книги / Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством

1)(^ i)-(A :2) = j o t

2)ИЗН; 3), 5)

3)(Хг) X (Xj) => См

4)БП; 6), Хмк

5)(A'2)X (X 2) Z=>XMK

6)С10П

Команда 1) — предварительная, после нее происходит разветвление. Команда 2) — исполнительная. Если Х г > Х2, то управление передается команде 3), в про­ тивном случае — команде 5).

Составление циклических программ

Циклическими называются вычислительные процессы, в которых отдельные участки вычислении повторяются многократно. Такие задачи решаются на ЭВМ при помощи циклических программ. Различаются следующие три типа циклов:

1) арифметические циклы — циклы с задан­ ным числом повторений;

2) итерационные циклы — циклы, число по­ вторений которых заранее неизвестно, а опреде­

ляется	самой ЭВМ в зависимости от той точно­					ъ
сти, с	которой нужно вычислить искомые вели­					I
чины;
3) арифметические циклы с переадресацией						! §
и восстановлением.
Циклические			программы	должны	быть са-	t&
мовосстаиавливающимися, т. е. если выполне­						S I
ние циклической			программы прекратить на не­			О es
которой команде, то всегда можно выполнять						asc:
эту программу с самого начала без нового ее
ввода в ЭВМ с		перфокарт или перфоленты.
• Структура		циклических программ с цикла­
ми первых двух видов представлена на'рис.
VIII.3.						Pl|c- VIII.3. Структура циклической
Программы циклов с заданным числом по-
втореннй. При решении экономических, учетно­						программы
статистических и других задач число повторе­
ний, как правило, известно				заранее.	Например, при составлении разработочных
таблиц известно количество исходных документов,						которью подвергаются статисти­

ческой обработке по формулам. Для управления повторениями циклов в цикли­ ческих программах используются счетчики циклов.

N

Составим программу вычисления суммы 5 = ^ "(2t + 1)345’* i=0

Программа 3

1) Oz=>Sï

g . J подготовка цикла (восстановление)

3)(2) X (0 =$ См л

4)	(См)-|-(1)	и	> вычислительная (рабочая) часть цикла
5)	(и) х (и) =$ и		)

6)	(1)/(!!)=> И	Л
7)	(w) + (5 ) = > 5	>	вычислительная (рабочая) часть цикла
8 )	(1) + < 0 = Я	J
9) (£ )-(Л 0 = > С л >|
10)	ИЗН; И), 3)	>	проверка условия окончания цикла
11)	стоп	J

Рабочая часть программы 3, выполняемая N раз, состоит из команд 3)—8), со­ ставлена для вычисления следующего /-го члена суммы и прибавления его к уже на­ копленной сумме первых (/ — 1) членов. Команды 1) и 2) — это команды восстанов­ ления. Команда 1) устанавливает начальное содержимое ячейки 5 равным 0. По ко­ манде 2) происходит установка начального значения i = 0. Команда 8) служит для получения следующего значения Zиз предыдущего. Для проверки окончания цикла в программу 3 введены команды 9) и 10). По этим командам производится сравнение текущего значения Zс N. Если Z< N, то выполняется переход к команде 3, а если i ^ N — к — команде И) окончания цикла вычисления. Ячейка / — счетчик числа циклов.

Программы итерационных циклов. Составить программу вычисления значения

квадратного корня х = }/Га с точностью е > 0				(например, в =	ÎO-5). При положитель-
ном а значение		величины х будем находить		по известной	итерационной формуле:
X i + i =	~ j ( x i + a / X i)>
начальное	значение х0 =		I.
Для составления программы исходную формулу удобно представить в виде:
J б|Ч х= у		( . a / X i - X i )	;

I A'i+i = *i + ô;+i.

Итерационный процесс прекращаем, когда выполнится условие

|ô«+il=s£e.

