Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Методические рекомендации'
«О снижении затрат на приобретение товаров (работ/услуг) в расчете на единицу продукции не менее чем на 10 процентов в год в течение трех лет в реальн...полностью>>
'Инструкция'
1.3. Ответственность за выполнение правил пожарной безопасности в структурных подразделениях, производственных, складских, бытовых помещениях и отдела...полностью>>
'Документ'
Bee pollen that bees bring to the hive, gather using pollen-traps. Selection of bee pollen is what bees forced to pass through the hive pollen-collect...полностью>>

Главная > Исследование

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.Э.БАУМАНА

КАФЕДРА СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И УПРАВЛЕНИЯ

Лабораторная работа

по курсу «Архитектура ЭВМ»

"Исследование секционированных микроэвм на базе микропроцессорного комплекса К-589"

МОСКВА 2003 г.

В настоящем пособии представлены лабораторные работы, выполнение которых позволит освоить методы построения и системы команд секционируемых процессоров; составление, ввод и контроль выполнения программ на учебной микроЭВМ, а также работу микроЭВМ с внешними устройствами.

Для студентов факультета "Информатика и управление"

Табл. 8. Ил. 13 Библиогр. 2 назв.

БЕК 32.973.2

ISBN -7038-0706-9

МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1991.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Приведенные в пособии лабораторные работы проводят при изучении курса «Управление в технических системах» с целью приобретения практических навыков проектирования вычислительных устройств и использования их в качестве управляющих устройств. Лабораторным стендом служит учебная микроЭВМ МП-589, реализованная на микропроцессорном комплексе К 589.

С помощью микроЭВМ студенты знакомятся со структурой вычислительного устройства, построенного по секционируемому принципу с микропрограммным управлением.

Учебная микроЭВМ имеет встроенный сетевой источник питания, средства отображения информации в магистралях и клавиатуру для ввода исходных данных и программ. Сменные платы внешних устройств позволяют подключать к микроЭВМ разнообразные устройства.

При выполнении работ студент должен руководствоваться порядком выполнения работ, изложенных в методических указаниях, а также рекомендациями преподавателя, проводящего занятия.

Результаты экспериментальной работы и самостоятельной теоретической подготовки по исследуемому вопросу защищаться должны студентом в индивидуальном порядке.

Перед началом работы студенты должны ознакомиться с инструкцией по технике безопасности и расписаться в журнале о том, что они обязуются выполнять правила безопасности. В процессе выполнения лабораторных работ запрещается:

- нарушать правила безопасности и внутреннего распорядка

- загромождать рабочее место личным оборудованием и посторонними предметами;

- работать на неисправной аппаратуре и при неисправных соединительных токоведущих устройствах;

- находиться в лаборатории в верхней одежде. Курить разрешается только в специально отведенных местах.

При несчастном случае следует немедленно сообщить руководителю работ и оказать первую помощь пострадавшему. О замеченных неисправностях и нарушениях правил техники безопасности следует также немедленно сообщить руководителю работы.

По окончании работы рабочее место должно быть приведено в порядок.

Работа № 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СЕКЦИОНИРУЕМЫХ МИКРОЭВМ НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОМПЛЕКСА № 589.

Цель работы - изучение методов построения секционируемых микроЭВМ, системы команд учебной ЭВМ МП-589; составление и ввод программ, контроль их выполнения.

Продолжительность работы - 2ч.

Необходимое оборудование - учебная микроЭВМ МП-589.

Теоретическая часть

Микропрограммный принцип управления.

Основное отличие систем, построенных на базе секционируемых микропроцессоров (MП), от систем, построенных на базе однокристальных МП, заключается в применении микропрограммного способа управления.

В секционируемых МП дешифрирование кода команды и выработка управляющих сигналов производятся отдельным устройством управления (УУ), содержащим постоянное запоминающее устройство, в котором каждая команда представлена в виде программы, реализующей ее выполнение.

В однокристальных МП дешифрование кода команды осуществляют внутренние логические схемы, которые вырабатывают управляющие сигналы, организующие выполнение команды. Поэтому система команд кристального МП фиксирована и задается при разработке кристалла.

