Архитектура ЭВМ и язык ассемблера
Программа для подготовки к экзамену. III поток.
- Понятие архитектуры ЭВМ. Требования быстродействия, надежности и ограниченной стоимости при построении ЭВМ.
- Схема устройства ЭВМ: ЦП, ОП, внешние устройства. Назначение устройств.
- ЦП. Понятия машинной операции, машинной команды, системы команд процессора.
- ОП. Понятия ячейки ОП, адреса ячейки, объема ОП, машинного слова.
- Виды внешних устройств: внешняя память, устройства ввода-вывода. Отличия внешней памяти от ОП. Шина. Модели архитектуры ЭВМ с одной шиной, с несколькими шинами. Каналы ввода-вывода.
- Представление чисел в ЭВМ: числа без знака, со знаком. Сложение и вычитание знаковых/беззнаковых чисел. Арифметические флаги, определение значения флагов.
- Представление вещественных чисел с плавающей точкой. Нормализованные числа, диапазон представимости, отсутствие ассоциативности умножения. Алгоритмы выполнения сложения и умножения. Вещественные числа в ПК.
- Принципы Джона фон Неймана.
- Трехадресная учебная машина. Устройство ЦП. Такт работы процессора. Выполнение арифметических команд и команд перехода.
- Двухадресная учебная машина. Преимущества по сравнению с УМ-3. Исключение третьего адреса из команд. Выполнение команд условного перехода, проверка выполнимости условий перехода по значению флагов.
- Учебная машина с переменным форматом команд. Достоинства, недостатки.
- Одноадресная учебная машина. Преимущества по сравнению с УМ-3 и УМ-2. Выполнение арифметических команд.
- Стековая учебная машина. Программирование формул в УМ-С.
- Учебная машина с регистрами. Структура ЦП. Длинные и короткие машинные команды. Преимущества использования регистров.
- Учебная машина с модификацией адресов. Понятие самомодифицирующейся программы. Архитектура машины УМ-М, модификация адресов. Преимущества. Базирование адресов.
- Автоматизация программирования в машинных кодах.
- Архитектура ПК: схема ЦП, регистры ЦП. ОЗУ: байт, слово, двойное слово. Машинные команды, виды операндов. Представление данных: числа, символы.
- Типы предложений языка MASM. Лексемы: идентификаторы, числа, строки. Директивы определения данных. Директивы EQU и =. Константные и адресные выражения.
- Команды языка MASM. Запись операндов. Команды пересылок. Оператор PTR.
- Арифметические команды. Знаковое и беззнаковое расширения чисел.
- Команды перехода. Действие команд перехода. Виды переходов: внутрисегментные и межсегментные, прямые и косвенные. Условные переходы. Команды LOOP, JCXZ.
- Вспомогательные команды ввода-вывода.
- Массивы. Описание, доступ к элементу. Операторы TYPE, LENGTH, SIZE, OFFSET. Правила записи адресных выражений.
- Структуры. Описание типа, значение имени поля. Описание переменной-структуры. Доступ к полю структуры. Работа с массивами структур.
- Битовые команды: логические команды, сдвиги. Связь между арифметическими операциями и битовыми командами. Работа с упакованными данными.
- Записи. Описание типа, значение имени поля. Операторы WIDTH, MASK. Описание переменной, работа с полем записи.
- Абсолютные адреса. Соглашение о сегментных регистрах, префиксы замены сегмента. Структура программы: программные сегменты, директива ASSUME, директива INCLUDE. Работа с сегментными регистрами, оператор SEG.
- Стек в ПК. Описание сегмента стека. Загрузка регистров SS и SP. Команды PUSH и POP. Работа со стеком через регистр BP.
- Процедуры. Описание процедуры. Близкие и дальние процедуры. Команды CALL и RET. Передача параметров в регистрах. Передача параметров в стеке, паскалевские соглашения о передаче параметров. Стандартные входные и выходные действия процедур.
- Строковые команды. Источник и получатель. Флаг DF, команды CLD и STD. Строковые примитивы. Префиксы повторения.
- Макросредства. Условное ассемблирование. Блоки повторения, макросы общего вида: распознавание формальных параметров в теле макроса, списки фактических параметров, виды фактических параметров. Директива LOCAL.
- Многомодульные программы. Описание модуля. Внешние и общие имена. Работа с внешними переменными. Объединение программных сегментов (параметр PUBLIC директивы SEGMENT). Включение ассемблерной процедуры в программу на Turbo Pascal?е.
- Процесс ассемблирования. Таблицы ассемблера. Два прохода ассемблера.
- Структура объектного модуля. Работа компоновщика: объединение сегментов, редактирование внешних связей. Структура загрузочного модуля. Работа загрузчика.
- Понятие динамического связывания. Динамическое связывание в системе Multics. Явное и неявное связывание в Windows.
- Понятие прерывания. Виды прерываний: внутренние и внешние, маскируемые прерывания. Аппаратная и программная реакция на прерывание.
- Конвейер: основная идея, суперскалярная архитектура. Команды перехода: отсрочка ветвления, предсказание ветвления (динамическое и статическое), спекулятивное выполнение. Связь команд по данным: RAW, WAR и WAW.
- Расслоение ОП.
- Кэш-память: принцип локализации, промах КЭШ, когерентность КЭШ и ОП, способы организации кэш-памяти.