						Программа 4
1) (l)rr> #			}	подготовка		цикла (восстановление)
2) ( a ) / ( R ) = $ C M					л
3)	(См)—(R)Z^ C M				> вычислительная часть цикла
4)	(См) х	(0,5) z=> ôi+1			)
5)	(ô/^O j — i (e) Jz=>				1
6)	ИЗН*	7)	9)		J	пРовеРка Условия	окончания цикла
7)	(б/+3)+	(/?)		См }	вычислительная часть		цикла

8)БП; 2), R

9)стоп

Команда 1) засылает в рабочую ячейку R начальное приближение х0 = 1. Команды 2), 3), 4) вычисляют значение ô ^ . Команды 5), 6) проверяют условие окончания цикла. Если е не превышает абсолютной величины ô/fl, следует переход к команде 7), кото­ рая вычисляет очередное приближение к искомой величине х , после чего следует команда 8) безусловного перехода к команде 2) на повторение цикла с засылкой оче­ редного значения х-\- 1 в рабочую ячейку R. В противном случае следует переход

к команде останова 9) и в ячейке R получается искомое значение х = У~а*

Программы циклов с переадресацией и восстанов­ лением. Если в циклическом вычислительном процессе используются переменные с индексами, то соответст­ вующие циклические программы будут иметь команды с переменными адресами. Структура циклической про­ граммы с переадресацией и восстановлением показа­ на на рис. VIII.4.

Перечислим основные части циклической програм­ мы с переадресацией и восстановлением.

1. Начальная часть программы (восстановление) выполняет те же функции, что и в арифметических и итерационных циклах. Кроме того, она восстанавли­ вает первоначальный вид переменных команд цикла. Для этого программист в отдельных ячейках заготов­ ляет дубликаты переменных команд первоначального вида, которые в начале программы засылаются в со­ ответствующие ячейки оперативной памяти. Именно эта часть программы делает ее самовосстанавливающейся поскольку она восстанавливает первоначальный вид как переменных команд программы, так и необходимых рабочих ячеек.

2.Вычислительная (рабочая) часть цикла, отдель­ ные команды которой являются переменными, обеспе­ чивает вычисление соответствующих величин.

3.Команды моднфикационной части цикла выпол­ няют переадресацию переменных команд вычислитель­ ной части цикла с помощью команд переадресации, для

чего используются константы переадресации.			Рис. VIII.4. Структура	цик­
4. Проверка окончания цикла осуществляется ли­			лической программы с	пе­
бо с помощью	счетчика,	либо с помощью эталонных	реадресацией и восстановле­
			нием
команд.	циклы с	переадресацией и восстановле­
Используя
нием, запишем	программу решения следующей задачи: в ячейках с а + О п о а + л

находятся числа. Выбрать из них максимальные по модулю и записать в ячейку ам.

							Программа 5
1)	1 2 ) = * 4)			засылка (восстановленне) начального вида переменных команд
2)	13)	6) }
3)	(а +	0) z=5>R0
4)	|(/?0) | - | < в			+ •11>*	I	С м	рабочая часть цикла
5)	ИЗН; 7),		6)
6)	(я +	1)* = * /?0
7)	СФ;	4). 15) = * 4			}	переадресация		переменных команд
8)	ВФ;	6),	16)=* 6
0)	| (См) | _		114) | =>		См |		проверка	окончания цикла (счетчик цикла)
10)	ИН;	4),	11)
11)	стоп
12)	|№ а ) |- К а + 1 ) |= * С л |						начальный вид переменных команд
13)	(а + 1 )= > /? 0
14)	(а-f-n + l)				}	константа управления циклом

15)0, 1, (П

16)1 0 J константы переадресации

Пр и м е ч а н и е . * — обозначение модифицируемых адресов команд.

При написании программы рекомендуется разбивать ее на блоки, которые объе­ диняются собирающей программой в единую, программу. Блоки предназначены для выполнения вычислительных и логических операции, подобно тому, как показано выше для блок-схемы алгоритма (см. гл. VII, п. 1).

Преимущества записи программы в виде блоков:

1)каждый блок программируется отдельно;

2)блочная структура программы облегчает ее отладку, увеличивает гибкость программы;

3)появляется возможность при небольших изменениях задания ограничиться переделкой одного или нескольких блоков, не затрагивая остальных частей прог­ раммы.