Из вышесказанного следует, что программирование систем на базе секционированных МП имеет более широкие возможности вследствие того, что система команд может быть дополнена или изменена в зависимости от конкретного применения.

Структурная схема микроЭВМ.

Схема микроЭВМ представлена на рис. 1. МикроЭВМ состоит из операционного блока (ОБ), устройства управления (УУ), блока оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), клавиатуры управления (КУ) для задания режима работы МП, клавиатуры данных (КД) для ввода данных и рабочих программ и, наконец, элементов индикации.

МикроЭВМ синхронизируется синхроимпульсами, нарабатываемыми генератором, входящим в состав УУ. Обмен информацией внутри микроЭВМ и с внешними устройствами осуществляется по магистралям А, В, D, М. Магистраль А (АО... А7) используется для передачи адреса ячейки ОЗУ или внешнего устройства (ВУ), к которому обращается МП. По магистрали В (ВО... В7) коды с КУ и KD передаются в ОБ и УУ. Магистраль D (DO ... D7) используется для обмена информацией между выходами ОБ и входами ОЗУ и ВУ. Магистраль M (MO … M7) обеспечивает передачу информации из ОЗУ в ОБ и УУ.

Информация с магистралей А, D, М отображается на светодиодных индикаторах.

Устройство управления. В микроЭВМ реализовано УУ командной реализацией команд. При этом каждая команда представляется как последовательность микрокоманд. В процессе выполнения микрокоманд ОБ выполняет одну из операций с содержимым внутренних регистров или магистралей А, D, М. Совокупность микрокоманд, обеспечивающих выполнение системы команд, принятой для каждой конкретной микроЭВМ, записывается в ОЗУ в виде последовательности команд, соответствующей алгоритму решаемой задачи. Адрес исполняемой команды фиксируется во внутренних регистрах ОВ, на которых построен программный счетчик PC. В результате выполнения очередной команды содержимое PC увеличивается на единицу, после чего из ОЗУ извлекается код очередной команды, по которому выполняется последовательность микрокоманд, соответствующих считанному коду команды.

Для работы с подпрограммами в микроЭВМ предусмотрена организация памяти. Для этого может быть использован любой массив ОЗУ из области пользователя. В качестве указателя стека SP используется один из внутренних регистров ОБ. При обращении к стеку в ячейке, адрес которой определяется содержимым SP, запоминается адрес команды выхода из подпрограммы. Далее идет выполнение подпрограммы и автоматическое возвращение к основной программе. Стековая организации позволяет увеличить быстродействие при выполнении подпрограммы.

ОБ представляет собой 8-разрядный блок обработки данных. Реализован ОБ на четырех БИС центрального процессорного элемента (ЦПЭ), которые представляют собой двухразрядные секции обработки данных. Для обработки 8-разрядных слов требуется четыре ЦПЭ, а для построения N -разрядного ОБ - N/2 ЦПЭ. Таким образом, выполнение ОБ в виде массива ЦПЭ позволяет гибко варьировать раз­витостью ОБ в зависимости от назначения ЭВМ: от 4- и 8-разряд-мнтроллеров до 16- и 32-разрядных ОБ мини-ЭВМ. В этом заключается одно из преимуществ секционированных МП перед однокрис­тальными МП, которые не позволяют изменять разрядность обраба­тываемых слов или допускают обработку слов с удвоенной разрядностью путем их последовательной обработки, т.е. с понижением быстродействия.

Структурная схема двухразрядной секции ЦПЭ представлена на рис.2. ЦПЭ выполняет арифметические и логические операции над двухразрядными словами. Данные от ВУ поступают в ЦПЭ по шине В, а из ОЗУ - по шине М. Результаты обработки в ОЗУ или ВУ выдаются на шину D, а адрес ячейки ОЗУ или ВУ - на шину А.

