Оглавление

Введение 2

1. Архитектура ЭВМ 3

2. Ассемблеры 10

3. Представление данных в ЭВМ 23

4. Архитектура CISC от Intel 35

5. Система команд 68

6. Цикл трансляции, компоновки и выполнения 106

7. Ассемблер CISC 107

8. Архитектура RISC 155

9. Архитектура VLIW 156

10. Многоядерные архитектуры 160

11. Микроконтроллер AVR от Atmel 162

12. Микроконтроллеры C28x 183

13. TMS320С6000 224

14. Поддержка в MATLAB 246

Введение

Целью преподавания дисциплины является изучение машинно-зависимых языков программирования (Ассемблеров). В курсе изучаются:

• Архитектуры процессоров.

• Принципы построения языка Ассемблера.

• Ассемблеры разного типа.

• Интегрированные среды разработки, поддерживающие работу на Ассемблере.

Дисциплина относится к циклу профессиональных компонент основной образовательной программы (ООП).

Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:

• ЭВМ и периферийные устройства.

• Математическая логика и теория алгоритмов.

Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин:

• Теория автоматов и формальных языков.

• Управление сложными техническими системами.

Студенты, успешно выполнившие учебный план, должны знать:

• Основы построения и архитектуры ЭВМ.

• Знать основы современных языков Ассемблера.

• Знать Ассемблер микроконтроллеров Atmel.

• Знать Ассемблер микроконтроллеров C2x от Texas Instruments.

• Знать Ассемблер цифрового сигнального процессора C6x от Texas Instruments.

Студенты, успешно выполнившие учебный план, должны уметь:

• Выбирать, создавать и отлаживать программно-аппаратные средства

• Программировать на зыке Ассемблера Atmel в интегрированной среде разработки (ИСР).

• Программировать на зыке Ассемблера C2x в ИСР.

• Программировать на зыке Ассемблера C6x в симуляторе C6xTools.

Рекомендуемая литература

1. Юров В.И. Assembler. Практикум. 2-е изд. – СПб. – Питер, 2006. – 399с.

2. Трамперт В. AVR-RISC микроконтроллеры. Пер. с нем. – К.: “МК-Пресс”, 2006. – 464с.

3. Хартов В.Я. Микроконтроллеры AVR. Практикум для начинающих. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 240с.

4. Солонина А.И. и др. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов.– СПб.: БХВ-Петербург, 2001, 464 с.

5. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. СпБ.:БХВ-Петербург, 2003, 448с.

6. Магда Ю. Ассемблер для процессоров Intel Pentium. – СПб. – Питер, 2006. – 410с.

7. Калашников О.А. Ассемблер? Это просто! Учимся программировать. – Спб.: БХВ=Петербург, 2006. – 384с.

8. Иванова В.Г., Тяжев А.И. Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры. Самара: ООО Офорт, 2008, 262 с.

Программное обеспечение для выполнения лабораторных работ:

• ИСР AVR Studio.

• ИСР CCS для C2x.

• Инструментарий C6xTools.

1. Архитектура эвм

   1. Введение

Процессором называют программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и управление им. Первые процессоры строились с использованием элементной базы общего назначения. В настоящее время процессоры используют специализированные большие или сверхбольшие интегральные схемы (БИС/СБИС),

Микропроцессром (МП) называют построенное на одной или нескольких БИС/СБИС программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и управление им. МП появились, когда уровень интеграции ИС достиг значений, при которых необходимые для программной реализации алгоритмов блоки удалось разместить на одном или нескольких кристаллах. В настоящее время понятия процессор и МП эквивалентны.

МП система (МПС) – совокупность МП, памяти и устройства ввода/вывода (внешние устройства). Решаемая задача определяется реализуемой МП программой, структура МПС остается неизменной, что и определяет ее универсальность.

Совокупность БИС/СБИС, пригодных для совместного применения в МПС, называют МП комплектом (МПК). Понятие МПК задает номенклатуру микросхем с точки зрения возможностей их совместного применения (совместимость по архитектуре, электрическим параметрам, конструктивным признакам и др.). В состав МПК могут входить микросхемы различных серий и схемотехнологических типов при условии их совместимости.

