOS обсягом 768 байт. Тут розміщені лічильник таймера, буфер клавіатури й інша внутрішня інформація.

Область для операційної системи. Після області для даних BIOS у стандартній оперативній пам'яті розташовується область для завантаження операційної системи. Звичайно, система завантажується в RAM не цілком, а тільки частково (наприклад, ядро DOS, Windows). Частина ядра операційної системи — процесор команд, більш відомий під ім'ям COMMAND.COM. Ядро операційної системи не має постійної адреси пам'яті. Його місце розташування і розмір займаної їм пам'яті залежать від версії операційної системи. Проте мається можливість перерозподілити стандартну пам'ять, помістивши ядро системи в інші області пам'яті.

Основна область пам'яті. Далі до адреси A000h:0000h усе належить тільки програмам і даним. Ця адреса відома як границя 640 Кб.

UMA (Upper Memory Area). Після перших 640 Кб оперативна пам'ять стає "апаратної". Тут знаходиться інформація, що служить для сполучення прикладних програм з різними картами розширень, встановленими до ПК, а оскільки іноді карти розширення, наприклад відеокарту, називають адаптером (Adapter), цю область пам'яті коротко називають сегментом адаптера або, тому що мова йде про області пам'яті з більш високими адресами, UMA (Upper Memory Area). Верхня пам'ять (Upper Memory) розташовується за адресами у діапазоні A0000h-FFFFFh (від 640 Кб до 1 Мб), її розмір складає 384 Кб.

Розглянута область пам'яті неоднорідна. У UMA розміщається відеопам'ять і ROM BIOS, а також можуть знаходитися модулі постійної й оперативної пам'яті, конструктивно розташовані на картах розширення, підключених до ПК. Тому серед цих блоків деякі зарезервовані, інші — вільні. Вільні блоки називаються UMB (Upper Memory Block).

Область пам'яті графічної карти знаходиться в межах адрес від A000h:0000h до C000h:0000h і займає 128 Кб. Конструктивно вона розташовується на відеокарті, а логічно поміщена в адресний простір пам'яті ПК.

З відеопам'яттю працюють відразу два компоненти ПК: процесор і монітор. Процесор поміщає до неї дані, а монітор звертається до відеопам'яті для виведення цих даних на екран. Процесор звертається до відеопам'яті тільки при необхідності змінити виведені дані, а монітор зчитує дані з неї безупинно для відображення їх на екрані.

Сучасні відеокарти поставляються з відеопам'яттю обсягом від 128 Мб і більше. У цій пам'яті зберігається зображення. Відповідна програма звертається до нього через "вікно" розміром 64 Кб, адреса якого приходиться на початок блоку A000h:0000h або блоку B000h:0000h. При цьому програма керує значенням у спеціальному індексному регістрі, що показує, які 64 Кб відеопам'яті відображаються у вікні.

Вище адреси C000h:0000h аж до C800h:0000h знаходиться VGA BIOS (розміром 32 Кб), де записані основні функції для представлення зображень. Деякі прикладні програми охоче звертаються до VGA BIOS, тому що доступ до програм BIOS в області пам'яті сегмента адаптера набагато швидше, ніж до відповідних програм, що знаходиться в ROM BIOS відеокарти.

Вище адреси C800h:0000h знаходяться кілька вільних блоків, що можуть бути використані різним образом. Більшість виготовлювачів плат користуються цим з метою прискорення доступу і розташовують тут інформацію, наприклад, SCSI-Host-адаптера або мережної карти. При відсутності таких карт можна використовувати цю пам'ять для розміщення в ній операційної системи (це можна зробити за допомогою драйвера EMM386.EXE, що входить у постачання DOS або Windows). Крім того, 64 Кб резервуються для сторінок додаткової пам'яті (EMS), якщо вона буде використовуватися.

В останніх 64 Кб сегмента адаптера вище адреси F000h:0000h розташовується ROM BIOS. Тут, наприклад, знаходиться інформація, внесена до CMOS Setup при конфігуруванні ПК.

