Лабораторная работа № 1.2 Учебная микро-эвм умпк-80

Цель работы: ознакомиться с возможностями, архитектурной организацией, средствами Монитора учебной микро-ЭВМ УМПК-80, а также освоить и приёмы работы в пошаговых режимах.

Краткие сведения из теории Назначение умпк-80

Учебная микро-ЭВМ типа УМПК-80 предназначена для ознакомления с особенностями построения микро-ЭВМ на микропроцессоре 8080 (аналог КР580ВМ80). Она является легким в освоении и удобным средством для отладки относительно небольших (до 0,5К байт) программ пользователя. Открытая конструкция и наличие большого количества средств индикации позволяют наглядно исследовать процесс преобразования и передачи информации в микро-ЭВМ.

Структура умпк-80 и распределения адресного пространства

Структурная схема УМПК-80 представлена на рис.2.2.

Микропроцессор построен на основе бис (большая интегральная микросхема) КР580ВМ80, которая дополнена синхрогенератором и элементами логической схемы управления шиной (системным контроллером).

Основная память УМПК-80 представлена:

• оперативной памятью (ОЗУ) на основе двух микросхем К541РУ2 общей ёмкостью 1Кбайт;

• постоянной памятью (ПЗУ) на основе микросхемы КР573РФ2 ёмкостью 2Кбайта.

В ПЗУ содержится системное программное обеспечение данной микро-ЭВМ (программа Монитор и другие сервисные программы). Распределение адресного пространства основной памяти представлено в табл.2.7.

Следует отметить, что область ОЗУ для программ пользователя 0800–0AFF в микро-ЭВМ УМПК-80 аппаратно защищена от записи из программ пользователя, то есть использовать эту область для хранения своих данных пользователь не может. Хранить данные следует в области 0B00–0BB0. Причем, рассчитывая, что в этой же области Монитор определяет стековую память (вершина стека – 0BB0).

Рис. 2.21. Структурная схема УМПК-80.

Таблица 2.71

Распределение адресного пространства памяти в УМПК-80

Адреса	Назначение
0000–07FF	П/п Монитора и сервисные программы
0800–0AFF	ОЗУ пользователя: область для программ, доступная для записи только из Монитора;
0B00–0BB0	ОЗУ пользователя: область для данных и стек
0BB1–0BFF	ОЗУ данных для п/п стандартного Монитора:
0BF0–0BF5	область недекодированных сообщений дисплея – UDSP
0BFA–0BFF	область декодированных сообщений дисплея – DDSP

Схема управления пошаговым режимом представляет собой логическую схему, которая обеспечивает возможность останова программы пользователя после каждого шага выполняемой программы. Шаг может быть равен:

• одной команде программы;

• одному машинному циклу команды.

При работе по шагам — командам обеспечивается останов и возврат в Монитор после каждой очередной команды программы пользователя. Таким образом, появляется возможность контролировать ход выполнения программы и отслеживать ошибки.

При работе по шагам — машинным циклам обеспечивается перевод процессора в состояние ожидания после выполнения каждого очередного машинного цикла. В состоянии ожидания линии системной шины остаются с неизменными значениями логических уровней. Эти значения соответствуют предстоящему машинному циклу, а для их наблюдения имеются светодиодные индикаторы красного цвета:

• 16 – для линий адреса,

• 8 – для линий данных,

• 6 – для линий управления.

Таким образом, наблюдая отдельные машинные циклы команд, можно исследовать ход выполнения процессором этих команд.

В ходе интерпретации команд программы, записанной в памяти, микропроцессор управляет внешними устройствами микро-ЭВМ. Последние подключаются к шине через интерфейсы. Поэтому управление внешним устройством есть взаимодействие процессора с интерфейсом этого внешнего устройства. Оно сводится к обмену данными с регистрами (портами) интерфейса при помощи соответствующих команд программы. Адреса портов интерфейсов внешних устройств данной микро-ЭВМ представлены в табл.2.8.

Таблица 2.82

Распределение адресного пространства портов внешних устройств в УМПК-80

Адрес	Направл.	Обозн	Назначение
18	Ввод	KeyRg	Регистр чтения клавиатуры
20	Ввод	InRg	Внешний регистр ввода
28	Вывод	ScnRg	Регистр сканирования клавиатуры и дисплея
30	Вывод	OutRg	Внешний регистр вывода
38	Вывод	SegRg	Регистр сегментов дисплея
80	Вывод	RngRg	Регистр вывода звукового сигнала

Пульт управления предназначен для реализации взаимодействия оператора с микро-ЭВМ. Он состоит из клавиш, объединенных в клавиатурную матрицу (8 строк x 3 столбца), и шести индикаторов дисплея. Управление клавиатурной матрицей и индикаторами дисплея реализовано путем сканирования, то есть путем циклического поочередного выбора строк клавиатурной матрицы и индикаторов дисплея. Выбор выполняется процессором через запись соответствующего кода в регистр сканирования. При выборе очередной строки клавиатурной матрицы процессор через регистр клавиатуры принимает код состояния клавиш выбранной строки для анализа наличия их нажатия. При выборе очередного индикатора дисплея процессор выводит через регистр сегментов дисплея код изображения на этом индикаторе. Описанные выше действия по управлению клавиатурной матрицей и дисплеем реализованы программой Монитора. В состав клавиатурной матрицы объединены все клавиатурные клавиши кроме трех: (шаг цикла), (стоп) и (сброс). Клавиша функционально относится к схеме управления шаговыми режимами. Клавиша предназначена для формирования запроса прерывания процессора с целью прерывания любых действий процессора для возврата в Монитор. Клавиша предназначена для формирования сигнала на вход процессора RESET для сброса процессора в исходное состояние.

Схема звукового вывода обеспечивает возможность управления динамиком посредством команд процессора. По команде вывода OUT 80 битом D7 выводимого из аккумулятора байта обеспечивается включение или отключение тока через цепь катушки динамика.

Для реализации параллельного вывода данных из микро-ЭВМ предназначен регистр вывода. К выходам регистра вывода подключены светодиодные индикаторы, показывающие логическое состояние этих выходов. По команде OUT 30 процессор может вывести байт из своего аккумулятора в этот выходной регистр.

Для реализации параллельного ввода данных в микро-ЭВМ предназначен регистр ввода. А для имитации входных сигналов этому регистру имеется имитатор внешнего устройства (ВУ) ввода, состоящий из 8 переключателей. Поэтому пользователь может установкой переключателей задавать уровни логических сигналов на входах регистра ввода. Чтобы затем процессор, при выполнении команды IN 20, имел возможность принять заданный переключателями код в свой аккумулятор. Состояния входов регистра ввода, задаваемые переключателями, отображаются на светодиодных индикаторах.