В состав ЦПЭ входят арифметико-логическое устройство (АЛУ); сверхоперативное запоминающее устройство (СОЗУ), состоя­щее из II регистров общего назначения (РОН), накапливающего регистра-аккумулятора (АС), регистра адреса ОЗУ или ВУ (RA) и дешифратора микрокоманд (ДШМК), а та-те мультиплексоры А и В. Внутри ЦПЭ исходные данные и результаты обработки хранятся в СОЗУ или АС. Регистры СОЗУ распределены следующим образом: R6, R7 - для хранения исходных данных и результатов выполнения операций, R8 в качестве счетчика, R9 в качестве указателя стека, а регистр R1O совместно с АС для расширения разрядности последнего. АЛУ с зависимости от кода микрокоманда из ДШМК может выполнять следующие операции над операндами: арифметические и логические операции в дополнительном коде, прибавление (вычитание) к полученному результату единицы, поразрядные дизъюнкции и конъюнкция, поразрядное исключающее ИЛИ - НЕ. Для выполнения операции сдвига вправо используются выводы RO и R1. Выходы переноса СО и CI предназначены для распространения последовательного переноса между секциями ЦПЭ. Мультипликаторы А и L определяют прохождение входных слов на АЛУ в зависимости от кода микрокоманд из ДШМК.

ОЗУ предназначено для хранения программ и исходных данных результатов вычислений. ОЗУ микроЭВМ имеет объем 256 слов по 8 разрядов. Реализовано ОЗУ на восьми микросхемах объемом 256 бит.

Клавиатуры КD и КУ. Процедура загрузки в ОЗУ микроЭВМ рабочей программы и исходных данных выполняется с помощью клавиатуры КD в шестнадцатеричной системе счисления. Управление режимов работы производится с помощью клавиатуры КУ. В микроЭВМ предусмотрены следующие режимы работы:

- сброс – клавиша R (reset);

- пошаговое и циклическое исполнение команд - клавиши RS (runstep) и RC (runcycle) соответственно;

- запись в ОЗУ с увеличением адреса – клавиши WI (written – increment)

- чтение содержимого ОЗУ о уменьшением и увеличением адреса – клавиш RD (read decrement) и RI (read increment) соответственно;

- установка адреса ОЗУ - клавиша SА (set address);

- загрузка аккумулятора – клавиша LA (load acc).

Операционная система микроЭВМ.

Структура операционной системы микроЭВМ представлена на рис.3. Работа микроЭВМ начинается с установки начального значения во всех регистрах ЦПЭ. Начальная установка производится нажатием клавиши R на КУ. О начальной установке свидетельствует звуковой сигнал нарастающего тона. После этого микроЭВМ готова к выполнению системных и рабочих программ. К системным относятся программы выполнения команд LA, SA, RI. RD. WI, RS, RC.

При выполнении системных команд, рабочих программ и программ с использованием стековой организации памяти используются внутренние регистры ЦПЭ RO… R7 и АС. Чтобы информация из этих регистров не терялась, она дублируется в ячейках ОЗУ, Кроме того, области ОЗУ могут быть использованы для организации стеко­вой памяти. Карта распределения ОЗУ представлена на рис.4.

Система команд микроЭВМ.

Система команд микроЭВМ предназначена для реализации рабо­чих программ и включает следующие команды: арифметические и ло­гические операции, условные и безусловные переходы, работа с ОЗУ, управление внешними устройствами, работа со стеком. Все команды в микроЭВМ представляются в шестнадцатеричных кодах. Система команд и их коды представлены в табл.1.

Рассмотрим сначала команды арифметических и логических операций:

О → R - очищаются регистры, т.е. во все разряды регистров заносятся логические нули;

Rn+1 → Rn - выполняется операция арифметического сложения регистра с единицей; полученный результат заносится в этот регистр;

Rn → AC – содержимое регистра Rn пересылается в АС, при этом содержимое регистра АС сохраняется;

Rn + АС → Rn, AC – выполняются операции арифметического сложения содержимого регистра Rn с содержимым АС, результат выполнения операции заносится в регистр Rn и АС;

Rn-1 → Rn – выполняется арифметическая операция вычитания единицы из содержимого регистра Rn, результат операции заносится в регистр Rn;

А L Rn (Rn + AC → AC) – выполняется арифметическая операция сложения содержимого регистра Rn с содержимым АС и реализуется условный переход. Команда трехбайтная. После выполнения операции сложения реализуется условный переход в зависимости от значения сигнала переходa. При нулевом значении сигнала управления пере­дается команде с адресом, записанным во втором байте команда A L Rn, а при значении сигнала, равном I, адрес следующей ко­манды определяется содержимым третьего байта команда A L Rn;

A L A (АС+АC → AС) - содержимое АС удваивается. Выполнение команды А L А аналогично выполнению команды A L Rn;

ĀC → АС - осуществляется логическая операция инверсии содержимого регистра АС, результат выполнения операции заносится в АС;

FF → AC - в АС заносится шестнадцатеричный код FF, т.е. все разряды АС устанавливаются в состояние "I".

