Магомедов и. А. Микропроцессорные системы. Аппаратные и программные средства.

ББК 32.973.26-04

УДК 681.325.5-181.4

Магомедов И. А. Микропроцессорные системы. Аппаратные и программные средства.- Учебное пособие – 2010. –166 с

Рецензенты:

1. д.т.н., профессор Мелехин В.Б.- заведующий кафедрой вычислительной техники Дагестанского государственного технического университета

2. д.т.н., профессор Исмаилов Ш.А. -директор научно-исследовательского технологического института информатики

3. к.т.н. Меркухин Е.Н - доцент кафедры прикладной информатики филиала (институту) Московского государственного открытого университета в Махачкале

В учебном пособии рассмотрены основные типы микропроцессоров, используемых при построении персональных компьютеров, вычислительных и телекоммуникационных систем и средств автоматизации технологических процессов. Проанализированы архитектурно-структурные приемы повышения производительности. Приведены описания универсальных микропроцессоров ведущих зарубежных компаний. Рассмотрены ПЛИС, нейропроцессоры, транспьютеры, семейства сигнальных микропроцессоров компаний Motorola, Texas Instruments, Analog Devices. В заключительной части приведен лабораторный практикум по изучению микропроцессоров.

Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов и специальностям в области информатики и вычислительной техники и может быть полезным для инженерно-технических работников, связанных с разработкой аппаратуры на микроконтроллерах.

ББК 32.973.26-04

Содержание

Предисловие

Введение

Глава 1. Микропроцессоры

1.1. Назначение микропроцессоров

1.2. Универсальные микропроцессоры

1.2.1. Микропроцессоры с архитектурой х86

• Архитектура х86

• Архитектура Power PC

• Архитектура PA

• Архитектура Alpha

• Архитектура SPARC

• Архитектура MIPS

• Мультиядерная технология. фирмы Intel.

1.2.2. Микропроцессоры компании AMD

Мультиядерная технология AMD.

1.2.3. Микропроцессоры компании Cyrix

1.2.4. Микропроцессоры с архитектурой Alpha

1.2.5. Микропроцессоры с архитектурой SPARC

1.2.6. Микропроцессоры Hewlett-Packard РА-8000

1.3. Микропроцессоры обработки сигналов

1.3.1. Сигнальные микропроцессоры компании Texas Instruments

1.3.2. Сигнальные микропроцессоры компании Motorola

1.3.3. Микропроцессоры семейства DSP 560хх

1.4. Медийные микропроцессоры

1.5. Транспьютероподобные микропроцессоры

1.6. Нейропроцессоры

Глава II. Программирование микропроцессоров

2.1. Программная модель 32-разрядных процессоров

2.1.2. Типы данных

2.1.3. Регистры процессора

2.2. Форматы команд

2.3. Выбор операнда

2.4. Режимы адресации

Глава III. Лабораторный практикум по программированию мп i80х86

3.1. Архитектура микропроцессора i8086.

3.2. Операнды команд ассемблера.

3.3. Программирование на ассемблере

3.3.1. Основные приемы программирования на ассемблере

3.4. Основные команды отладчика AFD

Лабораторный практикум по изучению микропроцессоров. Лабораторные работы №№ 1-8

Список использованной литературы

Приложение

Предисловие

Базовыми дисциплинами для изучения данного курса являются «Программирование», «Микросхемотехника», «Микроэлектроника», «Информатика», «Вычислительные машины и системы», «Схемотехника ЭВМ», «Машинно-ориентированное программирование» и д.р.

Содержание учебного пособия соответствует программам дисциплин «Микропроцессорные устройства систем управления», «Микропроцессорные системы» и «Проектирование микропроцессорных систем управления», читаемых студентам технических вузов.

В результате изучения курсов «Микропроцессорные устройства систем управления», «Микропроцессорные системы» и «Проектирование микропроцессорных систем управления» студенты должны знать основные направления развития микропроцессорной техники и принципы их построения, методы и способы повышения быстродействия, архитектурные особенности современных микропроцессоров (МП) и способы их программирования, области использования, основы проектирования микропроцессорных устройств и систем.

В основу учебного пособия положены одноименные курсы лекций, читаемые авторами на протяжении ряда лет студентам, обучающимся по специальностям «Вычислительные машины, комплексы системы и сети», «Управление и информатика в технических системах» и «Радиотехнические системы».

Авторы считают своим долгом выразить благодарность рецензентам: д.т.н., профессор Мелехину В.Б., д.т.н., профессору Исмаилову Ш.А. и к.т.н., доценту Меркухину Е.Н. . за ценные замечания, которые позволили улучшить качество учебного пособия и расширить перечень рассмотренных вопросов, а также инженеру-программисту, к.т.н. Лагиевой М.Т. за совместную работу при написании третьей главы и разработку программ лабораторного практикума.

Введение

Для эффективного решения прикладных задач любой современный специалист, профессионально связанный с микропроцессорной техникой и с системами управления на базе микропроцессоров и микроконтроллеров, должен иметь адекватное представление о состоянии и перспективах развития ее элементной базы, архитектурных особенностях современных МП и МК, системах команд, способах и методах разработки программного обеспечения указанных систем.

При написании учебного пособия автор исходил из того, что отечественная электронная промышленность, имевшая некоторые успехи в данной области, в настоящее время утратила свои позиции среди производителей микропроцессоров и микроконтроллеров. Это привело к тому, что при разработке электронных приборов и систем российские специалисты вынуждены пользоваться, в основном, зарубежной элементной базой, которая доступна широкому кругу потребителей. Поэтому для отечественных разработчиков, занимающихся разработкой микропроцессорных систем различного назначения, а также студентам и аспирантам, изучающим микропроцессорную технику, особенно важно ориентироваться в потоке электронных компонентов, выпускаемых зарубежными фирмами и отечественной промышленностью.

Однако отсутствие учебников и справочных материалов в данной предметной области создает серьезные проблемы в получении необходимой информации по МП и областях их использования. Кроме того, практически все источники информации зарубежных фирм носят чисто рекламный характер и не пригодны для изучения основ построения систем на базе МП.

Предлагаемая вниманию читателей работа написана как учебное пособие для студентов высших учебных заведений, однако может оказаться полезной и для инженеров и научных работников, занимающихся разработкой микропроцессорных систем различного назначения.

Учебное пособие состоит из введения, трех глав, приложения и заключения.

Первая глава, в которой рассматриваются вопросы применения МП, приведены универсальные и специализированные микропроцессоры ведущих зарубежных производителей и их основные структуры. Приводится сравнительный анализ микропроцессоров различных архитектур. Глава написана Магомедовым И.А.

Во второй глава приведена программная модель микропроцессора, рассмотрены типы данных, форматы команд, режимы адресации и т.д.

В третьей главе приведен лабораторный практикум по изучению микропроцессоров. Работы выполняются с использованием отдатчика AFD. Каждая работа содержит пример выполнения работы, индивидуальные задания и вопросы для самоконтроля.

Третья глава написана инженером-программистом, к.т.н. Лагиевой М.Т. и Магомедовым И.А.