 |
Федеральное агентство связи. Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего. Профессионального образования
|
|
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего
профессионального образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ
УТВЕРЖДАЮ:
Зам. директора по УВР
____________ /Логвинов А. В. /
«13___»__05_____2014 г.
Курс лекций
По дисциплине МДК 01. 01 «Системное программирование»
Специальность: 09. 02. 03 – «Программирование в компьютерных системах»
Курс 3, семестр 6
Рассмотрено за заседании П(Ц)К
«Информационных систем и технологий»
Протокол №__10 от «_13_»___05____2014 г.
Председатель П(Ц)К_____________Шомас Е. А.
Разработал преподаватель Кукарская Л. П.
Самара
Содержание
Раздел 1 Основные понятия и структура процессора…………………. 3
1. Тема 1. 1 Основные понятия и определения………………………....... 3
2. Тема 1. 2 Принцип программного управления……………………...... 6
3. Тема 1. 3 Формы представления чисел в ЭВМ……………………….. 9
4. Тема1. 4 Выполнение арифметических операций в ЭВМ……………14
5. Тема 1. 5 Структура микропроцессора Intel …………………………. 17
6. Тема 1. 6 Сегментация и адресация……………………………………. 20
7. Тема 1. 7 Регистры микропроцессора………………………………….. 23
Раздел 2 Основы программирования на ассемблере…………………. 27
8. Тема 2. 1 Основы автоматизации вычислительного процесса…….. 27
9. Тема 2. 2 Режимы адресации памяти…………………………………38
10. Тема 2. 3 Основные команды простых программ на Ассемблере…46
11. Тема 2. 4Арифметические команды………………………………….. 52
|
|
|
12. Тема 2. 5 Команды передачи управления……………………………. 64
13. Тема2. 6 Команды прерывания……………………………………….. 78
14. Тема2. 7 Команды обработки строк……………………………………82
Раздел 3. Ассемблеры………………………………………………………. 88
15. Тема3. 1 Программа Ассемблер……………………………………….. 88
16. Тема3. 2 Язык Ассемблер………………………………………………. 91
17. Тема3. 3 Основы 32-битного программирования в Windows………. 96
18. Тема 3. 4 API функции………………………………………………….. 98
19. Тема 3. 5 Версии ассемблеров………………………………………….. 101
20. Тема 3. 6 Среды разработки……………………………………………. 105
Литература……………………………………………………………………110
Раздел 1 Основные понятия и структура процессора.
Тема 1. 1 Основные понятия и определения
1. Программы и программное обеспечение
2. Системное программирование
3. Прцессор, МП, МПС и МПК
4. Структура МПС
1. Программа— это данные, предназначенные для управления конкретными
компонентами системы обработки информации (СОИ) в целях реализации
определенного алгоритма.
Программное обеспечение (ПО)— совокупность программ СОИ и программных
документов, необходимых для их эксплуатации
2. Системная программа — программа, предназначенная для поддержания
работоспособности СОИ или повышения эффективности ее использования.
Прикладная программа— программа, предназначенная для решения задачи
или класса задач в определенной области применения СОИ.
В соответствии с терминологией, системное программирование — это процесс
разработки системных программ (в том числе, управляющих и обслуживающих).
С другой стороны, система — единое целое, состоящее из множества
компонентов и множества связей между ними. Тогда системное
|
|
|
программирование — это разработка программ сложной структуры.
Эти два определения не противоречат друг другу, так как разработка
программ сложной структуры ведется именно для обеспечения
работоспособности или повышения эффективности СОИ.
Подразделение ПО на системное и прикладное является до некоторой степени
устаревшим. Сегодняшнее деление предусматривает по меньшей мере три
градации ПО:
- Системное
- Промежуточное
- Прикладное
4. Структура МПС
Практически всегда структура МПС является магистрально-модульной. В такой структуре имеется группа магистралей (шин), к которым подключаются различные модули (блоки), обменивающиеся между собой информацией поочередно, в режиме разделения времени.
Термин " шины" относится к совокупности цепей (линий), число которых определяет разрядность шины.
Типична 3-шинная структура МПС с шинами адресов ША, данных ШД и управления ШУ. Наряду с русскими терминами применяются английские АВ (Address Bus), DB (Data Bus) и СВ (Control Bus).
Структура МПС с простым МП от Intel, который имеет мультиплексируемую шину адресов/данных.
