МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Владимира Даля

Методические указания к практическим занятиямпо дисциплине «Компъютерная схемотехника»

Луганск ВНУ 2009

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Владимира Даля

Методические указания к практическим занятиям по дисциплине

«Компъютерная схемотехника»

У Т В Е Р Ж Д Е Н О

на заседании кафедры

автоматизации и компьютерно-интегрированных технологий

Протокол № от января 2009

Луганск ВНУ 2009

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ

ИЗУЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ МИКРОЭВМ (УМК)

Цель работы: изучить структуру учебной микроЭВМ, конструкции отдельных узлов, назначения органов управления.

1. СОСТАВ И КОНСТРУКЦИЯ УЧЕБНОЙ МИКРОЭВМ

Учебная микроЭВМ состоит из следующих составных частей: микроЭВМ, пульта оператора, блока питания.

МикроЭВМ является основной составной частью и управляет работой всей учебной микроЭВМ. Все обращения к памяти, операции ввода/вывода, вычисления выполняются микроЭВМ или ею же инициируются.

Пульт оператора предназначен для взаимодействия оператора с микроЭВМ.

Блок питания обеспечивает постоянными стабилизированными напряжениями микроЭВМ, а также макетный ТЭЗ М1.

МикроЭВМ состоит из операционного устройства ОУ, постоянного запоминающего устройства ПЗУ, оперативного запоминающего устройства ОЗУ и устройства пошагового выполнения программ.

Пульт оператора состоит из клавиатуры, шестиразрядного дисплея, световой индикации и управляющих кнопок: сброс “СБ”, прерывание “ПР”, шаг “ШГ”, а также переключателей работа/шаг “РБ/ШГ” и команда/цикл “КМ/ЦК” (рис.1.1).

Основой микроЭВМ является ЦП, который производит все операции по обработке информации. Исходным состоянием ЦП является чтение информации по нулевому адресу ПЗУ. ЦП принимает это состояние после нажатия управляющей кнопки “СБ” на пульте оператора.

Информация о состоянии ЦП фиксируется в регистре состояния в начале каждого машинного цикла. В (табл.1.1) приведены возможные состояния ЦП. В зависимости от состояния этого регистра формируются сигналы, управляющие работой всей микроЭВМ. Состоянию 0 в табл.1-1 соответствует низкий уровень потенциала, а состоянию 1 — высокий. В (табл.1.2) дано определение каждого бита регистра состояния.

В ПЗУ записана программа “Монитор”, обеспечивающая ввод информации с клавиатуры пульта оператора и вывод ее на дисплей.

Программа “Монитор” занимает 1 КБайт и использует последние 54 ячейки ОЗУ, еще 1 КБайт зарезервирован за пользователем. ОЗУ используется для хранения программ пользователя и имеет емкость 1 КБайт.

Устройство шагового выполнения программ приводит ЦП в состояние “Ожидание” после выполнения очередного шага. Возможны два пошаговых режима работы: покомандный шаг и поцикловой шаг. Вызов пошагового режима работы осуществляется переключателем “РБ/ШГ”, выбор величины шага — переключателем “КМ/ЦК”. Для последующего шага необходимо нажать кнопку “ШГ”, при этом выполнение очередного шага на световой индикации отображает состояние адресной шины, шины данных и регистра состояния ОУ в двоичном коде.

1 — индикация шины адреса

2 — индикация шины данных

3 --- индикация регистра состояния

4 — РБ/ШГ —работа/шаг

5 — КМ/ЦК — команда/цикл

6 — ШГ — шаг

7 — СБ —сброс

8 — ПР — прерывание

9 — разъем для подключения макетного ТЭЗа

Рис 1.1 Панель управления УМК

Выполнение программ может быть остановлено нажатием управляющей кнопки “ПР”.

При этом состояние всех регистров ЦП сохраняется в ОЗУ, откуда они опять могут быть загружены в ЦП и выполнение программы продолжается, начиная с точк

2 Описание и принцип работы узлов учебной микроэвм

2.1. ТЭЗ ПЦ

.

ТЭЗ ПЦ (рис. 1.2) состоит из функциональных устройств:

• центрального процессора (CPU) — D3;

• схемы фиксации слова состояния (RG) — D4;

• формирователя управляющих сигналов (логика управления);

• двунаправленного буфера данных (BF) — D2;

• буфера адреса (RG) — D15;

• дешифратора адресного пространства памяти (DC) — D5;

• постоянного запоминающего устройства (ПЗУ1, ПЗУ2) — D27, D30;

• операционного запоминающего устройства (ОЗУ) — D28;

• схемы пошагового выполнения программ;

• генератора синхронизации — D9.

