Процессор выполняет команды алгоритма записанные на каком языке
Базовую систему команд микропроцессора можно условно разделить на несколько групп по функциональному назначению:
Кроме базовой системы команд микропроцессора существуют также команды расширений:
- X87 – расширение, содержащее команды математического сопроцессора (работа с вещественными числами)
- MMX – расширение, содержащее команды для кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных;
- SSE – расширение включает в себя набор инструкций, который производит операции со скалярными и упакованными типами данных;
- SSE2 – модификация SSE, содержит инструкции для потоковой обработки целочисленных данных, что делает это расширение более предпочтительным для целочисленных вычислений, нежели использование набора инструкций MMX, появившегося гораздо раньше;
- SSE3, SSE4 – содержат дополнительные инструкции расширения SSE.
В таблице команд приняты следующие обозначения:
r – регистр
m – ячейка памяти
c – константа
8, 16, 32 – размер в битах
На все базовые команды процессора накладываются следующие ограничения:
- Нельзя в одной команде оперировать двумя областями памяти одновременно. Если такая необходимость возникает, то нужно использовать в качестве промежуточного буфера любой доступный в данный момент регистр общего назначения.
- Нельзя оперировать сегментным регистром и значением непосредственно из памяти. Поэтому для выполнения такой операции нужно использовать промежуточный объект. Это может быть регистр общего назначения или стек.
- Нельзя оперировать двумя сегментными регистрами. Это объясняется тем, что в системе команд нет соответствующего кода операции. Но необходимость в таком действии часто возникает. Выполнить такую пересылку можно, используя в качестве промежуточных регистры общего назначения. Например,
Команды передачи данных
Основной командой передачи данных является команда MOV , осуществляющая операцию присваивания:
Команда MOV присваивает значению операнда приемника значение операнда источника. В качестве приемника могут выступать регистр общего назначения, сегментный регистр или ячейка памяти, в качестве источника могут выступать константа, регистр общего назначения, сегментный регистр или ячейка памяти. Оба операнда должны быть одного размера.
Команды передачи данных представлены в таблице.
Команды установки единичного бита
Проверяют условие состояния битов регистра EFLAGS и, если условие выполняется, то младший бит операнда устанавливается в 1, в противном случае в 0. Анализ битов производится аналогично условным переходам.
Команды работы со стеком
Команды ввода-вывода
Команды целочисленной арифметики
Особого внимания среди рассмотренных команд целочисленной арифметики заслуживает команда CMP , которая вычитает второй операнд из первого и не сохраняет результат, а устанавливает биты OF, SF, ZF, AF, PF, CF регистра признаков EFLAGS в соответствии с результатом. Команда CMP чаще всего предшествует командам знакового или беззнакового условных переходов.
Логические команды
Выполнение логических операций описано здесь
Сдвиговые команды
Выполнение сдвиговых операций в языке Си рассмотрено здесь .
Команды циклического сдвига выполняются в соответствии со схемой
Команды коррекции двично-десятичных чисел
Команды коррекции двоично-десятичных чисел не имеют операндов и используют операнд по умолчанию, хранящийся в регистре AX (паре регистров AH:AL ).
Команды преобразования типов
Команды преобразования типов предназначены для корректного изменения размера операнда, заданного неявно в регистре-аккумуляторе ( EAX , AX , AL ). Непосредственно после аббревиатуры команды операнд не указывается.
Команды управления флагами
Команды управления флагами предназначены для сброса или установки соответствующего бита регистра признаков EFLAGS . Команды управления флагами не имеют операндов.
Команды прерываний
Команды передачи управления
Команды обращения к процедуре (функции)
Команды поддержки языков высокого уровня
Команды организации циклов — используют регистр ECX по умолчанию в качестве счетчика числа повторений цикла. Каждый раз при выполнении команды LOOPсс значение регистра ECX уменьшается на 1, а затем сравнивается с 0. Если ECX =0 , выполнение цикла заканчивается, и продолжает выполняться код программы, записанный после команды LOOPcc . Если ECX содержит ненулевое значение, то осуществляется переход по адресу операнда команды LOOPcc .