EMS (Expanded Memory Specification). У верхній пам'яті маються неабиякі "діри", що являють собою вільну пам'ять, що самостійно не ідентифікується системою. Пустують, як правило, область розширення системного ROM BIOS або частина області під додаткові модулі ROM. Використовувати цю пам'ять дозволяє метод EMS (Expanded Memory Specification), що з'явився насамперед тому, що програми, що використовують великий обсяг пам'яті, не можуть розміститися в оперативній пам'яті обсягом 640 Кб.

В області UMB між відеобуфером і системною ROM BIOS виділяється незайняте вікно (Page frame) розміром 64 Кб, розділене на 4 логічні сторінки по 16 Кб кожна. За допомогою спеціального драйвера, наприклад EMM386.EXE, будуються "відображення" до чотирьох довільних фізичних сторінок у логічні з додаткової (Expanded) пам'яті, розташованої на спеціальній карті розширення. Тому цю пам'ять часто називають відображуваною пам'яттю. При необхідності звертання до даних, розташованих у додатковій пам'яті, за допомогою драйвера вибирається відповідне раніше побудоване "відображення" фізичних сторінок у логічні.

Коли CPU звертається до області пам'яті, що входить до вікна (адреса пам'яті якого нижче 1 Мб), апаратно відбувається звертання до відповідних сторінок додаткової пам'яті на платі розширення. На ПК із процесорами 80386 і вище така окрема карта не потрібна. EMS тут може емулюватися за допомогою відповідних драйверів.

Для того щоб використовувати EMS-пам'ять, необхідне виконання двох умов:

1) Прикладні програми повинні вміти звертатися до драйвера EMS-пам'яті.

2) Необхідний спеціальний менеджер (Expanded Memory Manager, EMM), що організує сторінки пам'яті і керує ними.

В даний час драйвер керування пам'яттю входить у стандартні постачання Windows і називається EMM386.EXE. Цей драйвер дозволяє програмно емулювати додаткову (Expanded) пам'ять у розширеній (Extended) пам'яті. У CONFIG.SYS цей драйвер визначається, як правило, в такий спосіб:

Device = C:\DOS\EMM386.EXE хххх

АБО

Device = C:\Windows\EMM386.EXE хххх

Параметр хххх визначає в кілобайтах величину Expanded-пам'яті, що емулюється.

Тому що драйвер EMM386.EXE служить для ідентифікації і керування блоками верхньої пам'яті (UMB), рекомендується використовувати його завжди. У CONFIG.SYS необхідно записати наступний командний рядок:

Device = C:\Windows\EMM386.EXE NoEms

Параметр NoEms позначає, що в області пам'яті понад 1 Мб під додаткову пам'ять не виділяється жодного байта.

HMA (High Memory Area). Перший блок величиною 64 Кб безпосередньо вище границі 1 Мб оперативної пам'яті позначають HMA (High Memory Area). Своєму існуванню ця область цілком зобов'язана трохи "збиткової" емуляції процесора 8088 процесором 80286. Оскільки вся стандартна пам'ять, крім того, що може бути представлена у вигляді 16 непересічних блоків розміром 64 Кб кожна (0-F), також може бути представлена й у вигляді областей, що перекриваються, по 64 Кб кожна, називаних сегментами, що, узагалі говорячи, можуть починатися через кожні 16 байт.

Максимальна повна адреса у виді сегмент: зсув, за яким може звернутися процесор і8088, — це FFFF:000Fh (20 адресних ліній). Якщо збільшити це значення хоча б на одиницю, то відбудеться циклічний перенос (Wrap around) і значення адреси стане 0000:0000. Для CPU 80286 і вище в загальному випадку цього не відбудеться, тому що адресна шина цих процесорів має більше 20 розрядів, але адреса пам'яті при цьому перевищить границю 1 Мб. Щоб виправити цю помилку, фірма IBM передбачає на материнських платах ПК спеціальні апаратні засоби, що змушують процесор 80286 виконувати перехід на нижчі адреси, як це було при роботі процесора 8088. Однак такий перехід може бути відмінений чисто програмним шляхом.

