ЛР1
.docМинистерство цифрового развития, связи И массовых коммуникаций российской федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра многоканальных телекоммуникационных систем
Лабораторная работа № 1 по дисциплине
Цифровые системы передачи и методы их защиты
Изучение принципов работы микропроцессорной техники
Бригада № 5
Выполнил:
студент гр. БЗС2002
Ломакин А. А.
Проверила:
ст. пр. Зуйкова Т. Н.
Москва 2023
1 Постановка задачи
В результате работы с симулятором сигнального процессора ADSP-2181 изучить принципы работы АЛУ и УМНОЖИТЕЛЯ. Проверить работу их команд на практике.
2 Исходные данные
Сигнальный процессор - ADSP-2181
Среда разработки программного обеспечения – VisualDSP++
Заданная команда в АЛУ – if условие |AR AF| = yop - xop
Заданная операция в умножителе – MR = xop * yop (UU и SS)
Источники операндов — константы и переменные, записанные в регистры процессора, ячейки памяти программ, ячейки памяти данных и массив в памяти данных.
3 Краткая теория
Схема и система команд АЛУ.
Формат команды:
if условие |AR AF| = xop |+, -, AND, OR, XOR| yop
if условие |AR AF| = xop + |C, конст.|
if условие |AR AF| = xop + yop + C
if условие |AR AF| = xop - |yop + C – 1, конст.|
if условие |AR AF| = yop - |xop, xop + C – 1, конст.|
if условие |AR AF| = - |xop, yop|
if условие |AR AF| = NOT |xop, yop, 0|
if условие |AR AF| = yop |+1, -1|
if условие |AR AF| = ABS xop
if условие |AR AF| = |TSTBIT, SETBIT, CLRBIT, TGLBIT| номер бита OF xop, где номер бита 0…0xF
if условие |AR AF| = DIVS yop, xop
if условие |AR AF| = DIVQ xop
if условие |AR AF| = PASS |xop, yop. const|
Схема и система команд умножителя-накопителя.
Команды:
if условие |MR MF| = |MR +, MR -| xop*yop |(SU),(US),(SS),(UU),(RND)|
if условие |MR MF| = 0
if условие |MR MF| = MR (RND) - округление
IF MV SAT MR – ограничение по переполнению
ena m_mode – включение режима умножения целых чисел
dis m_mode – выключение режима умножения целых чисел
Таблица с допустимыми значениями констант.
константы |
const |
0 32767 -2 2**0 = 1 2,4,8,16…16384 (= 2**14) -32768 -3,-5,-9…-16385 (= - 2**14 – 1)
|
0 2**15-1=32767 -2**1= -2 1 2,4,8,16…16384 (=2**14) -32768 (=-2**15) 1, 3, 7… 32767 (2**15 – 1) 3, 5, 9, 17…16385 (2**14 +1) -1, -3, -7…-16383 (-2**14 +1) 0, -2, -6, -14…-16382 (-2**14 +2) -32767 |
xop + конст xop - конст yop - конст |
PASS |const| (обновляет ASTAT (признаки))
|
Таблица с допустимыми регистрами операнда Х и операнда Y.
|
xop |
yop |
АЛУ: УМНОЖИТЕЛЬ: |
AX0, AX1, AR, MR0, MR1, MR2, SR0, SR1 MX0, MX1, MR0, MR1, MR2, SR0, SR1, AR |
AY0, AY1, AF MY0, MY1, MF |
Таблица с допустимыми регистрами результатов действий в АЛУ и умножителе.
АЛУ |
УМНОЖИТЕЛЬ |
AR, AF |
MF, MR0, MR1, MR2 |
Регистр признаков операций ASTAT.
