32

Дисциплина : Вычислительная техника и информационные технологии

Лекция 1: Общие принципы организации МПС

1. Структура, архитектура МПС.

2. Структура, архитектура однокристального восьмиразрядного МП КР580ВМ80.

МПС – микропроцессорная система.

МП – микропроцессор.

Литература : 1. Евриинов Э.В «Цифровая вычислительная техника».

2. Яковлев Л.А , Тимченко В.И «Вычислительная техника» Методические указания к лабораторным работам .

3. Методические указания по курсовому проектированию по дисциплинам «Цифровая и вычислительная техника, …..», Спб ГУТ , 1997г.

1. Структура, архитектура мпс.

МПС – аппаратно-программное устройство, которое осуществляет программную реализацию алгоритмов цифровой обработки информации.

МПС включает 3 основных блока:

Центральный микропроцессор (ЦМП).

Запоминающие устройство (ЗУ), которое включает: оперативное запоминающие устройство (ОЗУ), функционирует только при наличии питания, и постоянное запоминающие устройство (ПЗУ) – жесткие диски , flesch-память, которые хранят информацию в отсутствие электропитания.

Устройства ввода-вывода (мышь, клавиатура, принтер, дисплей)

Объем устройств ввода-вывода = 28= 256.

Объем адресного пространства = 216= 64536 адресов.

Принцип работы МПС состоит в выполнении заранее разработанной программы, которая определяет последовательность выполнения команд (операций).

Ассемблер MOV B,C ; комментарий (B) (C)

Код МП 01000001 - 41 h

Выполнение программы осуществляется последовательным считыванием с ЗУ команды , её дешифрированием и выполнением .

Выполнение команды осуществляется в 2 этапа :

Считывание и дешифрирование команды: ЦМП выставляет на шину адреса (ША) адрес очередной выполняемой команды. Этот адрес по ША поступает в ЗУ. Кроме того, в ЗУ по шине управления (ШУ) подается сигнал чтения содержимого ячейки памяти (ЯП). Содержимое ЯП с кодом операции (КОП) по шине данных (ШД) поступает в ЦМП .

По результатам дешифрирования КОП МП осуществляет выполнение команды.

По окончании выполнения команды на ША выставляется адрес очередной выполняемой команды.

2-й учебный вопрос:

Структура, архитектура однокристального восьмиразрядного МП КР580ВМ80.

МП – программно-управляемое устройство реализуемое на одном чипе , которое осуществляет процесс цифровой обработки информации и управление этих процессов.

МП бывают: 8-, 16- , 32- , 64- разрядныt

Рассмотрим структуру однокристального 8-ми разрядного МП КР580ВМ80

ЦМП состоит из 3-х основных блоков:

1)Блок обработки информации:

8 разрядный регистр – аккумулятор, для хранения 1-го операнда команды и результата выполнения команды.

8 разрядный регистр признаков, для хранения признаков арифметических и логических операций.

№ разряда регистра	7	6	5	4	3	2	1	0
наименование признака	S	Z	0	AC	0	P	1	CY

Признак S – признак отрицательного результата АЛУ (S=1)

Признак Z – признак нулевого результата АЛУ (Z=1)

Признак АС – перенос между полубайтами (АС=1)

Признак Р – признак четного числа нулей в аккумуляторе при выполнении арифметических , логических операций (Р=1)

Признак CY - признак переноса старшего разряда при выполнении АЛУ .

Арифметическое - логическое устройство (АЛУ) – для выполнения арифметических и логических операций.

2) Блок управления включает:

регистр команд, для хранения кода выполняемой команды (операции);

дешифратор команд, для дешифрирования кода операции и формирования сигналов управления при выполнении команды;

устройство управления, для управления процессом обработки информации

3) Блок хранения включает:

Шесть 8-ми разрядных регистров: B,C,D,E,H,L, для временного хранения данных (прототип кэш памяти). Регистры могут использоваться 8-ми разрядными или строго определенными парами: B-C, D-E, H-L (регистры используются? как 16-ти разрядные)/

Указатель адреса стека (SP) 16-ти разрядный регистр, для хранения начального адреса стековой памяти.

