Разработка программ преобразования форматов двоичных данных и сортировок в машинных кодах микро-ЭВМ СМ-1800 с помощью эмулятора на ПК

5.  Правила перевода десятичных чисел в шестнадцатеричную систему счисления и обратно.

Для перевода десятичного  числа в шестнадцатеричную систему  его необходимо последовательно  делить на 16 до тех пор, пока не останется  остаток, меньший или равный 15. Число  в шестнадцатеричной системе  записывается как последовательность цифр последнего результата деления  и остатков от деления в обратном порядке.

   Пример. Число перевести в шестнадцатеричную систему счисления.

      

  

Для перевода шестнадцатеричного числа в десятичное необходимо его  записать в виде многочлена, состоящего из произведений цифр числа и соответствующей  степени числа 16, и вычислить по правилам десятичной арифметики:

При переводе удобно пользоваться таблицей степеней числа 16:

Таблица 3. Степени числа 16

n (степень)	0	1	2	3	4	5	6
	1	16	256	4096	65536	1048576	16777216

Пример . Число  перевести в десятичную систему счисления.

1.7 Форматы хранения чисел  с плавающей точкой.

Представление чисел  с плавающей точкой в общем  случае имеет вид:

X = <знак>M*pt,

где М – мантисса числа Х, t – порядок, p – основание ( обычно целая степень числа 2). Мантисса и порядок представляются в системе  счисления с основанием p. Знак числа  совпадает со знаком мантиссы. 
Порядок t может быть положительным или отрицательным целым числом, определяет положение точки в числе Х.

Для представления  порядка применяют смещенный код.

Для перехода к смещенному коду от дополнительного кода необходимо инвертировать знаковый разряд кода.

Особенностью смещенного кода является то , что из [X1]см > [X2]см Þ X1 >X2.

Это упрощает сравнение  чисел со знаком, сводя его к  сравнению представляющих их кодов (чисел без знака). Чтобы сформировать смещенный код числа , сначала выбирается длина битовой комбинации, а затем в порядке счета в обычной двоичной системе последовательно записываются все возможные комбинации, имеющие установленную длину.

Кодовые значения, получаемые при использовании трехразрядных битовых комбинаций, приведены в таблице 4.

 

 

Таблица 4.

Значение	Комбинация   битов
3	111
2	110
1	101
0	100
-1	011
-2	010
-3	001
-4	000

 

Для представления  числа 0 выбирается битовая комбинация 100, с единицей в старшем разряде. Все последующие комбинации с  единицей в старшем разряде будут  представлять числа 1, 2, 3 соответственно. Предыдущие комбинации в обратном направлении  используются для представления чисел -1, -2,-3, -4.

Пример представления  в котором для хранения числа  используется один байт (восьмиразрядный  формат). Способ разделения байта представлен  ниже.

 

Таблица 5

Знак	Смещенный порядок	Модуль мантиссы (двоичный)
7	6..4	3 …0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

1.   Блок-схема алгоритма

Начало

Установка стека по адресу 8000h

Загрузка в аккумулятор  значения по адресу 5002h — второй байт числа, сдвиг аккумулятора влево. Флажок су принимает значение первого разряда байта.

Загрузка в аккумулятор  значения по адресу 5003h - первый байт числа, сдвиг аккумулятора влево. В конец байта помещается значение флажка су, во флажок су записывается первый бит — знак числа.

После двух сдвигов в аккумуляторе получается значение смещенного порядка. Запись его значения в регистр С.

Запись в длинный регистр H,L адреса 7000h для сохранения знака числа, хранящегося в су

Вычитание из аккумулятора 80h (смещение) для определения знака порядка. Если су=0, значит значение в аккумуляторе больше чем 80h, иначе произошёл заём, значит, знак порядка - «-».

Процедура записи в память значения 01h, если су=1 или 00h, если су=0.

Процедура записи в память (7001h) значения 01h, если су=1 или 00h, если су=0.

cy=1 (определение модуля порядка)

А

B

Да

Нет

1

                          2

 

           3

 

 

 

 

4

 

 

 

5

 

 

6 

 

 

7

 

 

8

 

 

 

9

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

A=80h-A - значение аккумулятора меньше 80h

  11         12

A=A-80h - значение аккумулятора больше 80h

Запись значения аккумулятора в память (7002h)

           13

Загрузка в аккумулятор значения второго байта (7002h). Логическое сложение аккумулятора с 80h - добавление старшей единицы к мантиссе.

 

14

Загрузка в аккумулятор значения второго байта (7002h). Логическое сложение аккумулятора с 80h - добавление старшей единицы к мантиссе.