Таким чином, ПК із CPU не нижче 80286 у реальному режимі може додатково адресувати пам'ять у межах FFFF:0010—FFFF:FFFFh, тобто практично цілий сегмент розміром 64 Кб мінус 16 байт. Особливо важливим для розуміння є той факт, що область HMA доступна, по суті, у реальному режимі роботи процесора.

XMS (eXtended Memory Specification). XMS позначає всю пам'ять вище границі 1 Мб, включаючи також HMA. Щоб мати доступ до цієї пам'яті, необхідний спеціальний драйвер, за допомогою якого дані пересилаються зі стандартної пам'яті до розширеної й назад. Виконання програм, розміщених у розширеній пам'яті, не передбачено. Драйвер, що реалізує XMS, переводить CPU до захищеного режиму, тобто режиму, у якому можна адресувати всю пам'ять.

Цей драйвер поставляється разом з Windows і називається HIMEM.SYS. Визначається у файлі CONFIG.SYS у командному рядку типу:

Device = C:\Windows\HIMEM.SYS

Віртуальна пам'ять. Обсяг оперативної пам'яті системи визначається обсягом модулів пам'яті, встановлених на материнській платі. Програми в процесі їхньої роботи і дані розташовуються в осередках цієї пам'яті, звідки можуть бути затребувані процесором за мірою необхідності.

Для збільшення обсягу пам'яті системи була розроблена концепція віртуальної пам'яті. Суть цієї концепції полягає в тому, що на жорсткому диску створюється файл розміром кілька десятків мегабайт (Swap-файл - Файл обміну), що є як би розширенням оперативної пам'яті. Коли всі осередки реальної оперативної пам'яті зайняті, а для роботи програм необхідна пам'ять, менеджер віртуальної пам'яті звільняє фізичну пам'ять, переносячи частину інформації, що давно не використовувалася, до файлу обміну.

Концепція віртуальної пам'яті широко застосовується в багатозадачних операційних системах (Windows 95/98, Windows NT, XP, 2k та ін.).


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Тема: Системи счислення в ЕОМ. (Двійкова та десяткова системи счислення).

Ціль: Знайомство з двійковою системою счислення в ЕОМ, виконання арифметичних дій в двійковій системі счислення, вивчення правил переведення із однієї системи счислення до іншої. Індивідуальне завдання на виконання роботи видається викладачем.

Завдання: Ознайомитися з двійковою системою счислення в ЕОМ, навчитися виконувати основні арифметичні дії в двійковій системі счислення, вивчити правила переведення із однієї системи счислення до іншої.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з виконаним завданням.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про необхідність використання двійкової системи счислення в ЕОМ.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

Система счислення – це спосіб представлення чисел за допомогою знаків (цифр, символів).

Кількість символів, що використовуються у системі счислення, називається основою системи счислення.

Системи счислення бувають позиційні і непозиційні. У позиційних системах счислення «вага» цифри залежить від її позиції в числі. Будь-яке число в позиційній системі счислення, записане в природній формі, може бути представлено рядом:

.

Десятковою називається система счислення з основою 10, у якій використовуються наступні цифри: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.

Двійковою (позначається буквою b – binary) називається система счислення з основою 2, у якій для відображення чисел використовуються знаки 0 і 1.

Правило перекладу з 10-ї системи счислення: щоб перевести ціле число з 10-ї системи счислення до іншої, необхідно послідовно ділити вихідне число, записане в 10-й системі счислення, на основу нової системи счислення доти, поки залишок від розподілу не буде менше основи нової системи счислення. Результат виходить із залишків розподілу, записаних у зворотному порядку.

У двійковій системі счислення можливе виконання різних арифметичних операцій: додавання, вирахування, множення, розподілу і т.д.