Для работы с памятью используются следующие команды:

Rn → RA, АС → М- содержимое АС записывается по адресу, хранящееся в регистре Rn ;

Rn → RA, М → АС - производится считывание содержимого ОЗУ в АС из ячейки ОЗУ, адрес которой записан в Rn;

АС → Мn - производится запись в память содержимого АС по адресу, указанному в следующем байте команды. Структура команды: 1 байт - код команды; 2-й байт - адpес n;

Мn → АС - производится считывание содержимого памяти в АС из ячейки, адрес которой указан в следующем байте команды, т.е. 1-й байт - код команды, 2-й байт - адрес n.

Команды переходов приведены ниже:

GO Ton – команда безусловного перехода – управление передается оператору программы, находящемуся в ячейке ОЗУ с адресом n. Команда двухбайтная: 1-й байт – код команды, 2-й байт – адрес n;

TZ Rn – команда условного перехода – управление передается по условию «логические нули во всех разрядах регистра Rn». Команда трехбайтная, т.е. 1-й байт – код команды, 2-й байт – адрес AI, если Rn = 0; 3-й байт – адрес А2, если Rn = 0.

Адрес

Данные

Комментарий

FF

AC


Область хранения значений рабочих резервов


FE

R7

FD

R6

FC

R5

FB

R4

FA

F9

R2

F8

R1

F7

R0

F6

SPO

Область стека



Область программы пользователя

02

01

00

Рис.4

SRA - команда условного перехода – производится сдвиг содержимого АС вправо (в сторону младших разрядов) и осуществляется условный переход в зависимости от содержимого младшего разряда АС. Команда трехбайтная, т.е. 1-й байт – код команды, 2-й байт – адрес AI, если ACO = 0; 3-й байт – адрес А2, если АСО = I. Если используется команда SRAO, то в старший разряд АС

заносится "0", если SRA1, то "I";

IFS - команда условного перехода – реализуется условно переход в зависимости от сигнала RDY0, которым является ответный сигнал платы звуковой сигнализации. В момент передачи звукового сигнала RDYO = 0, в режиме молчания RDYO = I. Команда трехбайтная, ее структура следующая: 1-й байт - код команды; 2-й байт - адрес AI, если: RDYO = I; 3-й байт - адрес А2, если RDYO = 0.

Команд управления внешними устройствами три:

OUTn - команда вывода информации - информация пересылается из АС в регистр ВУ, которому присвоен адрес n. Команда двух­байтная, т.е. 1-й байт - код команды, 2-й байт - адрес ВУ;

INn - команда ввода информации - информация пересылается из регистра ВУ с адресом n в АС. Структура команды следующая: 1-й байт - код команды, 2-й байт - адрес ВУ.

MSC - команда вывода информации - выдается связный звуковой текст (музыки). Организация команды МSC следующая: 1-й байт - код команды, 2-й байт - код I-й ноты, 3-й байт - длительность I-й ноты, 4-й байт - код 2-й ноты, 5-й байт - длительность 2-й ноты, 2n-й байт - код n-й ноты, (2n+1)-й байт – длительность n-ой ноты, код конца программы (00000000).

По этой программе коды нот и длительность будут последовательно выдаваться на плату звуковой индикации, где они будут воспроизводиться в виде звуковых сигналов соответствующего тона и длительности. Конец музыки определяется кодом кода ("О" во всех разрядах). По окончании музыки осуществляется безусловный переход.