Стековая память – область ОЗУ и предназначена для хранения данных при выполнении команд условных переходов, организации прерывания и других данных.

Принцип построения стековой памяти: первым записан – последним прочитан.

Счетчик команд CP (16-ти разрядный регистр) для хранения адреса очередной выполняемой команды.

Функционирование МП

МП последовательно выполняет команду за командой . каждая команда выполняется в 2 этапа:

Выборка команды. Счетчик команд под воздействием сигналов управления По ША команда поступает В ЗУ . Под воздействием сигналов управления поступает по ШУ содержимое выставляет на ША 16-ти разрядный адрес ЯП ЗУ, в которой хранится код команды (КОП). ЯП указанного адреса поступает по ШД в регистр команд МП и дешифрируется.

1. Выполнение команды. Под воздействием сигналов управления осуществляется выполнение по тактам команды, код операции которой в регистре команд. Для арифметических и логических операций формируются признаки в регистре признаков. По окончании выполнения команды счетчик команды (РС) записывает адрес очередной выполняемой команды.

Система команд.

1. Структура команд и способы адресации

2. содержание системы команд

Система команд – перечень команд выполняемых данным МП .

Каждый МП имеет свою систему команд.

Структура команд : команды бывают 1-о, 2-х и 3-х байтные

• 1-о байтная команда – в одном байте КОП (код операции) и операнд

MOV rd, rs ; (rd)  (rs)

при этом содержание rs не изменяется

• 2-х байтные команды – в первом байте КОП команды и операнды , во втором байте только операнд .

• 3-х байтные команды - в первом байте КОП команды , во втором и

третьем – операнды.

(0106h)  (А)

Режимы адресации

В системе команд применяют следующие режимы адресации:

1. Прямая адресация – код адреса в команде является исполнительным адресом обращения к памяти.

(A) ([0106h])

2. Регистровая адресация – операнд содержится в одном из регистров МП.

(B)  (A)

3. Непосредственная адресация – операнд задан в команде

MVI A, 05h (A)  05h

4.Регистровая косвенная адресация – когда адрес ЯП с операндом хранится в

одной из регистровых пар, например в регистровой паре H-L.

(A)  ([HL])

В аккумулятор записывается содержимое ЯП, адрес которой хранится в регистровой паре HL.

Классификация системы команд

Система команд включает следующую группу команд:

1. Команды пересылок данных

2. Команды безусловного и условного переходов.

3. Команды арифметических , логических операций и сравнения

4. Команды ввода-вывода данных

5. Команды операции со стеком и другие команды(команды обращения к подпрограмме, остановок)

Команды пересылок данных

Структура:

(rd)  (rs)

A, B, C, D, E, H, L

Пример: MOV B, C ; (B)  (C)

Пересылка регистровая

Пересылка константы в регистр

(r)  (<Б2>)

Пересылка данных (косвенная адресация)

([HL])r

Загрузка константы в пару регистров

(rr)  (<Б3><Б2>)

(rr) - B-C, D-E, H-L, PSW

PSW – (регистр аккумулятора и регистр признаков)

Загрузка аккумулятора (прямая адресация)

(A)  ([<Б3><Б2>])

Из аккумулятора

([<Б3><Б2>])  (А)

При выполнении команд пересылок данных не формируются признаки нулевого результата и положительного отрицательного числа.

Арифметические и логические команды

Арифметические команды сложения.

Сложение содержимого регистра с аккумулятором

(A)  (A) + (r)

Сложение константы с аккумулятором

(А)  (А) + (<Б2>)

Инкрементные команды (добавление единицы либо к ЯП либо к регистру)

Инкремент регистра

(r)  (r) + 1

Инкремент регистровой пары

(rr)  (rr) + 1

Арифметические команды вычитания

Вычитание содержимого регистра из аккумулятора

(A)  (A) – (r)

Вычитание константы из аккумулятора

(A)  (A) – (<Б2>)

Декрементные команды (вычитание единицы)

Декремент регистра

(r)  (r) - 1

Декремент регистровой пары

(rr)  (rr) - 1

При выполнении арифметических команд изменяются значения регистров признаков.