2. Структура мпс

Практически всегда структура МПС является магистрально-модульной. В такой структуре имеется группа магистралей (шин), к которым подключаются различные модули (блоки), обменивающиеся между собой информацией поочередно, в режиме разделения времени.

Термин "шины" относится к совокупности цепей (линий), число которых определяет разрядность шины.

Типична 3-шинная структура МПС с шинами адресов ША, данных ШД и управления ШУ. Наряду с русскими терминами применяются английские АВ (AddressBus),DB(DataBus) и СВ (ControlBus).

Структура МПС с простым МП от Intel, который имеет мультиплексируемую шину адресов/данных.

После передачи младшего байта адреса шина AD_7-0отдается для передачи данных. Эти передачи двунаправлены, направление задается сигналом RD.. При активном состоянии сигнала чтения RD (Read) данные передаются справа налево, при пассивном - в обратном направлении. К шине данных подключены информационные выводы всех модулей МПС.

Микропроцессор МП.Выполняя программу, МП обрабатывает команду за командой. Команда задает выполняемую операцию и содержит сведения об участвующих в ней операндах. После приема команды происходит ее расшифровка и выполнение, в ходе которого МП получает необходимые данные из памяти или внешних устройств. Ячейки памяти и внешние устройства (порты) имеют номера, называемые адресами, которыми они обозначаются в программе.

Генкератор Гзадает МП тактовые импульсы. По каждому МП выполняет команду.

Однонаправленная адресная шина ША.По ней МП посылает адреса, определяя объект, с которым будет обмен.

Ддвунаправленная шина данных ШД. По ней МП обменивается данными с модулями (блоками) системы.

Шина управления ШУ. По ней идет обмен управляющей информацией.

Постоянное запоминающее устройство - ПЗУ(ROM –ReadOnlyMemory) хранит фиксированные программы и данные, оно является энергонезависимым и при выключении питания информацию не теряет.

Оперативное запоминающее устройство - ОЗУ(RAM -RandomAccessMemory) хранит оперативные данные (изменяемые программы, промежуточные результаты вычислений и др.), является энергозависимым и теряет информацию при выключении питания. Для приведения системы в работоспособное состояние после включения питания ОЗУ следует загрузить необходимой информацией.

Интерфейс управления ИУ. Осуществляет взаимодействие с устройствами ввода-вывода (УВВ) или внешними устройствами (ВУ) - техническими средствами для передачи данных извне в МП или память либо из МП или памяти во внешнюю среду. Для подключения ВУ необходимо привести их сигналы, форматы слов, скорость передачи и т. п. к стандартному виду, воспринимаемому данным МП. Это выполняется специальными блоками, называемыми адаптерами (интерфейсными блоками ввода-вывода). Интерфейсом называют совокупность аппаратных и программных средств, унифицирующих процессы обмена между модулями системы.

Кроме обозначенных блоков, в состав систем входят обычно и более сложные, чем адаптеры, блоки управления внешними устройствами - контроллеры. К их числу относятся контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти,оллеры клавиатуры, дисплея, дисковой памяти и т. д.

Контроллеры прерыванийобеспечивают обмен с внешними устройствами в режиме прерывания (временной остановки) выполняемой программы для обслуживания запроса от внешнего устройства.

Контроллеры прямого доступа к памятиобслуживают режим прямой связи между внешними устройствами и памятью без участия МП. При управлении обменом со стороны МП пересылка данных между внешними устройствами и памятью происходит в два этапа — сначала данные принимаются МПом, а затем выдаются им на приемник данных. В режиме прямого доступа к памяти МП отключается от шин системы и передает управление ими контроллеру прямого доступа, а передачи данных осуществляются в один этап — непосредственно от источника к приемнику.

В состав МПС часто входят также программируемые таймеры, формирующие различные сигналы (интервалы, последовательности импульсов и т. д.) для проведения операций, связанных со временем.

В современных МП системах используются наборы микросхем (Chip sets), которые соединяют компонеты:

• Северный мост для связи МП с памятью.

• Южный мост для ввода-вывода.