Команды условных переходов — проверяют состояние одного или нескольких битов регистра признаков и при выполнении условия осуществляют передачу программного управления в другую точку кода, задаваемую операндом. Указанный класс команд не запоминает информацию для возврата. Операнд определяет адрес команды, которой должно быть передано управление.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Тесты для оценки качества подготовки выпускников основной школы по информатике
Нурахметова Торгын Талгатовна
учитель информатики
КГ У « Жалаулинская СШ »
с. Ивановка
Актогай ский район
Павлодарская область
Пояснительная записка
Представлено 6 вариантов итоговых тестов по оценке качества подготовки выпускников основной школы. Каждый вариант содержит по 24 вопроса, с помощью которых учитель может проверить качество усвоения пройденного материала. К каждому вопросу предлагаются 4 варианта ответа, из которых следует выбрать правильный. Вопросы подобраны таким образом, чтобы можно было определить качество подготовки учащихся по всем темам курса информатики, включенным в обязательный минимум содержания образования. Количество вопросов в каждом варианте может варьироваться. Главное, чтобы каждый вариант итоговой проверки полностью охватывал весь теоретический и практический материал курса, включенный в обязательный минимум содержания.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Практическая работа №12
Тема: Компьютер-исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера
- образовательные: познакомить с исполнителями алгоритма, с программным принципом работы компьютера.
- развивающая: развивать информационные знания учащихся
- воспитательная: развитие познавательного интереса, логического мышления
Теоретические сведения к практической работе
Алгоритм – последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд.
Исполнителем алгоритма может быть человек или автоматическое устройство – компьютеры, роботы, станки, спутники, сложная бытовая техника и даже детские игрушки. Каждый алгоритм создается в расчете на вполне конкретного исполнителя.
Компьютер, как исполнитель, любую работу выполняет по программе. Программы пишут люди, а компьютер формально их выполняет.
Разработчики систем искусственного интеллекта пытаются научить машину, подобно человеку, самостоятельно строить программу своих действий, исходя из условия задачи.
Ставится цель превращения компьютера из формального исполнителя в интеллектуального исполнителя.
Работа обоих исполнителей состоит из четырёх блоков, но формальный исполнитель работает по уже готовой программе, а интеллектуальный – сам составляет программу и получает результат.
Информация для компьютера - данные , представленные в форме, приемлемой для её передачи и обработки на компьютере.
Для работы с данными компьютеру необходимы инструкции ( команды , правила действия). Команды формируются в перечень команд.
Первый компьютер, в котором были полностью реализованы эти принципы, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом. Изменяется элементная база, компьютеры становятся все более и более мощными, но до сих пор большинство из них соответствуют тем принципам, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман.
Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков:
- арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;
- устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;
- запоминающее устройство, или память, для хранения программ и данных;
- внешние устройства для ввода-вывода информации.
В современных компьютерах это:
- память (запоминающее устройство — ЗУ), состоящая из перенумерованных ячеек;
- процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
Эти устройства соединены между собой каналами связи, по которым передается информация.
Функции памяти: - прием информации из других устройств; - запоминание информации; - выдача информации по запросу в другие устройства машины.
Функции процессора: - обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; - программное управление работой устройств компьютера.
Компьютер является универсальным исполнителем по обработке информации. Значит, для него, как для любого исполнителя, существует определённая система команд (СКИ). Такая система команд для компьютера называется языком машинных команд (ЯМК)
Программа для компьютера – это алгоритм, разработанный на ЯМК. Или, Программа управления компьютером – это последовательность команд ЯМК, где каждая команда – директива для процессора на выполнение определённого действия.
Рассмотрим этапы выполнения программы.
Согласно принципам Джона фон Неймана, программа во время её исполнения и данные, которые она обрабатывает, находятся в оперативной памяти (принцип хранимой в памяти программы). Процессор исполняет программу начиная с первой команды и заканчивая последней.