Табл. 1 - Правило додавання операндів
у 2-й системі счислення

+

0

1

0

0

1

1

1

0

Табл. 2 - Правило множення операндів
у 2-й системі счислення

*

0

1

0

0

0

1

0

1

Переклад з однієї системи счислення до іншої правильних дробів.

Нехай є число , що є правильною дроб’ю у -й системі счислення, тобто . Переклад числа  з кожної -ї системи счислення до -ї здійснюється в -й системі за наступним алгоритмом:

1) число  збільшується на число , у результаті чого виходить ціла частина  і дробова частина  добутку. Число  відповідає цифрі .

2) число  збільшується на число , у результаті чого виходить ціла частина  і дробова частина  добутку. Число  відповідає цифрі .

Процес множення продовжується до одержання необхідної кількості знаків числа  в -й системі счислення.

Вихідні дані до роботи

1) записати дату народження студента в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

2) записати рік вступу до ВНЗ у вигляді РРРР.

3) записати дату народження матері в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

4) записати дату народження батька або іншого родича в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

Індивідуальне завдання

1) у пункті 1 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ) і перевести її до 2-вої системи счислення.

2) число в пункті 2 вихідних даних (РРРР) перевести до 2-вої системи счислення.

3) обчислити суму в 2-вій системі счислення різниці чисел, визначеної в пункті 1 вихідних даних і числа в пункті 2 вихідних даних.

4) у пункті 3 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ) і перевести її до 2-вої системи счислення.

5) знайти добуток у 2-вій системі счислення різниці чисел, визначеної в пункті 3 вихідних даних і числа в пункті 2 вихідних даних.

6) у пункті 4 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ). Результат розділити на 10 000. Дріб округлити до сотих і перевести до 2-вої системи счислення до появи першої одиниці в значенні результату.

7) у пункті 4 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ) і перевести її до 2-вої системи счислення.

8) у 2-вій системі счислення знайти суму різниць чисел, обчислених у пунктах 1,3,4 вихідних даних. Результат перевести з 2-вої до 10-вої системи счислення.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Тема: Застосування 8-ної системи счислення в ЕОМ.

Ціль: Знайомство з 8-ною системою счислення, виконання арифметичних дій в цій системі счислення, вивчення правил переведення із однієї системи счислення до іншої.

Завдання: Ознайомитися з 8-ною системою счислення, навчитися виконувати основні арифметичні дії в цій системі счислення, вивчити правила переведення із однієї системи счислення до іншої.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з виконаним завданням.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про необхідність використання 8-ної системи счислення в ЕОМ.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

8-ною називається система счислення з основою 8, у якій використовуються наступні цифри: 0,1,2,3,4,5,6,7.

Правило перекладу з 2-ї системи счислення до 8-ної: щоб перевести ціле число з 2-ї системи счислення до 8-ної, необхідно розбити двійкове число на тріади – сукупність трьох двійкових розрядів, починаючи з кінця числа. Кожну тріаду окремо перевести до 8-ної системи счислення. Результат виходить із записів результатів переведення кожної тріади до 8-ної системи счислення.

Приклад: необхідно перевести число 10111111111b до 8-ної системи счислення. Розбиваємо число на тріади. Отримуємо: 10 111 111 111. Оскільки старша тріада містить тільки 2 двійкових розряди, то необхідно дописати перед нею 0, щоб було три розряди (загальний результат від цього не зміниться). Таким чином, отримуємо число: 010 111 111 111. Виконуємо переклад кожної тріаду окремо до 8-ної системи счислення. Результат перекладу: 2 7 7 7. Тобто число 10111111111b=27778.

Правило перекладу з 8-ної системи счислення до двійкової: щоб перевести ціле число з 8-ної системи счислення до двійкової, необхідно кожну цифру восьмиричного числа окремо перевести до двійкової системи счислення. Результат виходить із записів результатів переведення кожної цифри в двійковій системі счислення.