В результате выполняемых в АЛУ операций формируются признаки:
Признак |
Назначение |
AZ |
Нулевой результат операции в АЛУ |
AN |
Отрицательный результат операции в АЛУ |
AV |
Переполнение разрядной сетки АЛУ |
AC |
Перенос |
AS |
Отрицательное значение операнда xop при выполнении операции вычисления его абсолютного значения |
AQ |
Признак, используемый операцией деления |
MV |
Переполнение умножителя |
SS |
Знак сдвига данных |
4 Результаты исследования
Команда АЛУ: if условие |AR AF| = yop - xop
Возможные записи команды АЛУ:
AR = AY0 – AX0
AR = AY0 – AX1
AR = AY1 – AX0
AR = AY1 – AX1
AF = AY0 – AX0
AF = AY0 – AX1
AF = AY1 – AX0
AF = AY1 – AX1
На 2 шаге
Результат действия был записан в AF, что будет yop на 2 шаге:
AF = AF – AX0
AF = AF – AX1
AR = AF – AX0
AR = AF – AX1
Результат действия был записан в AR, что будет xop на 2 шаге:
AR = AY0 – AR
AR = AY1 – AR
AF = AY0 – AR
AF = AY1 - AR
Команда умножителя-накопителя: MR = xop * yop (UU и SS)
Возможные записи команды умножителя:
MR = MX0 * MY0 (UU)
MR = MX0 * MY0 (SS)
MR = MX0 * MY1 (UU)
MR = MX0 * MY1 (SS)
MR = MX1 * MY0 (UU)
MR = MX1 * MY0 (SS)
MR = MX1 * MY1 (UU)
MR = MX1 * MY1 (SS)
5 Анализ результатов исследования
В результате работы с микропроцессором я понял принцип работы его регистров на примере команд в АЛУ и умножителе. Я записал результат данных мне команд (сложения и умножения 2-х чисел) в разные регистры, при этом учитывая, что исходные переменные тоже могут быть записаны в разных регистрах, и посмотрел, как это может влиять на результат. Также были проанализированы возможные значения констант и просмотрены все возможные регистры, в том числе регистр признаков операций ASTAT.
6 Выводы
6.1 Поясните принципы работы микропроцессора, которые Вы изучили в ходе выполнения лабораторной работы.
В ходе выполнения лабораторной работы я понял следующие принципы его работы – сначала в памяти данных нам следует объявить некоторые переменные, которые могут быть использованы в ходе программы, после, в памяти программ, следует написать саму программу. В программе мы можем оперировать заданными переменными, записывая их в регистры микропроцессора и выполнять различные команды в АЛУ и умножителе, чтобы добиться требуемого результата.
6.2 Отметьте достоинства и недостатки работы АЛУ и умножителя.
К достоинствам АЛУ можно отнести его простоту – система команд (даже условных) и принципиальная схема понятна и наглядна, сами действия, совершаемые АЛУ тоже просты, разобраться в его работе не так сложно. К недостаткам следует отнести ограничения на запись в регистр AF, невозможность записи и загрузки в регистры AX0/AX1 в/из PM, а также следует учитывать, что АЛУ всегда видит значения в знаковом формате.
К достоинствам умножителя можно отнести возможность использования более сложных арифметических действий, а именно умножения и деления, большой объем регистра MR (который состоит из регистров MR0, MR1 и MR2), позволяющий нам суммировать вычисленное произведения с другими числами вплоть до 40 разрядов, а также относительно простую принципиальную схему и систему команд. К недостаткам следует отнести сложность его восприятия, а именно то, как происходят процессы внутри него, например, как формируется его разрядная сетка, как представляются числа в дробном формате и т.д.
6.3 Укажите, для решения каких задач возможно применение микропроцессора в телекоммуникациях.
Применение микропроцессора в телекоммуникациях возможно для обработки сигналов, которые будут поступать на него. Например, на данном микропроцессоре можно реализовать КИХ и БИХ фильтры с нужными нам характеристиками. Для реализации возможностей обработки сигналов даже присутствуют специальные команды, как, например, ena ar_sat, которая ограничивает большие амплитуды и убирает искажения перегрузки.