3.1 Общая теория организации. Системный канал.

Микро-ЭВМ представляют собой систему функциональных блоков

(устройств), связь между которыми осуществляется через единый

систамный канал обмена информацией. Канал микро-ЭВМ представ-

ляет собой систему сигнальных связей, назначение и физическая

реализация которых закреплены интерфейсом , т.е. совокупностью

правил, обеспечивающих обмен информацией между отдельными

функциональными блоками.

Все устройства, подключенные к каналу, используют одни и

те же канальные связи.

Наименование сигналов канала, их условное обозначение и

соответствующие им контакты на разъеме системного канала, при-

ведены в Таблице 1.

.

- 18 -

.

- 19 -

Связь между устройствами, подключенными к каналу, осущест-

вляется по принципу "активный-пассивный". В любой момент вре-

мени только одно устройство является активным и управляет цик-

лами обмена информацией в канале.

Передача данных через канал осуществляется по асинхронному

принципу при помощи специальных сигналов синхронизации К ВВОД

Н, К ВЫВОД Н, К СИП Н, т.е. на инициализирующий обмен данными

сигнал от активного устройства должен поступить ответный сиг-

нал от назначенного пассивного устройства. Поэтому процесс об-

мена между устройствами не зависит от их быстродействия по вы-

борке и приему данных (в пределах отведенного времени, порядка

10 мкс. см.п.3.4).

Адресное назначение пассивного устройства осуществляется

синхронно кодом адреса под управлением фронта установки в ак-

тивное состояние сигнала К СИА Н. Безадресное назначение пас-

сивного устройства осуществляется асинхронно под управлением

сигнала К ППР Н путем последовательного прохождения его через

цепочку устройств, способных работать в режиме прерывания

программы, до первого от ПРЦ, установившего сигнал К ТПР Н.

Кроме ПРЦ, активными в канале могут являться устройства,

способные работать в режиме прямого доступа к памяти (ПДП).

Обмен данными в режиме ПДП является самым эффективным способом

передачи данных между внешним устройством и памятью, так как

он проводится на фоне выполнения ПРЦ основной программы. Пере-

дача управления каналом осуществляется с помощью управляющего

сигнала К ППД Н, который последовательно проходит через уст-

ройства ПДП, соединенные в цепочку, от ПРЦ до первого, устано-

вившего сигнал К ТПД Н.

Таким образом, каждое устройство, способное работать в ре-

жиме прерывания или в режиме ПДП, имеет свой приоритет обслу-

живания, основанный на его расположении в цепочках прохождения

сигналов К ППР Н и К ППД Н от процессора, то есть первое от

ПРЦ устройство в цепочке обладает наивысшим приоритетом. По

прерываниям в ИВК работают устройство отображения с ЭВМ 54 и

БПП с ЭВМ 60, а по прямому доступу - НМД с ЭВМ 40.

Канал позволяет адресоваться к 32К 16-разрядных слов или к

64К байт (только по записи), что составляет адресное прост-

ранство микро-ЭВМ, в котором принято использовать память от 0

.

- 20 -

.

- 21 -

до 376 как область векторов прерываний, а от 160000 до

177777,как область регистров и памяти внешних устройств.

В канале определены интерфейсом следующие типовые процеду-

ры:

ВВОД - ввод данных (чтение данных активным устройс-

твом);

ВЫВОД- вывод данных(запись данных активным устройс-

твом);

ВЫВОД Б - вывод байта данных;

ВВОД-ПАУЗА-ВЫВОД - ввод данных, их модификация и вывод

по адресу ввода;

ВВОД АВП - ввод вектора прерывания;

ПДП - предоставление прямого доступа в память;

СБРОС - сброс устройств канала в исходное состояние;

ПУСК - пуск микро-ЭВМ (включение и выключение питания).

Временные диаграммы процедур канала приведены на рисунках

7 - 12.

3.2 Описание процессора.

Основным устройством ЭВМ является процессор (ПРЦ) (БИС -

КМ1801ВМ2А), который выполняет все необходимые операции по

приему команд, их исполнению, по обработке внешних и внутрен-

них прерываний программы, а также по управлению каналом.

Формат параллельной обработки данных:

16 - разрядное слово и байт.

Регистры общего назначения ПРЦ (R0 - R7) могут служить в

качестве накопительных регистров, индексных регистров, регист-

ров автоинкрементной и автодекрементной адресации и других це-

лей. Кроме того, R6 выполняет специальную функцию регистра

указателя стека (РУС), а R7 -функции счетчика команд (СК).