Приклад: необхідно перевести число 3538 до двійкової системи счислення. Виконуємо переклад кожної цифри числа до двійкової системи счислення окремо. Отримуємо: 011 101 011. Таким чином, число 3538=11101011b.

У 8-ній системі счислення можливе виконання різних арифметичних операцій: додавання, вирахування, множення, розподілу і т.д. При цьому необхідно пам’ятати, що повний десяток в 8-ній системі счислення містить 8 одиниць.

Вихідні дані до роботи

1) записати дату народження студента в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

2) записати рік вступу до ВНЗ у вигляді РРРР.

3) записати дату народження матері в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

Індивідуальне завдання

1) у пункті 1 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ) і перевести її до 8-ної системи счислення. Результат з 8-ної системи счислення перевести до 2-вої.

2) число в пункті 2 вихідних даних (РРРР) перевести до 8-ної системи счислення.

3) обчислити суму в 8-ній системі счислення різниці чисел, визначеної в пункті 1 вихідних даних і числа в пункті 2 вихідних даних.

4) у пункті 3 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ) і перевести її до 2-вої системи счислення. Результат перевести з 2-вої системи счислення до 8-ної і 10-вої системи счислення.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

Тема: Застосування 16-ної системи счислення в ЕОМ.

Ціль: Знайомство з 16-ною системою счислення, виконання арифметичних дій в цій системі счислення, вивчення правил переведення із однієї системи счислення до іншої.

Завдання: Ознайомитися з 16-ною системою счислення, навчитися виконувати основні арифметичні дії в цій системі счислення, вивчити правила переведення із однієї системи счислення до іншої.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з виконаним завданням.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про необхідність використання 16-ної системи счислення в ЕОМ.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

16-ричною (позначається буквою h – hex) називається система счислення з основою 16, у якій для відображення чисел використовуються наступні цифри і букви: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.

Правило перекладу з 2-ї системи счислення до 16-ричної: щоб перевести ціле число з 2-ї системи счислення до 16-ричної, необхідно розбити двійкове число на тетради – сукупність чотирьох двійкових розрядів, починаючи з кінця числа. Кожну тетраду окремо перевести до 16-ричної системи счислення. Результат виходить із записів результатів переведення кожної тетради до 16-ричної системи счислення.

Приклад: необхідно перевести число 10111111111b до 16-ричної системи счислення. Розбиваємо число на тетради. Отримуємо:  101 1111 1111. Оскільки старша тетрада містить тільки 3 двійкових розряди, то необхідно дописати перед нею 0, щоб було чотири розряди (загальний результат від цього не зміниться). Таким чином, отримуємо число: 0101 1111 1111. Виконуємо переклад кожної тетради окремо до 16-ричної системи счислення. Результат перекладу: 5 F F. Тобто число 10111111111b=5FFh.

Правило перекладу з 16-ричної системи счислення до двійкової: щоб перевести ціле число з 16-ричної системи счислення до двійкової, необхідно кожну цифру 16-ричного числа окремо перевести до двійкової системи счислення. Результат виходить із записів результатів переведення кожної цифри в двійковій системі счислення.

Приклад: необхідно перевести число 7ADh до двійкової системи счислення. Виконуємо переклад кожної цифри числа до двійкової системи счислення окремо. Отримуємо: 0111 1010 1101. Таким чином, число 7ADh=11110101101b.

У 16-ричній системі счислення можливе виконання різних арифметичних операцій: додавання, вирахування, множення, розподілу і т.д. При цьому необхідно пам’ятати, що повний десяток в 16-ричній системі счислення містить 16 одиниць.

Вихідні дані до роботи

1) записати дату народження студента в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

2) записати рік вступу до ВНЗ у вигляді РРРР.

3) записати дату народження матері в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

4) записати дату народження батька або іншого родича в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

Індивідуальне завдання

1) у пункті 1 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ) і перевести її до 16-ної системи счислення. Результат з 16-ної системи счислення перевести до 2-вої.

