Лабораторная работа №2. Программирование алгоритма без цикла

Последовательность этапов разработки программы на языке ЭВМ упрощенно можно представить следующим образом: разработка алгоритма решения задачи, разработка программы с символическими адресами, распределение памяти для программы и данных, получение программы с действительными адресами, ввод программы в ОП, отладка программы.

Обычно область размещения данных в ОП находится после программы, возможен вариант расположения данных перед программой. В первом случае для определения начального адреса области данных необходимо знать длину программы, во втором – начальный адрес программы может быть определен, если известно количество ячеек ОП, требуемое для размещения данных. Это обстоятельство обусловливает необходимость разработки программы с символическими адресами. Кроме того, в процессе отладки программы может возникнуть необходимость включения в неё дополнительных команд или размещения дополнительных данных. В этом случае изменения удобно вносить в программу с символическими адресами. Однако распределение памяти и получение программы с действительными адресами придется выполнять заново.

Использование относительной адресации существенно упрощает программирование, так как дает возможность разрабатывать программу с действительными адресами и распределять память для данных, предполагая, что программа и данные размещаются в ОП, начиная с одного и того же адреса. (обычно 00). Необходимость разработки программы с символическими адресами в этом случае отпадает. Понятно, что во время выполнения программы данные и команды программы не могут занимать одну и ту же область памяти. Существуют два пути решения этого вопроса: создание перемещаемой области данных, разработка перемещаемой программы.

Для создания перемещаемой области данных необходимо во всех арифметических и посылочных командах программы вместо прямой адресации использовать относительную. Это обеспечивает возможность смещения области расположения данных путем задания базового адреса. Следует отметить, что такой путь разработки программ для рассматриваемой ЭВМ возможен в случае отсутствия необходимости использования косвенной адресации в арифметических и посылочных командах.

Для получения перемещаемой программы необходимо использовать относительную адресацию в командах передачи управления. Это обеспечивает возможность записывать программу в ОП, начиная с любого адреса. Настройка программы по месту расположения в памяти выполняется заданием базового адреса. Такой подход оставляет возможность использования косвенной адресации в арифметических и посылочных командах.

Приведенные далее примеры иллюстрируют разработку программы без использования относительной адресации и с её использованием для создания перемещаемой области данных.

Пример 2.5. Разработка программы для вычисления значения функции

Граф-схема алгоритма решения задачи показана на рис 2.1.

Заметим, что допустимый диапазон представления чисел в рассматриваемой ЭВМ ограничивает при вычислении заданной функции возможные значения аргумента снизу и сверху: -99≤х≥104.

Рис. 2.1. Граф-схема решения задачи

Таблица 2.2

Программа с символическими адресами

Адрес	Символическая команда	Комментарий
КОП	ТА	А
А	ВВ	-	-	АК:=х
А+1	ЗП	П	Х	ОП[Х]: =х
А+2	ВЫЧ	Н		АК:=х-5
А+3	УПЗН	П	А+7	Перейти по адресу А+7, если х-5<0 (x<5)
А+4	ЗП	П	R	ОП [R]:= x-5
А+5	УМН	П	R	АК:=(х-5)²
А+6	БП	П	А+13	Перейти по адресу А+13
А+7	ЧТ	П	Х	АК:=х
А+8	УМН	Н		АК:=10х
А+9	ЗП	П	R	ОП [R]:= 10x
А+10	ЧТ	П	Х	АК:=х
А+11	УМН	П	Х	АК:=х²
А+12	СЛ	П	R	АК:=х²+1 0х
А+13	ВЫВ	-	-	РВЫВ:=у
А+14	ОСТ	-	-	ОСТАНОВ
Х				х
R				х-5, 10x

Распределение памяти: А= 00

X=15

R=16

Таблица 2.3

Программа с действительными адресами:

Адрес	Символическая команда	Код команды	Комментарий
КОП	ТА	А
	ВВ	-	-	АК:=х
	ЗП	П		ОП [15]:= x
	ВЫЧ	Н		АК:=х-5
	УПЗН	П		Перейти по адресу 07, если х-5 <0 (x<5)
	ЗП	П		ОП [16]:=x-5
	УМН	П		АК:= (х-5)²
	БП	П		Перейти по адресу 13
	ЧТ	П		АК:=х
	УМН	Н		АК:= 10х
	ЗП	П		ОП [16]: = 10х
	ЧТ	П		АК:=х
	УМН	П		АК:=х²
	СЛ	П		АК:=х²+10х
	ВЫВ	-	-	РВЫВ:=у
	ОСТ	-	-	ОСТАНОВ
				х
				х-5, 10х

Пример 2.6. Программирование алгоритма вычисления значения функции (см.рис.2.1) с использованием относительной адресации для создания перемещаемой области данных.

Таблица 2.4

Программа с относительными и непосредственными адресами операндов:

Адрес	Символическая команда	Код команды	Комментарий
КОП	ТА	А
	ВВ	-	-	АК:=х
	ЗП	О		ОП[РБА+00]:=х
	ВЫЧ	Н		АК:=х-5
	УПЗН	П		Перейти по адресу 07, если х-5<0 (х<5)
	ЗП	О		ОП [РБА+01]:=х-5
	УМН	О		АК:=(х-5)²
	БП	П		Перейти по адресу 13
	ЧТ	О		АК:=х
	УМН	Н		АК:=10х
	ЗП	О		ОП[РБА+01]:=10х
	ЧТ	О		АК:=х
	УМН	О		АК:=х²
	СЛ	О		АК:=х²+1Øх
	ВЫВ	-	-	РВЫВ:=у
	ОСТ	-	-	ОСТАНОВ

Размещение данных в ОП:

Относительный адрес	Данные
	х
	х-5, 10х

Для того, чтобы область данных располагалась в ОП, после программы, базовый адрес должен быть равен 15.

Отладка программы – это процесс нахождения и устранения в ней ошибок. Осуществляя проверку результатов выполнения программы в режиме АВТ, необходимо убедиться в том, что:

1) Остановка происходит по команде ОСТ, предусмотренной в программе;

2) Верны результаты вычислений для различных наборов исходных данных, обеспечивающих выполнение программы в соответствии с возможными путями граф-схемы алгоритма.

Если выполнение программы в режиме АВТ не приводит к получению верных результатов, то, прослеживая выполнение программы в режиме ЦИКЛ, необходимо найти команду, являющуюся причиной ошибки и исправить ёё.

ЗАДАНИЕ

1. Разработать программу вычисления и вывода значения функции:

для вводимого значения аргумента x. Использовать в программе относительную адресацию для создания перемещаемой области данных. Функции и допустимые пределы изменения аргумента приведены в табл. 2.5, варианты заданий – в табл. 2.6.

2. Записать программу в ОП ЭВМ, для этого:

2.1. Записать в РА адрес первой команды программы.

2.2. Записать в РС команду, которая должна размещаться в ОП по адресу, содержащемуся в РА.

2.3. Внести директиву ЗПИ.

2.4. Повторять выполнение п.п. 2.2, 2.3 до тех пор, пока в ОП не будет записана вся программа.

3. Отладить программу, для этого:

3.1. Записать в РВВ значение аргумента .

3.2. Записать в РБА базовый адрес.

3.3. Установить режим АВТ.

3.4. Записать в СЧАК стартовый адрес программы.

3.5. Проверить правильность выполнения программы в режиме АВТ (правильность результата и адреса останова), в случае наличия ошибки выполнить п.п. 3.6-3.8.

3.6. Установить режим ЦИКЛ.

3.7. Записать в СЧАК стартовый адрес программы.

3.8. Наблюдая выполнение программы в режиме ЦИКЛ, найти команду, являющуюся причиной ошибки; исправит её; выполнить п.п. 3.3-3.5.

3.9. Записать в РВВ значение аргумента х<а; выполнить п.п. 3.3-3.5.

4. Для выбранного значения аргумента х, наблюдая выполнение отлаженной программы в режиме ЦИКЛ, записать в таблицу (см. приложение 2) содержимое регистров ЭВМ перед выполнением каждой команды.

Таблица 2.5

Функции и допустимые пределы изменения аргумента