- Какое основное свойство оперативной памяти? ( энергозависимость, работает с данными, активными в текущий момент времени)
Какие есть особенности в восприятии информации человеком и компьютером? ( человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, в виде знаков и сигналов, а компьютер воспринимает информацию в виде цифр (0 и 1).)
- Как сделать так, чтобы программа, написанная человеком, была понятна компьютеру? (нужен способ перевода)
Для компьютера вся информация должна быть представлена в двоичных кодах, т.е. необходим способ перевода. Такой способ перевода называется трансляцией , а выполняет это транслятор.
Вывод: Устройством, которое обрабатывает информацию в компьютере, является процессор, следовательно, алгоритм должен использовать систему команд процессора, или другими словами записан на машинном языке, представляющем собой последовательности нулей и единиц
Сначала программисты, работавшие на компьютерах первого поколения (50-е – 60-е г.), составляли программы на ЯМК (в двоичных кодах), но это довольно сложная работа, поэтому для облегчения программирования были созданы языки программирования высокого уровня (ЯПВУ) - это искусственно созданные языки с несколькими десятками слов (операторов) и строгими правилами синтаксиса. Составление программ на ЯПВУ намного проще. Примеры ЯПВУ: Фортран, Паскаль, Бейсик, Си и др.
Для того чтобы процессор мог выполнить программу, написанную на языке программирования, она и данные с которыми она работает должны быть загружены в оперативную память. Программа написана и загружена в оперативную память и для того чтобы процессор ее выполнил в оперативной памяти, должна быть еще и программа переводчик (транслятор), который переводит программу с языка высокого уровня на язык машинных команд
Таким образом, цепочка событий от составления программы на ЯПВУ до получения результатов решения задачи выглядит так
Человек всегда должен понимать ограниченность возможность компьютера как исполнителя, необходимость предусмотреть все тонкости команд, поручаемых компьютеру. Человек разрабатывает алгоритм, записывает его на ЯПВУ и анализирует результаты выполнения программы.
Компьютер является формальным исполнителем программ.
Итак, компьютер не может обойтись без программы и исходных данных, подготовить их может только человек.
Поэтому можно говорить, что решение задач компьютером - это формальное исполнение алгоритма (программы), а компьютер является формальным исполнителем.
Компьютер может быть использован для решения самых разнообразных задач, поэтому, исходя из условия задачи, человек решает, каким программным средством пользоваться. Если в состав ПО входят программы, подходящие для решения задач человека, то удобнее ими воспользоваться (текстовый редактор, электронные таблицы, базы данных, презентации).
В случае, если нельзя воспользоваться готовым программным обеспечением, приходится прибегать к программированию (операционные системы, доработка ОС, трансляторы, драйверы, архиваторы, антивирусы).
Принцип программы, хранимой в памяти компьютера, считается важнейшей идеей современной компьютерной архитектуры. Суть идеи заключается в том, что
1) программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;
2) команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.
В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе.
Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией.
Представлено 6 вариантов итоговых тестов по оценке качества знаний студентов за 2 семестр. Каждый вариант содержит по 24 вопроса, с помощью которых можно проверить качество усвоения пройденного материала. К каждому вопросу предлагаются 4 варианта ответа, из которых следует выбрать правильный. Количество вопросов в каждом варианте может варьироваться. Главное, чтобы каждый вариант итоговой проверки полностью охватывал весь теоретический и практический материал курса, включенный в обязательный минимум содержания.
Вложение | Размер |
---|---|
itogovyy_test_po_informatike_2_semestr.doc | 315.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Тесты для оценки качества подготовки по информатике за 2 семестр
Представлено 6 вариантов итоговых тестов по оценке качества знаний студентов за 2 семестр. Каждый вариант содержит по 24 вопроса, с помощью которых можно проверить качество усвоения пройденного материала. К каждому вопросу предлагаются 4 варианта ответа, из которых следует выбрать правильный. Количество вопросов в каждом варианте может варьироваться. Главное, чтобы каждый вариант итоговой проверки полностью охватывал весь теоретический и практический материал курса, включенный в обязательный минимум содержания.
