Лабораторная работа № 4
Тема: «Исследование работы последовательностных устройств»
Цель: формирование умений анализировать логическую структуру и работу последовательностного устройства и полученные результаты.
Перечень оборудования:
1. персональный компьютер;
2. программная среда Electronic Workbench;
3. текстовый процессор MS Word.
Рекомендации при подготовке к работе
Перед выполнением работы необходимо изучить теоретический материал по теме «Элементы вычислительной техники» (Кузин, А.В. Микропроцессорная техника: учебник/ с. 324…329) и ответить на следующие вопросы:
Какое устройство называется счетчиком?
Для чего в счетчиках используются триггеры?
Дайте определение суммирующего счетчика.
Дайте определение вычитающего счетчика.
Сколько необходимо триггеров для построения 4-х разрядного счетчика?
Краткие теоретические сведения
Цифровой счетчик – это устройство, предназначенное для подсчета количества импульсов, поступающих на его вход.
По назначению счетчики делятся на суммирующие, вычитающие, реверсивные.
В суммирующем счетчике каждый входной импульс прибавляет 1 к числу, хранящемуся в счетчике (прямой счет).
В вычитающем счетчике каждый входной импульс производит вычитание 1 от числа, хранящегося в счетчике (обратный счет).
Реверсивные счетчики могут производить как сложение, так и вычитание импульсов.
Основу счетчиков импульсов составляют триггеры со счетным входом.
Разрядность счетчика определяется количеством триггеров.
Максимальное число, отсчитываемое счетчиком в двоичном коде, составляет 2n–1, где n - число последовательно включенных триггеров.
Результат счета формируется в двоичном коде, может быть считан и хранится в триггере счетчика.
Задание на лабораторную работу
1. Исследовать работу 4-х разрядного суммирующего счетчика на D‑триггерах.
2. Результаты работы триггеров двоичного суммирующего счетчика получить в виде временных диаграмм.
3. Проанализировать логическую структуру двоичного суммирующего счетчика и его работу по временным диаграммам и написать вывод по полученным результатам.
Ход работы:
1. Собрать схему 4-х разрядного суммирующего счетчика на D‑триггерах.
Состав схемы: - D‑триггер – 4 шт;
- генератор тактовых импульсов;
- логический анализатор.
2. Подключить инверсные выходы триггеров на D-входы триггеров.
3. Подключить прямые выходы триггеров к логическому анализатору, чтобы получить временные диаграммы работы счетчика.
4. Подключить генератор на вход С триггера. Для генератора тактовых импульсов установить следующие параметры:
5. Запустить схему на выполнение.
На логическом анализаторе получить временные диаграммы работы триггеров двоичного суммирующего счетчика.
6. Проанализировать логическую структуру 4-х разрядного двоичного суммирующего счетчика его работу по полученным временным диаграммам. Написать вывод по полученным результатам.
7. Оформить отчет по лабораторной работе.
Лабораторная работа № 5
Тема: «Исследование работы микропроцессорной системы на базе однокристального микропроцессора»
Цель: формирование умений анализировать структуру и систему команд микроЭВМ на базе микропроцессора КР580
Перечень оборудования:
1. персональный компьютер;
2. программная среда эмулятор микропроцессора КР 580;
3. текстовый процессор MS Word.
Рекомендации при подготовке к работе
Перед выполнением работы необходимо изучить теоретический материал по теме «Архитектура микропроцессоров» [5, с. 96…106] и ответить на следующие вопросы:
1. Какое устройство называется микропроцессором?
2. Приведите классификацию микропроцессоров.
3. Расскажите об арифметико-логическом устройстве.
4. Расскажите о системе команд микропроцессора КР 580.
Краткие теоретические сведения
Микропроцессор – программно-управляемое устройство, предназна-ченное для обработки информации и управления этим процессом.
МП имеет 3 шины: 8-разрядную двунаправленную внутреннюю шину данных (ШД), 16-разрядную адресную шину (ША) и шину управления (ШУ).
Внутренняя ШД является магистралью, по которой могут обмениваться данными все подключенные к ней блоки (узлы) МП. Одновременно по ШД осуществляется обмен только между двумя узлами МП, т. е. все узлы, подсоединенные к ШД, разделяют ее во времени.
ШУ содержит линии для передачи управляющих сигналов, признаков состояния процессора и периферийных устройств, в том числе линии: синхронизации передачи и идентификации информации, передаваемой по ШД; сигналов, информирующих МП о готовности периферийных устройств; сигнала запроса прерывания от периферийных устройств и сигнала разрешения прерывания и др.
Структурная схема МП КР580
Микропроцессор КР580 содержит программно-доступные 8-разрядные регистры: регистр-аккумулятор (A или Акк); регистры общего назначения (РОН) B, C, D, E; регистр признаков F; 16-разрядные специализированные регистры: счетчик команд (СК или PC), регистр-указатель стека (УС или SP), сдвоенный регистр косвенной адресации HL (H – регистр старшего полуадреса, L – регистр младшего полуадреса). Кроме этого имеются непосредственно недоступные программе регистры: 8-разрядные регистры временного хранения T, W, Z; 8-разрядный регистр команд (РК); 16-разрядный регистр адреса (РА). Имеется также возможность использовать пары регистров BC и DE для хранения 16-разрядных слов.
АЛУ реализует простейшие арифметические и логические операции над байтами: сложение, вычитание, логическое И, логическое ИЛИ и т. п. Все более сложные операции (умножение, деление, элементарные функции и пр.) выполняются с помощью подпрограмм.
Формат регистра флагов (F).
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
S |
Z |
0 |
AC |
0 |
P |
1 |
CY (C) |
S – флаг знака (принимает значение старшего разряда результата). S = 1 – если самый значащий бит результата равен единице, т. е. число отрицательное, иначе S = 0.
Z – флаг нуля. Z = 1, если результат операции нулевой, иначе Z = 0.
AC – флаг вспомогательного переноса (переноса между тетрадами байта). Если при выполнении операций происходит перенос из младшей тетрады в старшую, то AC = 1, иначе AC = 0. Для команд логического умножения признак вспомогательного переноса (AC) принимает значение 4-го разряда результата (аккумулятора): (AC) A(3)
P – флаг четности (или паритета). Если число единиц в байте результата четно, то P = 1, иначе P = 0. Не следует путать понятие паритета с понятием четности в общеупотребительном смысле (для чисел, представленных в десятичной системе счисления).
CY (C) – флаг переноса (или заема), CY = 1 – если операция привела к переносу из старшего разряда (или заему в старший разряд), иначе CY = 0.
Задание на лабораторную работу
1. Изучить структуру микропроцессора КР 580.
2. Изучить эмулятор микропроцессора.
3. Изучить систему команд микропроцессора.