 

15

Запись аккумулятора в ячейку с  адресом 7005h, перезапись ячеек памяти 5000h и 5001h соответственно в ячейки 7004h и 7003h - мантисса

16

Вывод на экран значения ячеек 6001h-6005h - результата работы программы

 

17

Конец

18

 

 

 

3.   Распределение памяти листинг программа

1. Проиллюстрируем, как выполняется получение знака числа и смещенного порядка в блоках 3 и 4. Для этого возьмём числа из примера: 84h и 0Dh. Запишем в аккумулятор число 0Dh:

су
1			0	0	0	0	1	1	0	1

 

После сдвига в аккумуляторе будет  записано число 00011011, а в су 0. Дальше проделаем эти же операции с числом 84h.

 

су
0			1	0	0	0	0	1	0	0

После этих преобразований в су попадёт значение 1, а в конец числа пойдёт 0, хранящийся до этого в су. И в итоге в мы получим смещённый порядок 00010000, записанный в аккумуляторе и знак числа, хранящийся в су.

2. Логическое сложение второго байта числа с 80h, применяемое в 14 блоке, обязательно даст первый разряд =1. Логическое сложение 0 и 1 даёт 1 и логическое сложение 1 и 1 даёт 1. Так что полная двадцатичетырехразрядная мантисса будет записана в трех младших байтах.

3. Блоком №16 на экран выводится следующая  информация:

Знак числа: (значение из ячейки 7000h)

Знак порядка: (значение из ячейки 700lh)

Модуль порядка: (значение из ячейки 7002h)

Мантисса: (значение из ячеек 7005h, 7004h, 7003h).

 

Листинг программы

Адрес16	Данные16	Код Ассемблера	Комментарий
4000 4003   4006   4007   400A   400B   400C   400F   4012   4014   4015   4018 401B   401C   401E 4021 4023     4024   4025   4026   4029 402B   402E 402F   4032   4033 4034   4037   4038   4039   403C 403F 4042 4043 4046 4049     404C 404F   4050 4051   4054 4057   405A 405D   405E 405F   4062 4065   4068 406B 406E 406F 4072 4073   4074 4077   4078   4079 407С	31 00 80 ЗА 02 50   17   ЗА 03 50   17   4F   21 00 70   CD 00 41   FE 80   23   CD 00 41   DA 21 40 79   D6 80   C3 24 40 3E 80 91     23   77   3A 02 50   F6 80 21 05 70   77 3A 01 50   2B   77 3A 00 50   2B   77   01 0B 41   CD 4C 00 21 00 70 7E CD 61 00 CD 49 00 01 18 41     CD 4C 00 23   7E CD 61 00   CD 49 00 01 27 41   CD 4C 00 23   7E CD 61 00   CD 49 00 01 37 41   CD 4C 00 21 05 70 7E CD 61 00 2B 7E   CD 61 00 2B   7E   CD 61 00 C3 80 00	LXI SP, 8000h LDA 5002h   RAL   LDA 5003h   RAL   MOV C,A   LXI H,7000h   CALL 4100h   CPI 80h   INX H   CALL 4100h   JC 4021h MOV A,C   SUI 80h   JMP 4024h MVI A,80h SUB C     INX H   MOV M,A   LDA 5002h   ORI 80h LXI H,7005   MOV M,A LDA 5001h   DCX H   MOV M,A LDA 5000h   DCX H   MOV M,A   LXI B,410Bh   CALL 4Ch LXI H,7000h MOV A,M CALL 61h CALL 49h LXI B,4118h     CALL 4Ch INX H   MOV A,M CALL 61h   CALL 49h LXI B,4127h   CALL 4Ch INX H   MOV A,M CALL 61h   CALL 49h LXI B,4137h   CALL 4Ch LXI H,7005h MOV A,M CALL 61h DCX H MOV A,M   CALL 61h DCX H   MOV A,M   CALL 61h JMP 80h	Создание стека с адреса 8000h Загрузка в аккумулятор числа  из адреса 5002h Сдвиг аккумулятора влево для сохранения в су значения первого бита Загрузка в аккумулятор числа  из адреса 5003h Сдвиг аккумулятора влево для сохранения знака числа и смещенного порядка Сохранение смещённого порядка  в регистре С Присваивание H,L значения 7000h - адрес для сохранения Вызов подпрограммы для сохранения в ячейке 7000h знака числа - 00-«+» или 01-«-» Вычитание из аккумулятора 80h для определения знака порядка Увеличение H,L на единицу. Новое значение адреса для сохранения - 7001h Вызов подпрограммы для сохранения знака порядка Прыжок по адресу 402lh, если су=1 Запись регистра С (смещенный порядок) в аккумулятор Вычитание из аккумулятора 80h - определение модуля порядка Безусловный переход по адресу 4024h Запись в аккумулятор 80h Вычитание из 80h значения смещенного порядка - получение модуля порядка, если он меньше величины смещения Увеличение H,L на 1. Новый адрес для сохранения - 7002h Запись значения модуля порядка  в ячейку с адресом 7002h Загрузка в аккумулятор второго  байта числа Добавление старшей единицы  к мантиссе Установление адреса 7005h для сохранения старшего байта мантиссы Сохранение в памяти Загрузка третьего байта числа - второго байта мантиссы в аккумулятор Установка нового значения адреса для  сохранения - 7004h Сохранения второго байта мантиссы Загрузка в аккумулятор младшего байта мантиссы Установка нового значения адреса для  сохранения Сохранение младшего байта мантиссы в памяти Загрузка в В,С адреса, начиная с которого располагается текст: «Znak chisla:» Вывод текста на экран Адрес, откуда берется знак числа Загрузка в аккумулятор знака  числа Печать двух чисел из аккумулятора на экране Перевод курсора на новую строку Загрузка в В,С адреса, начиная с которого располагается текст: «Znak poryadka:»  Вывод текста на экран Получение адреса, в котором содержится знак порядка Загрузка в аккумулятор знака  порядка Печать двух чисел из аккумулятора на экране Перевод курсора на новую строку Загрузка в В,С адреса, начиная  с которого располагается текст: «Modul poryadka:» Вывод текста на экран Получение адреса, в котором содержится модуль порядка Загрузка в аккумулятор модуля порядка Печать двух чисел из аккумулятора на экране Перевод курсора на новую строку Загрузка в В,С адреса, начиная  с которого располагается текст: «Mantissa:» Вывод текста на экран Получение адреса старшего байта мантиссы Запись этого значения в аккумулятор Вывод двух чисел из аккумулятора на экран Получение адреса второго байта  мантиссы Запись второго байта мантиссы в аккумулятор Вывод двух чисел из аккумулятора на экран Получение адреса младшего байта мантиссы Запись второго байта мантиссы в аккумулятор Вывод двух чисел из аккумулятора на экран Завершение программы безусловным  переходом по адресу 80h