2) число в пункті 2 вихідних даних (РРРР) перевести до 16-ної системи счислення.

3) обчислити суму в 16-ній системі счислення різниці чисел, визначеної в пункті 1 вихідних даних і числа в пункті 2 вихідних даних.

4) у пункті 3 вихідних даних визначити позитивну різницю чисел (ЧЧММ – РРРР або РРРР – ЧЧММ) і перевести її до 2-вої системи счислення. Результат перевести з 2-вої системи счислення до 16-ної і 10-вої системи счислення.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

Тема: Принцип сегментації оперативної пам’яті в реальному режимі роботи мікропроцесора. Поняття фізичної й логічної адреси пам’яті.

Ціль: Знайомство з реальним режимом роботи мікропроцесора ЕОМ, поняттями сегмента пам’яті, перехресних й неперехресних сегментів, сегментних регістрів процесора: CS, DS, ES, SS, вивчення принципу сегментації оперативної пам’яті в реальному режимі роботи мікропроцесора, обчислення фізичної адреси перехресних й неперехресних сегментів оперативної пам’яті.

Завдання: Ознайомитися з особливостями роботи мікропроцесора в реальному режимі, поняттями сегмента пам’яті, перехресних й неперехресних сегментів, сегментних регістрів процесора: CS, DS, ES, SS, вивчити принцип сегментації оперативної пам’яті в реальному режимі роботи мікропроцесора, навчитися обчислювати фізичну адресу перехресних й неперехресних сегментів оперативної пам’яті за індивідуальним завданням.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з виконаним завданням.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про необхідність сегментації оперативної пам’яті ЕОМ.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

Реальний режим – режим роботи, у якому мікропроцесор працює подібно до Intel8086 і може адресувати 1 Мбайт (220 байт) оперативної пам'яті. Цей адресний простір оперативної пам’яті розбитий на області з фіксованим розміром в 65536 Байт (64 КБайт). Ці області називаються сегментами оперативної пам’яті. Для операцій із сегментами пам'яті завжди використовуються 16-бітні сегментні регістри, в яких зберігаються 16-бітні логічні адреси сегментів оперативної пам’яті – CS (Code Segment – логічна адреса сегмента команд (коду програми), що виконується в даний час ЕОМ), DS (Data Segment – логічна адреса сегмента даних програми, що виконується в даний час ЕОМ), ES (Extended Segment – логічна адреса розширеного сегмента), SS (Stack Segment – логічна адреса сегмента стека програми, що виконується в даний час ЕОМ). Проте для доступу к сегменту або байту оперативної пам’яті необхідно використовувати фізичну адресу, що однозначно визначають комірку пам’яті. Фізична адреса є конкретною адресою байта чи сегмента оперативної пам’яті, якою оперує мікропроцесор. Для одержання фізичної адреси сегмента в оперативній пам'яті необхідно 16-бітне значення із відповідного сегментного регістра перетворити в 20 бітне, оскільки довжина адресної шини мікропроцесора Intel 8086 (i8086) – 20 біт. Для цього роблять зсув вліво на 4 біти двійкової логічної адреси, або, що те ж саме, множення на 10h шістнадцятиричної логічної адреси чи на 16 десяткової логічної адреси. Отримана адреса і буде 20-бітною фізичною адресою.

З приведеного вище випливає, що останні 4 біти адреси завжди заповнені нулями. Таким чином, кожен сегмент оперативної пам'яті вирівняний на границю 16 байт. Це число одержало назву – параграф.

У випадку, коли сегмент в оперативній пам'яті випливає відразу за межею попереднього, то такі сегменти називають неперехресними. Максимальна кількість неперехресних сегментів, з огляду на те, що довжина сегмента завжди 64 Кбайт=216 байт – 220/216=24=16. У випадку, коли один сегмент попадає в межу іншого сегмента, виходить перетинання сегментів. Перехресні сегменти випливають друг за другом через параграф, тобто через 16 байт. Максимальна кількість перехресних сегментів – 220/24=216=65536.