Время выполнения теста: 45 мин.
Тесты составлены на основе «Обязательного минимума содержания образования по информатике»
Таблица соответствия номеров вопросов темам курса
1. Информация и информационные процессы
Представление о развитии ВТ и становлении информационного общества
2. Представление информации
Знание единиц измерения количества информации
Умение определять количество информации
Умение записывать десятичные числа в двоичной системе счисления
Знание основных устройств компьютера и их функций
Знание правил техники безопасности, технической эксплуатации, сохранности информации и защиты ее от вирусов при работе на компьютере
Знание, что такое файл и файловая система
4. Моделирование и формализация
Представление о процессе моделирования и решение задач на компьютере
5. Алгоритмы и исполнители
Представление об алгоритме, исполнителе, системе команд исполнителя
Знание основных алгоритмических конструкций
Умение формально выполнять алгоритмы
Присваивание и переменная в программировании
6. Информационные технологии
Технологи обработки текста и графики
Представление о возможностях текстовых редакторов
Знание о существовании различных форматов и кодировок текстовых документов
Представление о различных типах графических редакторов и их возможностях
Представление о существовании различных форматов графических файлов
Представление о мультимедиа-технологии
Технология обработки числовой информации
Знание структуры и возможностей электронных таблиц
Умение решать задачи в электронных таблицах
Технология хранения, поиска и сортировки информации
Знание структуры и возможностей баз данных
Умение решать задачи на поиск и сортировку записей
Представление о технических характеристиках модемов и линий связи
Представление об информационных сервисах Интернета
Представление об основах технологии WWW
- Массовое производство персональных компьютеров началось.
- В детской игре «Угадай число» первый участник загадал целое число в промежутке от 1 до 8. Второй участник задает вопросы: «Загаданное число больше числа _?» Какое максимальное количество вопросов при правильной стратегии (интервал чисел в каждом вопросе делится пополам) должен задать второй участник, чтобы отгадать число?
- Как записывается десятичное число 5 в двоичной системе счисления?
- Производительность работы компьютера (быстрота выполнения операций) зависит от.
1) размера экрана дисплея
2) частоты процессора
3) напряжения питания
4) быстроты, нажатия на клавиши
- Какое устройство может оказывать вредное воздействие на здоровье человека?
3) системный блок
1) единица измерения информации
2) программа в оперативной памяти
3) текст, распечатанный на принтере
4) программа или данные на диске
- Модель есть замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает.
1) все стороны данного объекта
2) некоторые стороны данного объекта
3) существенные стороны данного объекта
4) несущественные стороны данного объекта
1)последовательность команд, которую может выполнить исполнитель
2) система команд исполнителя
3) математическая модель
4) информационная модель
- Алгоритмическая структура какого типа изображена на блок-схеме?
1)цикл
2) ветвление
3) подпрограмма
4) линейная
- Какая из последовательностей команд приведет исполнителя Черепашка в первоначальное место и положение?
1) вперед (1 см), направо (90°), вперед (1 см), направо (90°), вперед (1 см), направо (90°)вперед (1 см), направо (90°);
2) вперед (1 см), направо (90°), вперед (1 см),направо (90°), вперед (1 см), направо (90°), вперед (1 см),
3) вперед (1 см), направо (90°), вперед (1 см), направо (90°), вперед (1 см), направо (90°)
4) вперед (1 см), направо (90°), вперед (1 см),направо (90°)
1) значение переменной
3) тип переменной
2) имя переменной
4) тип алгоритма
- Минимальным объектом, используемым в текстовом редакторе, является.
1) слово
2) точка экрана (пиксель)
3) абзац
4) символ (знакоместо)
- Количество различных кодировок букв русского алфавита составляет.
1) одну
2) две (MS-DOS, Windows)
3) три (MS-DOS, Windows, Macintosh)
4) пять (MS-DOS, Windows, Macintosh, КОИ-8, ISO)
- Инструментами в графическом редакторе являются.