И, наконец, команды работы со стековой памятью:

CALL- осуществляется переход к программе, начинающейся с адреса n. В команде предусмотрено возвращение к основной программе после выполнения подпрограммы. Команда двухбайтная. Для организации возвращения к основной программе содержимое регистра R9(SP) уменьшается на единицу и задает адрес ОЗУ. По указанному адресу записывается номер команды, к которой следует перейти после выполнения подпрограммы. Адрес возврата определяется епе m+2, где m - адрес первого байта команды;

RETURN - используется для возвращения из подпрограммы в основную программу. При выполнении этой команды программный счетчик PС передается код адреса, записанного при последнем обращении к стековой памяти в ячейку ОЗУ с адресом, хранящимся в R9(SP). После выполнения команды RETURN содержимое R9 увеличивается на единицу и управление передается команде, адрес которой записан в РС. Команда однобайтная.

Таблица 1

Команда

Код

Команда

Код

Команда

Код

1

2

1

2

1

2

0 → Ro

0 → R1

0 → R2

0 → R3

0 → R4

0 → R5

0 → R6

0 → R7

0 → AC

Ro + I → Ro

R1 + I → R1

R2 + I → R2

R3 + I → R3

R4 + I → R4

R5 + I → R5

R6 + I → R6

R7 + I → R7

AC + I → AC

R0 - I → R0

R1 - I → R1

R2 - I → R2

R3 - I → R3

R4 - I → R4

R5 - I → R5

R6 -I → R6

AC→RA, M→AC

T Z Ro

T Z R1

T Z R2

T Z R3

T Z R4

T Z R5

T Z R6

T Z R7

T Z A

A L Ro

A L R1

A L R2

B7

B8

B9

BA

BB

BC

BD

BE

BF

C7

C8

C9

CA

CB

CC

CD

CE

CF

66

67

68

69

6A

6B

6C

EF

8A

8B

8C

8D

8E

8F

90

91

92

20

30

33

R7-I → R7

AC-I → AC

Ro → AC

R1 → AC

R2→ AC

R3 → AC

R4 → AC

R5 → AC

R6 → AC

R7 → AC

АС → Ro

AC → R1

AC → R2

AC → R3

AC → R4

AC → R5

AC → R6

AC → R7

Mn → AC

n

AC → AC

AC → Mn

n

FF → AC

Ro + AC → Ro, AC

A L R3

A L R4

A L R5

A L R6

A L R7

A L A

GOTOn

n

CALLn

n

RET

END

OUTn

n

6D

6E

A8

A9

AA

AB

AC

AD

AE

AF

5A

5B

5C

5D

5E

5F

60

6I

9E

n

72

9F

n

73

77

36

39

3F

44

49

4C

OA

n

65

n

A7

АО

A4

n

R1+AC → R, AC

R2+AC → R2, AC

R3+AC →R3, AC

R4+AC → R4, AC

R5+AC → R5, AC

R6+AC → R6, AC

R7+AC → R7, AC

AC + AC → AC

Ro → RC, AC → M

R1 → RА, AC → M

R2 → RА, AC → M

R3 → RА, AC → M

R4 → RА, AC → M

R5 → RА, AC → M

R6 → RА, AC → M

R7 → RА, AC → M

АС→ RA, AC→ M

Ro → RA, M → AC

R1 → RA, M → AC

R2 → RA, M → AC

R3 → RA, M → AC

R4 → RA, M → AC

R5 → RA, M → AC

R6 → RA, M → AC

R7 → RA, M → AC

INn

n

MSC

FRIQ

TIME

00

SRAo

SRAo

JFS

JFFn

n

78

79

7A

7B

7C

7D

7E

7F

95

96

97

98

99

9A

9B

9C

9D

E7

E8

E9

EA

EB

EC

ED

EF

4E

n

75

n1

n2

00

93

16

94

S4

n

Порядок проведения работы.

Ознакомление с лицевой панелью микроЭВМ.



Похожие документы:

  1. Расшифровка ж/д аббревиатур

    Расшифровка
    ... - комплекс горочный микропроцессорный * ... - пост секционирования контактной сети ... исследований на ... микропроцессорная) * ЭЦ-И - электрическая централизация с индустриальной системой монтажа * ЭЦ-МПК - электрическая централизация на базе микроЭВМ ...

Другие похожие документы..