ЦП выполняет арифметические и логические операции над данными, поступающими либо из памяти, либо из устройств ввода/вывода. Повторители, необходимы для уменьшения нагрузки на выходы микропроцессора.

Помимо последовательности тактовых импульсов Ф1 и Ф2, поступающих на соответствующие входы микропроцессора, генератор тактовых импульсов D9 вырабатывает также сигналы RESET/ и READY, в зависимости от входных сигналов RESIN/ и READY, приходящих от пульта оператора, и сигнал ST.STB/ для фиксации слова состояния в регистре состояния D4.

Формирователь управляющих сигналов в зависимости от кода, записанного в регистре состояния, вырабатывает сигналы 10RC/, 10WC/, MRDC/MWTC.

Рис.1.2. Структурная схема УМК

.

Двунаправленный буфер данных служит для передачи байта данных с входов/выходов микропроцессора на шину данных (D0…D7) и в обратном направлении. Большую часть времени буфер данных осуществляет передачу информации от микропроцессора на шину данных и переключается в обратном направлении при появлении сигнала DBIN.

Буфер адреса служит для уменьшения нагрузки на адресные выходы микропроцессора.

Дешифратор адреса вырабатывает сигналы, свидетельствующие о том, что в данном машинном цикле идет обращение к памяти по адресам 0H … 3FFH, 400H … 7FFH, 800H … BFFH.

В ПЗУ хранятся не изменяющиеся программы и данные. 1 Кбайт ПЗУ занимает программа “Монитор” и имеет адреса с 0Н … 3FFН. Еще 1 КБайт ПЗУ, имеющий адреса с 400Н по 7FFН, зарезервирован за пользователем.

ОЗУ используется для хранения изменяющихся программ и данных. ОЗУ занимает адреса с 800Н по BFFН и имеет емкость 1 КБайт.

Схема пошагового выполнения программы переводит ЦП в состояние “Ожидание” либо в каждом рабочем цикле, либо при чтении первого байта команды. Вызов пошагового режима выполнения осуществляется переключателем “РБ/ШГ” в состояние “ШГ”. Выбор величины шага осуществляется переключателем “КМ/ЦК”.

2.2. ТЭЗ ПИН

ТЭЗ ПИН состоит из следующих функциональных узлов (рис 1.2):

• БИС параллельного интерфейса (PPI) — D10;

• двунаправленного буфера данных (BF) — D11;

• схемы усиления сигналов индикации;

• схемы управления шестиразрядным дисплеем;

• триггеров управляющих кнопок (ТТ).

2.3. Плата ПИ

Плата ПИ состоит из следующих узлов :

• клавиатуры;

• светодиодов;

• шестиразрядного дисплея.

2.4. Плата ПК

Плата ПК состоит из следующих узлов (рис. 1.2):

• кнопок “СБ”, “ПР” и “ШГ”;

• переключателей “РБ/ШГ”, “КМ/ЦК”.

Посредством БИС параллельного интерфейса микроЭВМ управляет динамической индикацией информации на шестиразрядном дисплее, а также осуществляет опрос клавиатуры. В регистр управляющего слова записывается код управляющего слова 89Н, при этом каналы А и В настраиваются на выдачу, а канал С — на прием информации. По каналу В на аноды светодиодных матриц передается код той цифры, которую необходимо индицировать.

3. Подготовка изделия к работе

3.1. Установите кнопку “~” в отжатое состояние.

3.2. Подключите изделие к сети переменного тока 220В  22В частотой 50Гц  1Гц.

3.3. Переключатель “РБ/ШГ” установите в состояние “РБ”.

3.4. Включите УМК, нажав кнопку “~”.

3.5. Нажмите управляющую кнопку “СБ”. При этом в крайней левой позиции дисплея должен появиться знак “_”, после чего изделие готово к работе.

Контрольные вопросы

1. Как осуществить включение учебной установки?

2. Что такое пошаговое выполнение программы?

3. Какие виды состояния ЦП отражаются в регистре состояния?

4. Какой объем памяти ПЗУ имеет УМК?

Практическое занятие1

ИЗУЧЕНИЕ КОМАНД СИСТЕМНОЙ ПРОГРАММЫ

«МОНИТОР»

Цель занятия : Изучить команды системы “Монитор” УМК и особенности их использования.

1. Назначение программы

Программа представляет собой диалоговую систему и предназначена для реализации следующих функций: чтение и модификация содержимого памяти, чтение и модификация содержимого регистров микропроцессора, выполнение пользовательских программ, копирование области памяти, вычисление контрольной суммы, заполнение массива памяти константой.

Для выполнения той или иной функции оператор должен ввести с клавиатуры встроенного дисплея соответствующую директиву и необходимые параметры. Результат выполнения команды будет отображен на дисплее.

Вся вводимая информация представляется в шестнадцатеричном коде.