После передачи младшего байта адреса шина AD7-0 отдается для передачи данных. Эти передачи двунаправлены, направление задается сигналом RD.. При активном состоянии сигнала чтения RD (Read) данные передаются справа налево, при пассивном - в обратном направлении. К шине данных подключены информационные выводы всех модулей МПС.
Микропроцессор МП. Выполняя программу, МП обрабатывает команду за командой. Команда задает выполняемую операцию и содержит сведения об участвующих в ней операндах. После приема команды происходит ее расшифровка и выполнение, в ходе которого МП получает необходимые данные из памяти или внешних устройств. Ячейки памяти и внешние устройства (порты) имеют номера, называемые адресами, которыми они обозначаются в программе.
Генератор Г задает МП тактовые импульсы. По каждому МП выполняет команду.
Однонаправленная адресная шина ША. По ней МП посылает адреса, определяя объект, с которым будет обмен.
Ддвунаправленная шина данных ШД. По ней МП обменивается данными с модулями (блоками) системы.
Шина управления ШУ. По ней идет обмен управляющей информацией.
|
|
|
Постоянное запоминающее устройство - ПЗУ (ROM – Read Only Memory) хранит фиксированные программы и данные, оно является энергонезависимым и при выключении питания информацию не теряет.
Оперативное запоминающее устройство - ОЗУ (RAM - Random Access Memory) хранит оперативные данные (изменяемые программы, промежуточные результаты вычислений и др. ), является энергозависимым и теряет информацию при выключении питания. Для приведения системы в работоспособное состояние после включения питания ОЗУ следует загрузить необходимой информацией.
Интерфейс управления ИУ. Осуществляет взаимодействие с устройствами ввода-вывода (УВВ) или внешними устройствами (ВУ) - техническими средствами для передачи данных извне в МП или память либо из МП или памяти во внешнюю среду. Для подключения ВУ необходимо привести их сигналы, форматы слов, скорость передачи и т. п. к стандартному виду, воспринимаемому данным МП. Это выполняется специальными блоками, называемыми адаптерами (интерфейсными блоками ввода-вывода). Интерфейсом называют совокупность аппаратных и программных средств, унифицирующих процессы обмена между модулями системы.
Кроме обозначенных блоков, в состав систем входят обычно и более сложные, чем адаптеры, блоки управления внешними устройствами - контроллеры. К их числу относятся контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, клавиатуры, дисплея, дисковой памяти и т. д.
Контроллеры прерываний обеспечивают обмен с внешними устройствами в режиме прерывания (временной остановки) выполняемой программы для обслуживания запроса от внешнего устройства.
Контроллеры прямого доступа к памяти обслуживают режим прямой связи между внешними устройствами и памятью без участия МП. При управлении обменом со стороны МП пересылка данных между внешними устройствами и памятью происходит в два этапа — сначала данные принимаются МПом, а затем выдаются им на приемник данных. В режиме прямого доступа к памяти МП отключается от шин системы и передает управление ими контроллеру прямого доступа, а передачи данных осуществляются в один этап — непосредственно от источника к приемнику.
|
|
|
В состав МПС часто входят также программируемые таймеры, формирующие различные сигналы (интервалы, последовательности импульсов и т. д. ) для проведения операций, связанных со временем.
В современных МП системах используются наборы микросхем (Chip sets), которые соединяют компонеты:
Северный мост для связи МП с памятью.
Южный мост для ввода-вывода.
4. 1. Суперскалярная архитектура. Для того чтобы пояснить этот термин, поясним
вначале термин- конвейеризация вычислений. Конвейер специальное устройство, реализующее такой метод обработки команд внутри МП, при котором исполнение команд разбивается на несколько этапов. i486 имеет пятиступенчатый конвейер.
Соответствующие пять этапов включают:
-выборку команд из кэш памяти или из оперативной памяти;
-декодирование команд;
-генерацию адреса, при которой определяются адреса операндов в памяти;
-выполнение операции с помощью АЛУ;
- запись результата.
Таким образом, на стадии выполнения каждая машинная команда разбивается на более элементарные операции. Очередная команда после её выборки попадает в блок декодирования. Таким образом, блок выборки свободен и может выбрать следующую команду. В результате на конвейере могут находиться в различной стадии выполнения пять команд. Скорость вычисления в результате существенно возрастает. Микропроцессоры, имеющие один конвейер называются склярными. Pentium имеет два конвейера, а Pentium Pro-три, поэтому эти микропроцессоры называются суперсклярными.
|
|
|