Кодировка программы, записанной в содержательных обозначениях

Перед вводом в ЭВМ производится кодирование программы — замена содержа­ тельной записи каждой команды ее машинным кодом. Программа в содержательных обозначениях и программа в кодированном виде записываются на одном бланке, как показано в табл. VI11Л применительно к ЭВМ «Минск-32».

При кодировании программы требуется распределить память ЭВМ для хранения программы, исходных данных, промежуточных и конечных результатов вычислений. С этой целью удобно использовать специальный бланк с нанесенными на нем номерами ячеек оперативной памяти. Часть такого бланка, заполненная применительно к про­ грамме, представленной в табл. VIII. 1, показана в табл. VIII.2.

								Т а б л и ц а	VIII.1
			Программа для ЭВМ «Минск-32».
	Шифр задачи С-3.			Всего листов		1.		Лист Ni 1
	Номер	Код операции		Индекс —	Адреса			Пояснения
	ячейки	знак	к оп	адрес	А 1	а 2
	1200	—	10	00	1301	1400	1)Ч 1)= > Я
	I		45	00	1400	1300	2)	( a ) / { R ) z = $ См
	2		27	00	1400	0000	3)	(См) — ( R ) г^См
	3		36	00	1302	1401	4)	(См) X (0,5)=>ô.+1
	4		55	00	1303	1401	5)	1(ôi+i) 1— 1<е)1 =5>См
	5	—	32	00'	1206	1210	6)	ИЗН; 7), 9)
	6		15	00	1400	1401	7)	(ô/ + l) +	См
	7	—	30	00	1201	1400
							3) БП; 2). R
	10	—	00	00	0000	оооо	9)	СТОП
								Т а б л и ц а	VIII.2
			Распределение памяти ЭВМ «Минск-32» для задачи С-3
				Распределение памяти
	1200	1201	1202	1203	1204	1205	1206	1207	12Ï0
				Программа
	1300	1301	1302	1303.,	1304	1305	1306
	а	1	0,5	е = 1Ü-»
	1400	Mill-	1102	1403	1404	1405
	R	6i+i

6. ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕР

Большой объем списка машинных команд для программ, представляющих прак­ тический интерес при использовании ручного программирования непосредственно в машинных кодах, при котором записываются восьмеричные коды команд и адреса ячеек памяти, служит источником большого числа ошибок при программировании.

Для устранения этих недостатков был разработан язык программирования, в ко­ тором код операции и адреса операторов записываются в буквенном виде на основе мнемонических правил.

Очевидно, что программа, записанная подобным языком, не может непосредст­ венно выполняться ЭВМ из-за необходимости предварительной операции ее перевода на машинный язык (двоичный код). Такую операцию можно механизировать, исполь­ зуя ту же ЭВМ.

Программа, осуществляющая перевод программ, записанных на символическом языке (в мнемонических обозначениях, в рабочую программу (в машинных кодах) называется АССЕМБЛЕР [68]. Система команд ЭВМ, представленных с помощью мнемонических символов, образует язык АССЕМБЛЕР. Одной команде, записанной на языке АССЕМБЛЕР, соответствует одна команда на машинном языке. Кроме за­ мены мнемокоманды его двоичным эквивалентом АССЕМБЛЕР присваивает абсо­ лютные адреса в памяти командам и данным программы. Это в значительной степени упрощает операции программирования, устраняет многочисленные источники оши­ бок и обеспечивает автоматическое распределение ячеек памяти для программы и данных.

Программы на языке АССЕМБЛЕР ЕС ЭВМ состоят из четырех типов предло­ жений.

1.Машинные команды с указанием мнемокода операций. Каждое предложение этого типа порождает в рабочей программе одну команду.

2.Предложения управления трансляцией. Эти предложения имеют в поле кода операции специальный мнемонический код и в объектной программе никаких команд не порождает. Их используют для определения точки памяти, начиная с которой помещаются команды для выделения пространства под рабочие области и области ввода-вывода, для занесения в рабочую программу необходимых констант и т. д.