Формат регистров - 16 двоичных разрядов. При байтовых операци-

ях используются 8 младших разрядов.

Регистр состояния ПРЦ - (РСП) содержит информацию о теку-

щем состоянии процессора. Это информация о текущем приоритете

ПРЦ, о значении кода условий ветвления, зависящего от резуль-

тата выполнения команды, состояния Т-разряда, используемого

при отладке программ. На рисунке 13 приведен формат регистра

состояния процессора.

.

- 22 -

.

- 23 -

.

- 24 -

 ш1

15 7 4 3 2 1 0

┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐

│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │T │N │Z │V │C │

└──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴┬─┴──┴──┴┬─┴┬─┴┬─┴┬─┴┬─┘

│ │ │ │ │ │

Приоритет ───────┘ │ │ │ │ │

│ │ │ │ │

Прерывание ────────────────┘ │ │ │ │

по Т разряду │ │ │ │

│ │ │ │

Отрицательный ───────────────────┘ │ │ │

результат │ │ │

│ │ │

Нулевой ──────────────────────┘ │ │

результат │ │

│ │

Арифметическое ─────────────────────────┘ │

переполнение │

│

Перенос ────────────────────────────┘

Рис.13

 ш0

Если 7 разряд приоритета равен 1, то прерывания от внешних

устройств (включая таймер) запрещены, иначе - разрешены.

Если в результате выборки из стека Т-разряд равен 1, то по

завершении выполнения текущей (прослекживаемой) команды будет

вызвано прерывание программы с адресом вектора 14 и из ячейки

16 будет занесено новое слово состояния ПРЦ в РСП, в противном

случае прерывание не возникает.

Установка отдельных разрядов кодов условий ветвления вы-

полняется арифметико-логическими командами в следующих случа-

ях:

Z=1; - если разультат =0;

N=1; - если результат отрицателен;

C=1; - если в результате выполнения команды прои-

зошел перенос из самого старшего разряда или при сдвигах вле-

во или вправо была выдвинута единица;

V=1; - если в результате выполнения команды прои-

зошло переполнение.

.

- 25 -

3.3 Система команд процессора.

Система команд ПРЦ содержит в своем наборе 72 одноадрес-

ных, двухадресных и безадресных команд пользователя.

Список команд с обозначением мнемоники, восьмеричного ко-

да, условное описание выполнения операции и выработки призна-

ков, а также наименования команд представлены в табл.2 Прило-

жения.

При описании команд используются следующие обозначения:

R - регистр общего назначения;

СК - счетчик команд (R7) (не путать с абревиатурой

системного канала);

УС - указатель стека;

РСП - регистр состояния процессора

SS - поле адресации операнда источника;

ССП - слово состояния процессора;

SRC - источник;

(SRC)- операнд источника;

DD - поле адресации операнда приемника;

DST - приемник;

(DST)- операнд приемника;

XXX - смешение (8 разрядов);

NN - смещение (6 разрядов);

() - содержимое ячейки;

/\ - логическое умножение ("И");

__\/ - логическое сложение ("ИЛИ");

\/ - исключающее "ИЛИ";

< - становится равным;

- выборка из стека;

- запись в стек;

* - имеет значение:

0 - для команд с операциями над словами;

1 - для команд с операциями над байтами;

+ - признак изменяется по результату операции;

- - признак не изменяется;

0 - признак очищается;

1 - признак устанавливается;

- 26 -

Поля адресации SS и DD состоят из двух 3-разрядных полей,

определяющих слева направо, метод адресации и номер регистра

общего назначения, как например, в формате двухадресной коман-

ды, представленной на рисунке 14:

 ш1

! КОП ! Метод !Регистр ! Метод !Регистр !

┌──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐

│15│ │ │ │11│ │ │8 │ │ │5 │ │ │2 │1 │0 │

└──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘

Код операции Поле адресации опе

ранда приемника(DD)

Поле адресации опе

ранда источника(SS)

Рис. 14

 ш0

Методы адресации, их описание и коды, представлены в

Табл.3 Приложения.

При адресации с помощью СК имеют эффективное смысловое

значение только 4 метода адресации, которые можно рассматри-

вать по их содержанию , как отдельный тип адресации, представ-

ленный в Табл.4 Приложения.