Вихідні дані до роботи

1) записати дату народження студента в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

2) записати дату народження матері в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

Індивідуальне завдання

1) у пункті 1 вихідних даних числа (ЧЧММ і РРРР) перевести до 16-ної системи счислення.

2) у пункті 2 вихідних даних числа залишити в 10-вій системі счислення.

3) у пунктах 1 і 2 вихідних даних числа є фізичними адресами оперативної пам'яті.

4) Визначити кількість перехресних і неперехресних сегментів, розташованих в області пам'яті, обмеженій двома фізичними адресами в пунктах 1 і 2 вихідних даних.


ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

Тема: Сегмент команд й сегмент стеку.

Ціль: Знайомство й вивчення функцій регістрів IP та SP, обчислення фізичної адреси поточної команди, що виконується мікропроцесором, та фізичної адреси верхівки стеку.

Завдання: Ознайомитися й вивчити функції регістрів IP та SP, навчитися обчислювати фізичну адреси поточної команди, що виконується мікропроцесором, та фізичну адреси верхівки стеку.

Результати: Звіт з лабораторної роботи з виконаним завданням.

Висновки: На підставі аналізу результатів зробити висновок про необхідність використання стеку й регістрів IP та SP в ЕОМ.

Звіт з лабораторної роботи повинний включати тему, мету, завдання (теоретична частина), результати виконання роботи, літературу.

Теоретичні відомості

Команда, що виконується мікропроцесором в даний момент часу називається поточною командою. Поточна команда виконується в поточному сегменті. Поточним сегментом для Intel 8086 завжди є сегмент команд (коду), логічна адреса якого зберігається в сегментному регістрі CS. Фізична адреса поточного сегмента обчислюється за формулою:

16-бітний регістр IP вказує на зсув поточної команди, що виконується в командному сегменті відносно початку цього сегмента. Для визначення фізичної адреси поточної команди необхідно додати до фізичної адреси поточного сегмента значення зсуву команди із регістра IP. Слід пам’ятати, що зсув не може перевищувати значення 65536, тобто бути більше розміру сегмента:

Таким чином, фізична адреса поточної команди, що виконується мікропроцесором, обчислюється за формулою:

Стек (стековий сегмент, сегмент стеку) – це сховище даних, робота з яким ведеться за наступним принципом: елемент, записаний до стеку останнім, зчитується з нього першим. Цей принцип називається LIFO – Last Input First Output. У ПК для такого сховища можна відвести будь-яку область пам'яті, але до неї висуваються дві вимоги: її розмір не повинний перевищувати 64 КБайт і її початкова адреса повинна бути кратною 16. Іншими словами, ця область повинна бути сегментом оперативної пам'яті. Логічна адреса початку сегмента стека зберігається в сегментному регістрі SS:

В ПК прийнято заповнювати стек знизу нагору: перший елемент записується в самий кінець області стека (в осередок області з найбільшою адресою), наступний елемент записується "над" ним і т.д. При читанні ж зі стека першим завжди зчитується самий верхній елемент.

Верхівкою стека називається покажчик на першу вільну комірку стека після останньої заповненої, тобто верхівка стека – це адреса першої вільної комірки стека після останньої заповненої.

Тому виходить, що низ стека фіксований (це останній осередок області стека), а от верхівка стека увесь час зсувається. Для того щоб знати поточне положення цієї верхівки, використовується ще один сегментний регістр – SP (Stack Pointer – покажчик стека). Тому фізична адреса верхівки стека задається парою сегментних регістрів SS:SP.

Елементи стека можуть мати будь-який розмір; це можуть бути байти, слова, подвійні слова і т.д. Однак наявні в ПК команди запису до стека і зчитування з нього працюють тільки зі словами. Тому звичайно вважають, що елементи стека мають розмір слова, тобто 2 Байт.