3.Макрокоманды. Предложения этого типа представляют собой псевдокоманды, которые вызывают в рабочую программу ряд действительных команд. Макрокоманды используются в основном для организации ввода-вывода.

4.Комментарии (отмечаются звездочкой в колонке 1 бланка программы). Пред­ ложения этого типа не обрабатываются, но печатаются в листинге (распечатке) про­ граммы.

Машинные команды

На рис. VIII.5 представлены форматы команд ЕС ЭВМ. Система машинных команд состоит из 143 команд.

Все команды формата RR (Регистр — Регистр) (за исключением команд SPM (установить маску программы) и 5УС (обращение к супервизору) имеют вид

Имя OP R lt Т?2,

Ые ОР — мнемокод операции; Rlf R2 — адреса регистров операндов (от 0 до 15 вклю­ чительно). «Имя» — это метка команды, которая не включается в ее формат. Метка может отсутствовать.

Команда SPM записывается так: Имя SPM Ri

команда S V C —* Имя SVC /,

где / — абсолютное выражение со значением от 0 до 155 включительно.

Все команды формата R X (Регистр — Индексируемая память) имеют вид:

Имя OP R\i D2 (X2t ^ 2)»

где Ri — адрес регистра, содержащего первый операнд; D2 (Х 2, В2) определяют вто­ рой операнд (X индексный регистр, В — базовый регистр, D — смещение).

Первое полуслово

Вайт 1 | Вайт 2

Второе полуслово

Третье полуслово

\

Регистр

1

Регистр операнда

|

операнда

2

[

OP

Pi

R2

Формат RR

0

78

1112

15

( Регистр-Регистр)

I

Регистр

1

I

Адрес

операнда

I

операнда 2

Формат RX

OP

Ri

x 2

В2

Пг

(Регистр - Индексируемая

78

1112 15 16

7920

J7

память)

Регистр

Регистр

Адрес

операнда операнда

операнда

7

J

!

2

OP

Pt

Рз

Вг

Ъ2

Формат R5

31

( Регистр - Память)

I0

7 8

1112 1516

1920

Непосредственный

Адрес.

---------*---------\

Формат S I

OP

h

èf

Di

СНепосредственный операнд-

Память)

0

7 8

15 te т а

л

I

Длина

1

Адрес

Адрес

операндаоперанда

операнда

операнда

1

2

1

2

OP

Lf

L2

BJ

h

в 2

в 2

Формат SS

78

1112 1516

1920

31

U7

(Память - Память)

Рис. VIII.5. Форматы команд ЕС ЭВМ:

О Р

— код операции;

R u

R 2 R 3 — адреса регистров, содержащих операнды; X — адрес ре­

гистра индекса; L и

L г — спецификаторы длины операндов;

/, — непосредственный операнд;

В и

& г

— адреса регистров базы; D lt

D 2 — абсолютные выражения, определяющие смещение

Формирование исполнительного адреса Е основной памяти:

E = D + (B) + (X).

Здесь

(X), (В) — содержимое соответствующих регистров.

Команды условных переходов: ВХН (переход по индексу больше), BXLE (переход

по индексу меньше или равно), LM (загрузка групповая) и STM (запись в память груп­

повая)

имеют вид:

Имя OP Rlt R3, Dn (В2)

или

Имя OP /?lf

R3, So.

В командах сдвига R3 не используется, поэтому они записываются следующим образом:

Имя ОР /?!, D, (£о);

Имя ОР /?lt S*.

Команды формата RS имеют вид:

Имя ОР Rit R3t Do {В2)

Команды формата SI пишутся так:

Имя OP D1 (В{), / 2; Имя OP Si, / 2,

где /2 — непосредственный операнд.

Команды формата SS, в которых указываются длины двух операндов, имеют вид:

Имя OP		D1 (Lit Вг),		D2(LO, В о ) ;
Имя	OP		Вх),	Во(В2);
Имя	OP	Sx {Lx),	Do (В2, B2j;
Имя	OP	Sx {Li),	So (В2),

где Blt Во — длины операндов.

