Tietokoneen toiminta, Syksy 2004, Harjoitus 1, (2.11-5.11.2004)

1. Korkean tason kieli vs. symbolinen konekieli. Oletetaan, että meillä on korkean tason kielellä (C, Java, Pascal) tehty ohjelma Simple, joka on käännetty TTK-91 koneen konekielelle.

   Missä fyysisesti erilaisissa tietokoneen komponenteissa ohjelman Simple muuttujan X arvo voi sijaita (TTK-91 koneessa) ohjelman suoritettaessa? Anna kaksi vaihtoehtoa. Perustele vastauksesi.

   Anna seuraaviin kysymyksiin vastaukset TTK-91 koneen osalta erikseen kullekin em. kahdelle vaihtoehdolle.

   1. Millä konekäskyillä X:n arvon voi tulostaa?
   2. Millä konekäskyillä X:n osoitteen voi tulostaa?
   3. Millä konekäskyillä X:n arvoksi asetetaan luku 65?
   4. Millä konekäskyillä X:n osoitteeksi asetetaan luku 211?
   5. Millä konekäskyillä X:n arvo voidaan tallettaa muistiin muuttujan Y arvoksi?
      
   
   
2. Korkean tason kieli vs. symbolinen konekielen käskyt. Minkälaisen korkean tason kielen ohjelmakohdan toteuttamiseen voitaisiin käyttää TTK-91 koneen (pseudo)konekäskyä
   1. SUB
   2. MOD
   3. OR
   4. XOR
   5. COMP
   6. JUMP
   7. JNGRE
   8. DC
   Anna esimerkki kustakin tapauksesta.
   Miten pseudokonekäskyt eroavat tavallista konekäskyistä?

3. [2 htp] Opettele käyttämään Titokone simulaattoria. Katso ohjeita Tito kotisivulta http://www.cs.helsinki.fi/teemu.kerola/tito/ kohdassa Kirjallisuutta ja muita viitteitä.
   1. Lue asennusohje ja asenna Titokone Windows tai Linux-järjestelmääsi. Esimerkiksi Windows-järjestelmässä kopio titokone.zip itsellesi sopivaan alihakemistoon (esimerkiksi nimeltään "titokone") ja pura se sinne.
   2. Kopio ttk-91 -esimerkkiohjelmista http://www.cs.helsinki.fi/teemu.kerola/tito/esimerkit ohjelma sum.k91 ja talleta se sopivaan alihakemistoon (esimerkiksi "titokone/ttk91").
   3. Käynnistä Titokone. Esimerkiksi Windows-järjestelmässä tuplaklikkaa titokone.bat tiedostoa alihakemistossasi titokone.
   4. Valitse asetuksista Options/Set language suomen kielinen käyttäliittymä, jollei se ole jo oletusarvoisesti päällä
   5. Laita molemmat käännösasetusoptiot (Asetukset/Muuta käännösasetuksia) päälle
   6. Tyhjennä simuloidun ttk-91 -koneen muisti Tiedosto/Tyhjennä muisti -komennolla.
   7. Valitse symbolisella konekielellä kirjoitettu ohjelma sum.k91 käyttöön Tiedosto/Avaa -komennolla ()
   8. Käännä ohjelma sum.k91 Tiedosto/Käännä -komennolla () konekieliseksi ohjelmaksi sum.b91. Käännös tapahtuu rivi kerrallaan -nappia napauttamalla. Katso kunkin rivin jälkeen tulostuvaa kommenttia kommentti-ikkunan ylärivillä. Lopulta voit kääntää koko tiedoston loppuun yhteen menoon -napilla.
   9. Mitkä ovat symbolien Done, KBD ja Luku arvot? Mihin muistipaikkaan muuttujan Summa arvo talletetaan suoritusaikana? Mikä on muuttujan Summa alkuarvo?
   10. Valitse suoritusasetuksista (Asetukset/Muuta suoritusasetuksia) "Suorita koodia rivi kerrallaan" () ja "Näytä lisäkommentteja suorituksen kulusta" ().
   11. Suorita ohjelma Tiedosto/Aja komennolla (). Anna syötteet 5, 4, 3 ja 0 yksi kerrallaan KBD-ikkunaan. Suorita ohjelmaa rivi kerrallaan -napilla ja tarkkaile, kuinka jokainen konekäsky vaihtaa koneen "tilaa" muuttamalla sen rekistereiden ja/tai muistin sisältöä. Kun/jos kyllästyt rivi kerrallaan suoritukseen, voit suorittaa koko ohjelman loppuun yhteen menoon (). Ohjelman suoritus pysähtyy silti aina, kun IN-käskyn avulla yritetään lukea näppäimistöltä KBD. Mikä arvo tulostui CRT-ikkunaan?
   12. Laita suoritusasetuksista muut optiot pois päältä, mutta pistä optio "Näytä animointi suoritettaessa" () päälle.
   13. Suorita ohjelma syötteillä 444, 333 ja 0. Ennen ensimmäisen luvun syöttämistä KBD-ikkunaan valitse Animaattorin yläpalkista sen suoritusnopeudeksi "Slow" ja jatka sitten suoritusta käskyjä yksi kerrallaan suorittaen (). Huomaa, kuinka jokaisen suoritettavan käskyn yhteydessä käsky ensin haetaan muistista käskyrekisteriin IR kyseisen konekäskyn osoitteen osoittamasta muistipaikasta. Mikä on käskyn "LOAD R1, Summa" lukuarvo rekisterissä IR?
   14. Muuta ohjelmaa sillä tavoin, että annettujen lukujen summan asemesta lasketaankin niiden tulo. Voit editoida ohjelmaa joko suoraan Titokoneessa tai simulattorin ulkopuolella millä tahansa tekstipohjaisen tiedoston tuottavalla editorilla. Huomaa, että titokoneessa tiedostoa editoidessa se aina päivittyy "automaattisesti" - kirjoittaen alkuperäisen tiedoston päälle!
   15. Onneksi olkoon! Nyt osaat asentaa Titokoneen omaan ympäristöösi ja suorittaa sillä valmiiksi tehtyjä ttk-91 -ohjelmia. Osaat myös tehdä pieniä muutoksia valmiisiin ohjelmiin. Jatkossa tulet tietenkin tekemään ohjelmasi itse.
        
4. Muistin osoitusmuodot. Oletetaan, että kullakin käskyllä jatkossa lähtötilanne on luennon 2 kalvon 18 (TTK-91 muistin osoitusmoodit) tilanne. Anna kullekin käskylle tehollinen muistiosoite (effective address) ja joko muuttuneen rekisterin sisältö tai muuttuneen muistipaikan osoite ja sisältö. Jos jokin käsky ei ole laillinen, kerro minkä takia näin on.
   
   1. LOAD R4, 200
   2. LOAD R3, One(R1)
   3. LOAD R3, =One(R1)
   4. STORE R0, One(R1)
   5. STORE R2, @9(R3)
   6. LOAD R0, @R1
   7. LOAD R1, @(R1)
   8. STORE R1, @(R1)
   9. STORE R0, R1
   10. STORE R2, =One