 

 

Расположение подпрограммы и вспомогательного текста:

Адрес16	Данные16	Код Ассемблера	Комментарий
4100 4103 4105 4108 410A   410B - 4140	DA 08 41 36 00 C3 0A 41 36 01 C9	JC 4108h MVI M,00h JMP 410Ah MVI M,01h RET	Прыжок по адресу 4108h, если су=1 Запись в память 00, если су=0 Загрузка в  числа из адреса 5002h Запись в память 01, если су=1 Возврат в основную программу   Размещение данных, которые используются как вспомогательный текст

 

4.   Результата тестирования программы

Константы16	Результат работы программы
32 E0 0C 84	ZNAK CHISLA:01 ZNAK PORYADKA:01 MODUL PORYADKA:78 MANTISSA:8CE032

 

 

 

3. ОПИСАНИЕ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Ввиду невозможности предоставления оригинальной машины СМ-1800 каждому  студенту, был предложен программный  продукт эмулирующие работу этой машины, как средство решения практических задач по изучаемому курсу. Эмулятор СМ-1800 разработчика Смирнова.

Программный продукт "Эмулятор СМ-1800" Смирнова позволяет полностью эмулировать  работу микроЭВМ СМ-1800 на персональном компьютере класса IBM PC. Внешний вид программы выполнен в стиле оригинальной микроЭВМ СМ-1800; панели эмулятора на экране схожи по внешнему виду с передними панелями соответствующих устройств СМ-1800. Это позволяет перейти от работы на оригинальной СМ-1800 к работе с эмулятором без дополнительного обучения. Сразу после запуска на экране появляются четыре основных окна: видеотерминал алфавитно-цифровой (ВТА 2000-30), пульт контроля и управления (ПКУ), клавиатура и главное меню. По умолчанию все окна привязаны друг к другу, перемещение по экрану всех трех окон происходит одновременно при перетаскивании окна главного меню. Однако, используя подменю "Конфигурация", возможно отключить привязку отдельных окон на экране. Здесь же пункт "Настройки" позволяет произвести дополнительную настройку эмулятора. Помимо "Конфигурация" имеется ещё множество подменю, целью их служит - сделать работу пользователя максимально удобной.