1) линия, круг, прямоугольник
2) выделение, копирование, вставка
3) карандаш, кисть, ластик
4) наборы цветов (палитры)
Микропроцессор выполняет программу, которая представляет собой последовательность команд. Каждая команда – это определенное действие, которое выполняет арифметико-логическое устройство.
Внутри АЛУ находятся блоки, каждый из которых может выполнять
одно или несколько действий, какой именно блок будет использоваться – определяется командой. Рассмотрим подробнее, каким образом это происходит.
Многие могут подумать, что сейчас, когда создание программ осуществляется на языках высокого уровня, совсем не обязательно знать, как выполняются отдельные команды в микропроцессоре. Однако, понимания принципов функционирования микропроцессора позволит создавать программы, которые будут максимально раскрывать потенциал современного микропроцессора и станет понятно, почему использование одних конструкций в программе предпочтительно, а других – нежелательно. Основная функция АЛУ – выполнение арифметических операций. На вход арифметико-логического устройства поступают некие числа и команда, которая определяет, какое действие будет производиться с этими числами. Результат, полученный после выполнения этого действия – тоже число – подается на выход.
Данные, с которыми работает АЛУ – операнды и результат – хранятся в одном из блоков
памяти. Работа с памятью – также функция АЛУ. Скорость обмена данными с внешними блоками памяти очень низкая по сравнению со скоростью работы АЛУ. Поэтому внутри МП предусмотрены ячейки памяти – регистры общего назначения, скорость чтения и записи в которые совпадает со скоростью работы АЛУ. В качестве операндов обычно может использовать только данные, которые хранятся во внутренних регистрах МК общего назначения. Результат также будет помещен в один из этих регистров. В команде обычно указано, из какого регистра берутся входные операнды и в какой регистр должен быть записан результат. Для работы с данными АЛУ сначала копирует данные из памяти в регистры, для чего предусмотрены отдельные команды.Все данные, необходимые для работы в ближайшее время, должны быть скопированы из памяти в регистры. А если получен результат, который не будет использоваться в ближайшее время, он может быть скопирован в память. Этот алгоритм позволяет существенно ускорить работу процессора. Хранить все данные в регистрах невозможно, т.к. объем регистров значительно меньше объема оперативной памяти, т.к. сделать быструю память большого объёма на одном кристалле с АЛУ технологически сложно и дорого.
По функциональному назначению команды можно разделить на четыре группы: команды
пересылки данных, арифметические команды, логические команды и команды переходов.
Команды пересылки данных осуществляют загрузку данных из памяти во внутренние регистры процессора, сохранение в памяти содержимого регистров, копирование данных из одной области памяти в другую и обмен данными с устройствами ввода-вывода
Группа арифметических команд реализует большинство арифметических операций –сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень и другие. Операции над числами с фиксированной запятой (т.е. целыми числами) и над числами с плавающей запятой осуществляются разными командами, т.к. внутри АЛУ эти операции будут выполняться в разных блоках. Также к арифметическим командам относят команду очистка (т.е. запись нулевого значения в некоторый регистр), команды инкремента и декремента – т.е. увеличения или уменьшения значения на 1 и команда сравнения. Команда сравнения в результате выдает 0, если число отрицательно и 1, если число положительно
Логические команды реализуют логические операции – и, или, не, сложение по модулю 2, битовые сдвиги, установку и очистку битов регистра состояния процессора. Команды переходов могут менять порядок выполнения программы. Обычный порядок – это последовательное выполнение команд, одна за другой. В специальном регистре микропроцессора записано значение счетчика команд и при последовательном выполнении значение счетчика каждый раз увеличивается на 1
Но в некоторых случаях необходимо начать выполнять команды, которые записаны в другом месте программы. Для этого применяются команды перехода – в них указано новое значение счетчика команда, т.е. номер команды, которая должна будет выполняться на следующем такте
Читайте также: