Лабораторна робота 8

1

Лабораторна робота 8.

Тема: Програмна модель стенду «УМПК-80».

Мета: Ознайомитись з характеристиками стенду УМПК-80 та інтерфейсом програмної моделлі УМПК-80. Навчитись працювати з основними меню програмної моделі стенду УМПК-80.

2

Теоретичні відомості.

1. Характеристика стенду «УМПК-80».

У процесі вивчення мікро-ЕОМ використовують МЕВМ на різних мікропроцесорних комплектах. Однією з них є модельований лабораторний комплекс УМПК-80, на ВІС серії К580. З його допомогою вивчають особливості роботи однокристальних мікропроцесорів, з фіксованим набором команд. Так само він може бути використаний для дослідження методів програмування та роботи ВІС, що входять до мікропроцесорний комплекс К580.

Мікро-ЕОМ є легко освоюваним і зручним засобом для дослідження відносно невеликих (до 0.5 Кбайт) програм. Мікро-ЕОМ має внутрішнє джерело живлення, яке забезпечує її роботу в мережі 220 B, 50 Гц.

До її складу входять:

-Мікропроцесор (МП);

-Схема тактового харчування (СхТП);

-Формувач магістралі даних (ФМГ);

-Формувач магістралі управління (ФМУ);

-Формувач магістралі адреси (ФМА);

-Восьмирозрядний магістраль даних (МД). для двонаправленого обміну даними між окремими вузлами мікро-ЕОМ;

3

- Шiстнадцятирозрядного односпрямована магістраль адреси (МА),

керована мікропроцесорної БІС і використовується для адресації до пам'яті і

окремими вузлами мікро-ЕОМ;

-Пятіразрядная односпрямована магістраль управління (МУ), керована мікропроцесорної БІС і служить для визначення режиму роботи мікро-ЕОМ при виконанні кожного МЦ;

-Оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), ємністю 1Кб;

-Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), ємністю 2Кб;

-Регістр введення (РгВв) з перемикачів (П);

-Регістр виведення з індикацією станів світлодіодами (РгВив);

-Схема видачі коду переривання (СхВКПР);

-Схема дешифрування адреси (СхДША);

-Схема видачі звукового сигналу (СхВЗС);

-Клавіатура управління і введення даних (К), що складається з 9 клавіш управління, і 16 клавіш для введення шістнадцятиричних кодів чисел;

-Регістр читання клавіатури (РгЧК);

-Шестіразрядний восьмісегментний дисплей (Д), чотири розряду якого служать для відображення коду адреси в шістнадцятковій системі числення, а

два - для відображення даних;

-РгСК - регістр сканування;

-РгСг - регістр сегментів дисплея;

-Магістралі мікро-ЕОМ, а також вхідний і вихідний регістри мають індикаційні світлодіоди (ІС), що вказують їх стан.

Відкрита конструкція і наявність великої кількості засобів індикації дозволяють наочно дослідити процес передачі і перетворення інформації в мікро-ЕОМ.

Мозком мікро-ЕОМ є мікропроцесор К580ВМ80. Цей мікропроцесор є аналогом мікропроцесора Intel 8080. Він являє собою однокристальний восьмирозрядний МП з фіксованою системою команд, і призначений для побудови засобів обробки даних, що застосовуються в пристроях автоматики,

4

контролерах і МЕВМ. Він поміщений у пластиковий корпус з 40 висновками і споживає потужність 750 мВт. Його тактова частота складає 2,5 МГц.

Пам'ять мікро-ЕОМ організована у вигляді восьмирозрядних осередків,

кожна з яких має свою шестнадцатіразрядний адресу. Таким чином,

мікропроцесорна ВІС може працювати з пам'яттю до 65536 байт.

У мікро-ЕОМ реалізована адресація за допомогою карти пам'яті: кожному фізичному пристрою макета ставиться у відповідність адресу, і звернення до нього при такому типі адресації аналогічно зверненням до комірки пам'яті з використанням всього набору команд мікропроцесора.

У ПЗУ, ємністю 2 Кб, записані керуючі та демонстраційні програми,

адреси з 0800h по 0BFFh - ОЗУ; адресу 0BB0h - початковий адресу стека а адреси з 0BB1h по 0BFF задіються для тимчасової запису даних у внутрішніх регістрах МП при роботі керуючої програми.

Адреса 0800h є також початковим адресою ОЗУ, куди можуть записуватися досліджувані програми користувача. Слід зазначити, що область ОЗУ з адреси 0800h по адресу 0AFFh у навчальній мікро-ЕОМ схемотехнічно захищена від випадкового запису під час виконання програм користувача. Для

5

запису даних при виконанні програм необхідно використовувати область ОЗУ з адреси 0B00h по адресу 0BB0h.

Така адресація дозволяє легко здійснити дешифрацію пристроїв на основі простого трирозрядного дешифратора. Як видно з малюнка, для дешифрування пристроїв можна використовувати лише 11-й, 12-й, 13-й розряди адресної магістралі. Будь-яка з восьми комбінацій станів цих розрядів однозначно визначає вигляд пристрою, з яким буде працювати мікропроцесор на кожному машинному циклі.

Мікропроцесор К580ВМ80 є основою мікро-ЕОМ УМПК-80.

Цей мікропроцесор є аналогом мікропроцесора Intel 8080, має близько вісімдесяти команд, а з урахуванням модифікацій - двісті сорок чотири інструкції.

Він являє собою однокристальний восьмирозрядний МП з фіксованою системою команд, і призначений для побудови засобів обробки даних, що застосовуються в пристроях автоматики, контролерах і МЕВМ. Він поміщений у пластиковий корпус з 40 висновками і споживає потужність 750 мВт. Його тактова частота складає 2,5 МГц.

Мікропроцесор К580ВМ80 має восьмирозрядну внутрішню шину даних. Обмін інформацією між внутрішньою шиною даних і шиною даних мікропроцесорної системи здійснюється через двонаправлений буферний регістр даних.

Шістнадцятирозрядна шина адреси дозволяє мікропроцесору здійснювати безпосередню адресацію до 64 Кб пам'яті. Буферні регістри адрес і даних мають виходи з трьома станами (високий, низький рівні і стан з високим вхідним опором), що дозволяє відключати мікропроцесор від шини системи при реалізації режиму прямого доступу до пам'яті з боку зовнішніх пристроїв.

Секція регістрів включає в себе вісім восьмирозрядних регістрів (W2, W3, B, C, D, E, H, L) і трьох шістнадцятирозрядних регістрів (програмний лічильник, вказівник стека, керований адресний регістр). Регістри B, C, D, E, H, L є регістрами загального призначення (РЗП), в залежності від типу виконуваної команди можуть використовуватися або як самостійні регістри, або як шістнадцятирозрядні пари BC, DE, HL. Буферні регістри W2 та W3 не є програмно-доступними регістрами і використовуються для виконання команд всередині БІС мікропроцесора.

Програмний лічильник (PC) містить адресу пам'яті, за якою знаходиться поточна команда. Вміст лічильника автоматично змінюється протягом кожного циклу команди. Покажчик стека (SP) містить адресу пам'яті, починаючи з якого

7

її можна застосовувати для зберігання і відновлення змісту програмно-

доступних регістрів МП ВІС.

Керований адресний регістр призначений для прийому інформації з інших регістрів і передачі її в буферний регістр адреси. У процесі передачі цей програмно-недоступний регістр може збільшувати або зменшувати на одиницю передану інформацію, що спрощує адресацію.

Арифметико-логічний блок (АЛБ) виконує арифметичні і логічні операції над даними, представленими в двійковій формі під впливом схеми управління

(СУ) мікропроцесорної ВІС. Він включає в себе восьмирозрядний арифметико-

логічний пристрій (АЛП), схему десяткової корекції (ДК), побудованої на базі ПЗУ, восьмирозрядний регістр ознак акумулятор і буферний регістр (W1).

Арифметико-логічний блок дозволяє здійснити арифметичні операції додавання і віднімання, а також основні логічні операції (І, АБО, що виключає АБО) і зсув.

При проведенні операцій одне число завжди береться з акумулятора, а інше - з

буферного регістра W1. Результат виконання операції надходить на внутрішню шину даних або записується в регістр накопичувача. Блок десяткової корекції при необхідності здійснює переклад вмісту регістра накопичувача із двійкової у двійково-десяткову форму.

Після виконання кожної операції в АЛП виробляється п'ять ознак,

значення яких можуть впливати на виконання наступних команд обробки інформації (але не всіх) і умов передачі управління. Для зручності збереження та відновлення стану мікропроцесора під час переривань і переходу до підпрограм всі ознаки зібрані в одному регістрі - регістрі ознак.

Ознака перенесення (Carry - C) встановлюється в одиницю, якщо при виконанні команд з'являється одиниця переносу зі старшого розряду.

Додатковий ознака переносу (Auxiliary carry - AC) встановлюється в одиницю, якщо при виконанні команди виникає одиниця переносу з третього

8

розряду числа. Стан розряду може бути проаналізовано лише командою десяткової корекції числа.

Ознака знака (Sign - S) в машинному слові можна представити числом від

-128 до +127. У цьому випадку сьомий (старший) розряд числа - його знак. Одиниця в сьомому розряді при такому записі буде вказувати на негативне число, а нуль - на позитивне.

У розряд нульового ознаки (Zero - Z) записується одиниця, якщо при виконанні команди результат дорівнює нулю. У розряд ознаки парності (Parity -

P) записується одиниця, якщо при виконанні команди кількість одиниць у розрядах результату буде парним. Слід мати на увазі, що різні команди по-

різному впливають на окремі ознаки. Регістр команд (РГК) і дешифратор команди (ДШК) використовується в мікропроцесорній ВІС для отримання й дешифрування команди. Під час вилучення команди перший байт, що містить її код, міститься в регістр команди і надходить на дешифратор команд.

Таблицю команд можна подивитись у довідці.

9

2. Програмна модель навчального стенду «УМПК-80».

Для емуляції роботи навчального стенду «УМПК-80» використовується програма «Програмна модель стенду «УМПК-80» на базі мікропроцесору К580ВМ80», яку було розроблено у 2000 році.

При запуску виконуваного файлу програмної моделі Ви потрапляєте в головне вікно моделі, в якому проводиться основна робота з досліджуваної програмою.

До складу вікна входить: 1.Меню моделі

2.Панель інструментів

3.Секція машинних кодів

4.Секція мнемокодів

5.Секція повідомлень

6.Рядок стану

Переміщення між секціями здійснюються клавішами <Tab> і <Shift+Tab> або за допомогою миші.

1. Меню моделі

10

- Підменю "Файл", містить команди для роботи з

файлами;

-Підменю "Просмотр", містить команди для керування

-Підменю "Отладка", містить команди для налагодження