Варто розрізняти терміни "сегмент стека" і "стек (вміст стека)": якщо перший термін означає область пам'яті, яку потенційно можуть зайняти дані стека, то другий термін позначає сукупність тих даних, що в поточний момент зберігаються в стеці, тобто сукупність байт від адреси з SP до кінця сегмента стека. Причому всі дані, розташовані "вище" адреси з SP, вважаються не стосовними до стеку.

Для обчислення фізичної адреси верхівки стека необхідно скласти фізичну адресу сегмента стека зі зсувом верхівки стека відносно початку стекового сегмента. Таким чином, фізична адреса верхівки стека обчислюється за формулою:

.

Вихідні дані до роботи

1) записати дату народження студента в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

2) записати дату народження матері в наступному вигляді:

ЧЧ (число) ММ (місяць)

РРРР (рік народження).

Індивідуальне завдання

1) у пунктах 1 і 2 вихідних даних числа (ЧЧММ і РРРР) перевести до 16-ної системи счислення.

2) у пункті 1 вихідних даних числа є: більше – логічною адресою сегмента коду (значення в CS), менше – зсувом покажчика команд щодо сегмента коду (значення в IP).

3) визначити фізичну адресу поточної команди, що виконується процесором у даний момент часу.

4) у пункті 2 вихідних даних числа є: більше – логічною адресою сегмента стека (значення в SS), менше – зсувом покажчика стека щодо сегмента стека (значення в SP).

5) визначити фізичну адресу верхівки стека.


ЛІТЕРАТУРА

  1.  В.Е. Ходаков, Н.В. Пилипенко, Н.А. Соколова/Под ред. В.Е. Ходакова Введение в компьютерные науки: учебное пособие. – Херсон: Издательство ХГТУ. – 2004. – 610с.
  2.  Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства PC. – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 1999. – 800 с.: ил.
  3.  Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC/Под общей редакцией Ю.В. Новикова. Практ. пособие – М.: ЭКОМ, 1997. – 224 с.: ил.
  4.  Жданович В.М., Вирковский В.А., Лобанов Б.М. и др. Технические средства ЭВМ. Устройства ввода-вывода: Справ. пособие – Минск: Вышейшая школа, 1991. – 269 с.: ил.
  5.  Мячев А.А., Степанов В.Н. Персональные ЭВМ и микроЭВМ. Основы организации: Справочник/ Под ред. А.А. Мячева. – М.: Радио и связь, 1991. – 320 с.: ил.
  6.  Алишов Н.И., Нестеренко Н.В., Новиков Б.В. и др. Справочник по персональным ЭВМ. Под ред. чл.-кор. АН УССР Б.Н. Малиновского. – К.: Тэхника, 1990. – 384 с.
  7.  Иванов Е.Л. и др. Периферийные устройства ЭВМ и систем: Учеб. пособие для втузов по спец. „ЭВМ” /Е.Л. Иванов, И.М. Степанов, К.С. Хомяков. – М.: Высш. шк., 1987. – 319 с.: ил.
  8.  Нортон П. Программно-аппаратная организация ІВМ РС. – М.: Радио и связь, 1991.
  9.  Столлингс Вильям. Структурная организация и архитектура компьютерных систем, 5-е изд.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом „Вильямс”, 2002. – 896 с.: ил.





 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62566. Мандрівка з Хлоп’ятком-Здоров’ятком до королівства Здоров’я 30.63 KB
  Мета: поглибити знання дітей про здоров’я дати поняття про те що від здоров’я кожного залежить майбутнє нації всієї України. Виховувати хороші звички які допоможуть зміцнити здоров’я прищеплювати інтерес до занять фізкультурою і спортом.
62571. ПОНЯТИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА 35.26 KB
  Цель уроков: сформировать у учащихся представление о профессиональной деятельности разделении и специализации труда; ознакомить с понятиями предмет и средства труда орудия производства с составляющими технологического процесса; дать понятие товара...