Команды ввода-вывода данных

Вводи вывод данных в 8-ми разрядных МП КР580ВМ80, Int 080-085 , Z=80 осуществляется только через аккумулятор.

Команда ввода данных

(A)  ([<Б2>])

В аккумулятор вводится содержимое с того устройства , адрес которого находится в <Б2>

Команда вывода данных

([<Б2>])  (A)

Команды логических операций

AND(и), OR (или) , NOT(не), XRA(сложение по модулю 2)

(A)  (A) ^ (r)

(A)  (A) ^ (<Б2>)

(A)  (A) v (r)

(A)  (A) v (<Б2>)

инверсия

Логическое сравнение

Команды используются перед выполнением команд условных переходов.

Изменяется только значение регистровых признаков, например Z, S …

(A) – (r)

(A) – (<Б2>)

Команды безусловного и условного переходов

(команды управления )

Команды управления предназначены для изменения процессов вычисления.

Все команды управления 3-х байтные.

Безусловный переход.

(PC)  (<Б3><Б2>)

(PC) – счетчик команд

Переход если «-» .

Переход если не «0» .

Переход если «0».

Команды работы со стеком

(стековой памятью)

Стековая память – область ОЗУ, которая формируется по принципу “первым записан – последним прочитан ”. Для организации стековой памяти необходимо сформировать адрес начала стековой памяти. Как правило адрес начала стековой памяти записывается конечный адрес ОЗУ. По мере заполнения стековой памяти значение адресов уменьшается. В стековую память записываются данные только двух байтов (2-х регистров).

Адрес ЯП ,h	Содержимое ЯП
	7	6	5	4	3	2	1	0
0000	1	1	1	0	1	1	0	1
0001	0	0	1	1	0	1	0	1
7770
8036
8037
FFFF

Для задания вершины стековой памяти можно использовать одну из двух команд.

Содержимое HL перемещается в указатель стека SP

(SP)  (HL)

(SP)  (<Б3><Б2>)

Запись и чтение содержимого стековой памяти.

В стековую память записываются данные регистров РОН : (ВС ), (DE), (HL), PSW

Команда записи данных в стековую память

Например : PUSH B ; в стековой памяти запись содержимого ВС.

Команда чтения данных из стековой памяти

Например :РОР D ;запись содержимого стековой памяти в регистровую

пару ( DE).

Обращение к подпрограммам.

При выполнении основной программы можно организовать ветвление программы не только с помощью команд безусловного и условного переходов, но и путем применения команд “обращения к подпрограммам”.

Команда обращения к подпрограмме.

(РС) ß (<Б3 ><Б2>)

(SP)ß(SP)- 2

Последней командой в подпрограмме должна быть команда

(PC)_L ß(SP) (SP)ß(SP)+2

(PC)_H ß(SP)+1

Последовательность разработки, отладки и выполнения программ на языке “assembler” для симулятора AVSIM 85.

Этапы разработки, отладки и выполнения программ на AVSIM 85.

1. Словесная (вербальная) постановка задачи.

2. Разработка алгоритма программы.

3. Написание программы.

4. Трансляция программы – перевод текста пользователя в код МП (obj)

Компоновка программы (hex)

5. Отладка программы.

6. Выполнение программы.

Рассмотрим последовательность отладки и выполнения программ.

1 этап. Разработать 4-х разрядный двоичный вычитающий счетчик , с произвольными начальными и конечными значениями.

Qнач =5 Qкон = 8

ANI 0F (A)ß(A)^ 0F

2 этап. Разработка алгоритма.

3 этап. Написание программы.

Для написания программы используйте “Блокнот”. Сохранять файл программы с расширением “asm”

Test3.asm

outport equ 1

Qn equ 5

Qk equ 8

Include init .asm

Begin:

MOV C, Qn

M1

MOV A, C

OUT outport

DCR C

MOV A,C

ANI 0F

MOV C,A

CPI 7 ; (Qn-1)

JZ Begin

JMP M1

Include stack.asm

END