Термы и выражения. Для идентификации команд и областей данных используются символические имена, состоящие из 1—8 символов, записываемые по обычным пра­ вилам алгоритмических языков (например, АЛГОЛ-60, ФОРТРАН).

Имя определено, если оно встречается в поле метки предложения. Рассматриваются термы, в качестве которых могут быть имя, литерял или само-

определенный терм. Литерал — это константа, непосредственно перед которой стоит знак = , например: = X 'F I'\ = С 9 Х =В '01Г .

Самоопределенный терм — это такой терм, величина которого заключена в нем самом. Длина самоопределенных термов нс более трех байтов. Примеры:

19	0	4096 — десятичные самоопределенные термы;
À"8'	X4E57DF' — шестнадцатеричные самоопределенные термы (каждые две

шестнадцатеричные цифры составляют один байт); £'00101110'— двоичный самоопределенный терм; С'9"6' — символьный самоопределенный терм.

Самоопределенные термы используются для указания адресов, номеров регистров и т. д.

Выражение— это комбинация термов, связанных знаками арифметических опе­ раций. Например, 7* (KS — РЕ).

Константы. В рабочую программу константы вводятся с помощью’ предложения управления трансляцией DC, имеющего формат

Имя DC операнды Примеры констант:

С1EXAMPLE NO. 2';

DC 2CL5'ABCDEF' — определены две константы каждая длиной по 6 байтов, т. е. в памяти будет записано ABCDEFABCDEF\

DC 3XL2'А7' — определены три константы длиной по 2 байта каждая, в памяти будет записано 00Л700Л700А7.

Имеются еще константы типов В, P, Z, H, F, Е, D — зависящие от формы пред­ ставления чисел.

^Особую группу составляют адресные константы, которые могут быть одного из типов А, V, К, S.

Например, предложение DCA (* + 4 , * +20) определяет константы 0000 0404 и 0000 0424 при условии, что они располагаются, начиная с 0000 0400 и 0000 0404.

Определение данных. Предложение Имя DS операнды

определяет имя области для ввода-вывода, рабочей области и т. п., не заботясь о пер­ воначальном их содержимом.

Например:

ABC DS F — резервирование 4 байтов;

A CG DS 7Н — резервирование 14 байтов;

ARD DS CL250 — резервирование 250 байтов;

BRT DS С'86&&60' — резервирование 5 байтов.

Предложения управления трансляцией

1. Эквивалентность Имя EQU "выражение'

20S

Вычисляется выражение и полученное значение присваивается имени, заданному в поле метки, например: ADON EQU А В С + FRG.

Следующие четыре предложения управляют форматом печатного документа (ли­ стинга) АССЕМБЛЕРА.

2. Заголовок

Имя TITLE 'заголовок'

Содержимое поля операнда (до 100 символов) печатается в заголовке каждой страницы листинга.

3.Новая страница

.Имя EJECT пробел

— следующая строка печатается, начиная с новой страницы.

4.Пропуск строк

Пробел SPACE пробел или десятичное целое (количество пробелов) 5. Режим печати

Пробел PRINT от одного до трех операндов. Операнды выбираются из следующего списка:

ON (печатать листинг программы); OFF (листинг не печатается); GEN (печатаются все команды, порождаемые макрокомандами); NOGEN (печатаются сами макрокоманд ды, а порождаемые ими команды не печатаются); DATA (печать всех констант); NOD АТА (печать только первой константы).

Существует девять предложении управления программой: 1) перфорация на карту данных из поля операндов Пробел PUNCH 'данные';

2)воспроизведение очередной входной карты без изменения в рабочей программе Пробел REPRO пробел;

3)проверка порядка следования входных карт

Пробел ISEQ пробел или L, R; (L — номер левой колонки поля карты, R — правой); 4) управление форматом входных карт

Пробел ICTL 1, 71, 16

(1 — колонка, с которой начинается предложение исходной программы; 71 — колон­ ка конца предложения; 16 — колонка продолжения);

5)копирование данных из системной библиотеки в исходную программу, имя которых указано в поле операнда

Пробел СОРУ имя;

6)информация АССЕМБЛЕРУ о том, что больше нет команд, подлежащих тран­ слированию

Пробел END пробел или перемещаемое выражение;

7)задание нового значения счетчику адреса

Пробел ORG пробел или перемещаемое выражение;

8) размещение массива литералов, начиная с первой доступной границы двойного ■слова

Имя LTORG пробел;

9) «условное нет операции» Пробел CNOP bt w,

где b, w = 0,4; 0,8; 2,4; 2,8; 4,8; 6,8.

