- •Основы микропроцессорной техники
- •В.И. Енин
- •В.И. Енин
- •Введение
- •После изучения дисциплины необходимо знать
- •После изучения дисциплины необходимо уметь
- •В.1. Роль и место курса “Микропроцессорная техника” в учебном процессе
- •1. Микропрограммные автоматы
- •После изучения главы необходимо знать
- •1.1. Автомат без памяти
- •1.2. Микропрограммный автомат
- •1.2.1. Автомат с памятью
- •1.2.2. Микропрограммный автомат в системе управления
- •1.2.3. Структурный автомат
- •1.3. Схемная реализация микропрограммных автоматов
- •2. МикропрограмМируемые контроллеры и микропроцессоры
- •После изучения главы необходимо знать
- •2.1. Блок микропрограммного управления
- •2.2. Блок обработки цифровых данных.
- •3. Принципы организации эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •3.1. Выполнение команд в эвм
- •Система команд и методы адресации
- •Подпрограммы
- •3.2. Общие принципы организации ввода-вывода
- •3.2.1. Программный режим ввода-вывода
- •3.2.2. Обмен информацией в режиме прерывания программы
- •3.2.3. Прямой доступ к памяти
- •3.2.4. Подключение внешних устройств
- •4. Архитектура однокристального микропроцессора
- •После изучения главы необходимо знать
- •4.1. Архитектура микропроцессора к580ик80а
- •4.1.1. Формат команд микропроцессора к580ик80а
- •4.1.2. Методы адресации микропроцессора к580ик80а
- •4.1.3. Команды безусловной и условной передач управления
- •4.1.4. Примеры команд процессора к580ик80а
- •4.2. Организация обмена в однокристальных микроЭвм
- •4.2.1. Функционирование микропроцессора
- •4.2.2. Подключение озу и регистров внешних устройств
- •5. Системы счисления и арифметические операции над числами
- •После изучения главы необходимо знать
- •5.1. Системы счисления для представления чисел в эвм
- •5.2. Представление в эвм целых двоичных чисел без знака
- •5.3. Представление в эвм целых чисел со знаком
- •5.3.1. Представление чисел со знаком в прямом коде
- •5.3.2. Представление чисел со знаком в дополнительном коде
- •5.3.3. Особенности выполнения сложения двоичных чисел без знака и со знаком
- •1. Примеры сложения чисел без знака.
- •2. Примеры сложения чисел со знаком.
- •5.4. Двоично-десятичная система представления чисел
- •5.5. Представление чисел в формате с плавающей точкой
- •Примеры представления чисел типа single
- •Примеры представления чисел типа real
- •6. Семейство процессоров х86
- •После изучения главы необходимо знать
- •6.1. Архитектура процессора 8086
- •Регистры процессора
- •Инструкции процессора
- •Сегментация памяти
- •Методы адресации
- •Распределение памяти
- •Прерывания
- •Функционирование
- •6.2. Процессоры 80286
- •Реальный режим
- •Защищенный режим
- •Прерывания
- •Регистр состояния задачи
- •Некоторые особенности функционирования
- •Функциональная схема pc at
- •7. Шина isa и интерфейсы сопряжения с устройствами управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •7.1. Конструкция шины isa
- •Выводы шины isa
- •Распределение адресов на системной плате ат
- •Циклы магистрали
- •Прямой доступ к памяти
- •Регенерация памяти
- •Основные электрические характеристики линий isa
- •7.2. Проектирование устройств сопряжения для шины isa
- •7.2.1. Селекторы (дешифраторы) адреса
- •7.2.2. Операционная часть интерфейса
- •7.2.3. Микросхемы для построения интерфейсов Условные графические обозначения элементов цифровой техники
- •7.2.4. Микросхемы приемопередатчиков сигналов магистрали
- •Микросхемы селекторов адреса выходных регистров
- •8. Интерфейс centronics
- •После изучения главы необходимо знать
- •8.1. Порядок обмена по интерфейсу Centronics
- •8.2. Программируемый параллельный интерфейс ( ппи)
- •9. Обмен данными по интерфейсу rs-232
- •После изучения главы необходимо знать
- •9.1. Назначение линий связи rs-232
- •9.2. Подключение модема к rs-232
- •9.3. Подключение терминалов к rs-232
- •9.4. Подключение удаленных объектов управления
- •9.5. Назначение портов rs-232
- •10. Отсчёт реального времени в эвм
- •После изучения главы необходимо знать
- •10.1. Программируемый таймер
- •10.1.1. Режимы работы таймера
- •10.1.2. Таймер на системной плате ibm pc
- •10.2. Программируемый контроллер прерываний
- •10.2.1. Режимы работы пкп
- •10.2.2. Программирование пкп
- •10.3. Прерывания в ibm pc
- •10.3.1. Векторы прерывания
- •10.3.2. Прерывания bios и dos
- •10.3.3. Написание собственных прерываний
- •10.4. Отсчёт реального времени в эвм
- •10.5. Процедуры и функции для работы с прерываниями
- •После изучения главы необходимо знать
- •11.1. Архитектура 32-разрядных процессоров
- •11.1.1. Регистры процессора
- •11.1.2. Организация памяти
- •11.1.3. Режимы адресации
- •11.1.4. Ввод и вывод
- •11.1.5. Прерывания и исключения
- •11.1.6. Процессоры Pentium
- •11.2. Страничное управление памятью
- •11.3. Кэширование памяти
- •Кэш прямого отображения
- •Ассоциативный кэш
- •12. Однокристальные микроконтроллеры
- •После изучения главы необходимо знать
- •12.1. Однокристальный микроконтроллер к1816
- •12.2. Avr микроконтроллеры
- •12.3. Процессоры обработки сигналов
- •12.3.1. Однокристальный цифровой процессор обработки
- •12.3.2. Цифровые процессоры обработки сигналов (цпос)
- •13. Промышленное оборудование для цифровых систем управления
- •После изучения главы необходимо знать
- •13.1. Оборудование для централизованных систем управления
- •13.1.1. Персональные компьютеры для целей управления
- •13.1.2. Промышленные рабочие станции
- •13.1.3. Шасси для ibm совместимых промышленных компьютеров
- •13.1.4. Модульные промышленные компьютеры mic-2000
- •13.1.5. Процессорные платы
- •13.1.6. Устройства для сбора данных и управления
- •13.2. Оборудование для распределенных систем сбора данных и управления
- •13.2.1. Модули удаленного сбора данных и управления adam-5000
- •13.2.2. Модули удаленного сбора данных и управления adam-4000
- •13.3. Прикладное программное обеспечение
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Оглавление
- •Системы счисления и арифметические
Прерывания
В процессоре 80286 можно размещать таблицу векторов прерывания в произвольном месте, а не только в начале памяти. Для указания места размещения таблицы векторов прерывания имеется специальный видимый регистр IDTR (регистр дескрипторной таблицы прерываний). Он определяет начало и размер таблицы векторов прерывания.
Базовый адрес |
Размер сегмента |
Регистр состояния задачи
Для организации многозадачной работы в состав процессора входит регистр состояния задачи. В обычном режиме он не доступен. Этот регистр содержит селектор сегмента состояния задачи. В защищенном режиме он доступен для чтения и записи.
Некоторые особенности функционирования
В адресном пространстве ввода-вывода для использования сопроцессором зарезервирована область 00F8 - 00FF. В защищенном режиме инструкции ввода-вывода являются привилегированными, т.е. они могут исполняться задачами только с определенным уровнем привилегий, определяемым одним из полей регистра флагов.
Набор и обработка исключений реального и защищенного режимов различны. Под исключения Intel резервирует векторы 0-31 в таблице прерываний, однако в PC часть из них перекрывается системными прерываниями BIOS и DOS. Адрес программы обслуживания прерывания определяется по таблице с помощью 8-битного номера вектора прерывания. Номер вектора для программных прерываний задается командой, для маскируемых прерываний вводится от внешнего контроллера во втором цикле INTA#, немаскируемое прерывание имеет фиксированный вектор, а исключения генерируют и передают номер вектора внутри процессора.
Каждому номеру прерывания соответствует элемент в таблице дискрипторов прерываний IDT (Interrupt Discriptor Table). В реальном режиме таблица прерываний организована как 8086. Она содержит дальние адреса программ обслуживания и после сброса располагается начиная с нулевых адресов. Однако инструкцией можно изменить ее положение в пределах 1Мбайта. В защищенном режиме таблица может находиться в любом месте физической памяти.
После аппаратного сброса процессор переходит в реальном режиме к выполнению команды по физическому адресу FFFFF0h, при этом устанавливаются следующие значения регистров: CS=F000h, IP=FFF0h, DS=SS=ES=0000h. Только после сброса и до первой команды межсегментного перехода или вызова (подпрограммы) в реальном режиме на шине адреса биты A[20-23] в цикле выборки команд имеют значение "1". Таким образом, ROM BIOS (играющий роль начального аппаратного загрузчика) должен располагаться по адресам FFFFF0h - FFFFFFh. В то же время для 8086 ROM BIOS располагалась под границей FFFFFh. В реальном режиме векторы прерываний, ссылающиеся на BIOS, также могут адресоваться в диапазоне адресов 0 - FFFFFh. Поэтому на процессоре 80286 (и старше) ROM BIOS отображается по крайней мере на две области памяти, расположенных под первым и последним мегабайтом адресуемой физической памяти.
Система команд 80286 расширена по сравнению с 8086. Вследствие сложности системы команд программирование целесообразно вести на языке Ассемблер или использовать языки более высокого уровня. Это позволит воспользоваться инструментарием BIOS и операционных систем.