Лекции по курсу «микропроцессорая техника»

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ 2

1 АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ 4

1.1 Позиционные системы счисления 4

1.2 Двоичная система счисления 4

1.3 Алгоритмы преобразования десятичных чисел в двоичные 5

1.3.1 Метод вычитания 5

1.3.2 Метод деления 6

1.3.3 Метод умножения 7

1.4 Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления 7

1.5 Представление отрицательных чисел 8

1.6 Сложение и вычитание двоичных чисел 9

2 АРХИТЕКТУРА ЭВМ 10

2.1 Обобщенная структура ЭВМ 10

2.2 Основные характеристики ЭВМ 12

2.3 Классификация ЭВМ 13

2.4 Уровни организации ЭВМ 15

3 Машинный уровень организации 17

3.1 Форматы команд 17

3.2 Адресация данных 20

3.2.1 Прямые способы адресации 20

3.2.2 Непрямые способы адресации 21

3.3 Адресация команд 23

3.4 Типы машинных команд 24

3.4.1 Команды передачи данных 24

3.4.2 Команды обработки данных 25

4 Микропрограммный уровень организации ЭВМ 28

4.1 Принцип микропрограммного управления 28

4.2 Набор микроопераций и микроэлементов 29

5 Системный уровень организации ЭВМ 32

5.1 Программный режим работы 32

5.2 Организация прерывания процессора 33

1. Арифметические основы вычислительной техники

   1. Позиционные системы счисления

Система счисления(number system) –способ записи чисел.

Цифра (digit)–условный знак, используемый для записи чисел.

Разряд числа (position)–позиция, занимаемая цифрой в записи числа.

Вес (weight)–значение единицы какого-либо разряда числа.

Позиционная система счисления–система счисления, основанная на принципе позиционного значения цифр, то есть такая система счисления, в которой каждому разряду числа соответствует строго определенный вес.

В позиционных системах счисления действительные числа принято записывать следующим образом:

x_nx_n-1…x₀,x_-1x_-2…x_-m ,(1.1)

где i= -m, -m+1, … ,n–номер разряда,

x_i–цифра, записанная вi-ом разряде числа (значениеi-го разряда),

а запятая разделяет целую и дробную части числа (слева от запятой –целая часть, справа–дробная), причем, каждый разряд имеет фиксированный весW_i, определяемый (в конкретной системе счисления) только номером разряда.

Для того, чтобы привести число к его десятичному виду Xdec, нужно произвести вычисления по формуле:

Xdec = x_-m W_-m + x_-m+1 W_-m+1 +…+ x_n W_n , (1.2)

где W_i –весi-го разряда (i= -m, -m+1, …n).

Среди позиционных систем счисления практическое применение получили только такие системы, в которых вес разряда определяется выражением:

W_i=Bⁱ, (1.3)

где B–натуральное число, называемоеоснованием системы счисления (radix).

В вычислительной технике используются десятичная (decimal number system), двоичная (binary number system), восьмеричная (octal number system) и шестнадцатеричная (hexadecimal number system) системы счисления, основания которых равны 10, 2, 8 и 16, соответственно. Двоичная форма представления информации используется практически во всех технических устройствах, из которых состоит вычислительная система. В двоичном виде информация обрабатывается процессором, хранится в памяти и передается по каналам связи. Десятичная форма представления данных применяется в тех случаях, когда потребителем информации является человек, например, при выводе данных на устройства индикации или регистрации. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления служат только для краткой записи двоичных чисел.