Пример: пусть содержимое счетчика адреса равно 8194, тогда предложение CNOP 4,8 вызовет запоминание числа 0700 в поле 8194—5, а содержимое счетчика адреса станет равным 8196.

Секционирование. Для минимизации времени трансляции больших и сложных программ последние делятся на секции, причем каждая секция транслируется от­ дельно. Загрузку в память отдельных секций программы и объединение их для выт полнеиия осуществляет редактор связей (LINKAGE EDITOR).

Для целей секционирования программ используются следующие предложения: 1) - Имя START пробел или самоопределенный терм

—операнд определяет начальную точку программы или секции программы; если операнд опущен, АССЕМБЛЕР считает, что программа или программная секция начинается с адреса 0;

2) Имя CSECT пробел

—определяет программную секцию; если в поле метки ничего нет, секция назы­ вается непоименованной;

Имя DSECT пробел

— определяет фиктивную секцию; 3) USINGX регистр

— обращение к предложению фиктивной секции; X — имя DSECT.

4)Пробел СОМ пробел

—определение непоименованной общей секции.

5) Пробел E N TR Y	, vn;
пробел E X T R N	, vni

где V[ — перемещаемое имя.

Эти предложения обеспечивают возможность обращения из одних сегментов про­ граммы в другие.

	Т а б л и ц а VII 1.3
Пример программы на языке АССЕМБЛЕРа
Ком’анды на языке АССЕМБЛЕРа	Пояснения

	1 C T L		1,	71,	16
	S T A R T			19330
50	B A L R		12.0
	U S I N G * ,			12
5 1	D C	X'B209'
	D C	S	( N M A		X )
	В С	S, S2
	D C	X'BFOO'

Ввод

Определяет регистр базы (№ 12) Управление трансляцией

Ввод к

5 2	P A C K			K N ,	N M A X	Упаковка		N
	P A	C K		R , J		Упаковка		J
	A P		R ,	O N E		*4->
	M	V C		B, O N E		В	= 1
	M V C N , O N N					N = 1
5 3	D C		X* В DO 10000'			Ввод константы
5 4	Z A P		M P Y ,		В	Сложение с очисткой
	M P		M P Y ,		R	В	X R	цифр
	M V N			M P Y	4-6 (1). А1РУ+ 9	Пересылка
	AI V C			В, МРУ -f 2		| Пересылка сим
	AI VC L I N E ,				E D T
	E D		L I N E ,		N	Редактирование
	A P		N ,	O N N		N	4~ 1
	C P		N ,	K N		N	: K N — сравнение
	B C		2. S I			Условный		переход к 51
	D C		X ' B B W '			Ввод констант
	D C		S	( L I N E )
	B C		8,	54		Условный		переход 54
	B C		15, 53			Безусловный переход к 53
E D T	D C	A" 4020202022402020214B X
		202020202020'
O N N	D C P L 2 ' \ '
O N E	D C	P L b ' 1000000'
N M A X	D S	C L *				Управление трансляцией для отведения
I	D S	CL6
	D S	CL3					памяти под рабочие области н кон­
L I N E	D S	CL16					станты
N	D S	P L 2
B	D S	P L b
K N	D S	P L 2
R	D S	P L b
M P Y	D S	C L 10

E N D S O Конец

Пример программирования на языке			АССЕМБЛЕРа.		Вычислить значение функ­
ции В для заданных значений /,		N; В =	(1 + I)N, где /,		N — целые числа; началь­
ные значения	/0 = 1, N0 = 1.	В для	N = 1,2,	N —1.
Считать и	печатать значение