Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства

Дисциплина:Цифровые устройства и микропроцессоры

Цели и задачи дисциплины

Целями и задачами преподавания дисциплины являются:

- изучение методов анализа и синтеза комбинационных и

последовательностных цифровых устройств с использованием математического аппарата алгебры Буля (дискретной алгебры).

- изучение методов проектирования цифровых устройств (ЦУ) на базе ПЛИС;

- изучение принципов построения и функционирования

микропроцессорных систем (МПС);

- разработка цифровых устройств и микропроцессорных систем с использованием современных средств компьютерного моделирования.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Таблица 1

Вид учебной работы Всего часов Семестр
 
Общая трудоемкость дисциплины  
Аудиторные занятия  
Лекции  
Практические занятия (ПЗ) (семинары)  
Лабораторные работы (ЛР)  
Самостоятельная работа студентов (СРС)  
Курсовые работы (проекты) - -  
Подготовка к практическим занятиям (семинарам)  
Подготовка к лабораторным работам  
Подготовка к зачету  
Подготовка к экзамену - -  
Вид итогового контроля зачет зачет  

Лекция 1 Введение в дисциплину

Введение.

Цифровая схемотехника нового поколения активно используется в различных научных и технических направлениях и широко внедряется в системы радио, радиовещание и телевидение.

Наступил перевод современного электронного оборудования на цифровые "рельсы". В настоящее время осуществляется переход в России на цифровое ТВ. Широкое применение цифровой техники резко увеличил спрос на специалистов соответствующего спроса.

Цифровое устройство (ЦУ) - это физическое устройство, в котором изменения напряжения, силы тока, частоты и др. параметров представлены импульсными (дискретными) сигналами, которые отображаются человеком в виде чисел двоичной системы счисления:1 или 0.

В зависимости от наличия или отсутствия памяти цифровые устройства разделяются на 2 класса:

1. Комбинационные ЦУ (КЦУ)

2. Конечные автоматы (последовательностные ЦУ)

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства

Литература

Основная

1. Амосов В.В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. – СПб: БХВ-Петербург, 2007г.

2. Тимченко В.И. Исследование цифровых устройств на компьютерной модели EWB 5.12; 2007г. Методические указания для проведения лабораторных работ.

Дополнительная

1. Микушин А., Сажнев А., Сединин В. Цифровые устройства и микропроцессоры. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010 г. — 832 с.

2. Цифровая и вычислительная техника под редакцией Э.В. Евреинова.

1991г.

3.Дэвид М. Харрис, Сара Л. Харрис. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера(второе издание), Morgan Kaufman© English Edition 2013г.-1622с.

Можно скачать руководство и дополнительные материалы к этому учебному пособию по ссылке:

http://textbooks.elsevier.com/web/product_details.aspx?isbn=9780123944245&Search=9780123944245&SearchCr iteria=Keyword

Чтобы узнать больше об Университетской программе Imagination Technologies, посетите

сайт: www.imgtec.com/university

Раздел 1Комбинационные цифровые устройства

Лекция 1:Основные логические функции ЦУ.

Учебные вопросы:

1.Основные термины и определения.

2.Основные элементы логических функции алгебры логики ИЛИ (OR), И (AND), НЕ (NOT), И-НЕ (AND-NOT),И-ИЛИ-НЕ (AND-OR-NOT).

Задание логических функции с элементами структурных формул (СДНФ, СКНФ).

1-й учебный вопрос:

КЦУ- это ЦУ, в котором значения цифровых выходных сигналов в данный момент времени (на данном интервале) определяются только комбинацией цифровых входных переменных сигналов также в данный момент времени.

Примечание:Понятие цифрового сигнала рассмотрим позже.

Вход Выход

КЦУ
X1
Xi
XN
Yi
Y1
Y2
 
YM
  КЦУ

Yj= F(X1,X2…Xi…XN)

ПОМНИ!!!

КЦУ не обладает памятью!

Примеры КЦУ:

Элементарные логические функции, мажоритарные ЦУ, сумматор по модулю 2, шифратор, дешифратор, мультиплексор, демультиплексор.

Конечные автоматы(ПЦУ)- это ЦУ, в котором значение цифрового выходного сигнала Yj в данный момент времени (на данном интервале) определяется не только совокупностью цифровых входных сигналов Xi в данный момент времени, но и комбинацией цифровых входных сигналов, которые действовали на предыдущем интервале. Следовательно, КА обладает памятью, поскольку имеются обратные связи!!!

  Обратная связь Q1   Обратная связь Q2
КЦУ1
ЗУ
КЦУ2
X1
X2
Xi  
XnNNn
YM
Y1
Y2
Yj

Yj= F {(X1, X2…Xi…XN)(Q1,Q2…QK)}

кцу зу

Пример КА:

Триггеры, регистры, счетчики.

Логическая функция (ЛФ)- математическое описание работы ЦУ.

Логический элемент(ЛЭ)- физическая реализация логической функции.

Понятие сигнала.Сигналом будем называть изменение физической величины, например, напряжение, частота. Сигналы являются носителем информации!!! Сигналы бывают аналоговые и дискретные (импульсные).

   
U
t
Аналоговый сигнал– несущая информацию величина (например, напряжение) меняется непрерывно по времени и значению.

Дискретный сигнал– физическая величина (например, напряжение) изменяется дискретно по величине и непрерывно во времени.

U
t

Непрерывные и дискретные сигналы можно наблюдать с помощью измерительных приборов (например, на осциллографе)!!!

В цифровой схемотехнике введено понятие цифровой сигнал.

Цифрой сигнал –сигнал, который принимает значение двоичной системы счисления, а именно, U(t)≥Uпорог, то цифровой сигнал принимает значение 1. В противном случае, если U(t) Uпорог,то цифровой сигнал принимает значение0.

U
t
Uпорог
t

Примечание: Далее в дисциплине будем рассматривать только цифровые сигналы.

2-ой учебный вопрос.

Основные элементы логических функции алгебры логики (или (or), и (and), не (not), и-не (and-not), и-или-не (and-or-not).

Рассмотрим (вспомним) основные элементы логических функций алгебры логикив виде сводной таблицы (отдельный файл - Базов_ЛФ Таблица).

3-й учебный вопрос:

Задание логических функций в виде структурных формул

(СДНФ, СКНФ)

На 3входа.

наб X3 X2 X1 Y

Табличное представление ЦУ:

Lнаб=2N

N=3, L=23=8

Мажоритарное устройство  
X1

X2 Y

X3

Лекция 2

Лекция 3

Синтез дешифратора

Дешифратор- это КЦУ,которое преобразует двоичный цифровой код на входе в унитарный цифровой код на выходе.

Рассмотрим пример дешифратора, у которого на входе 3-х разрядный цифровой код , а на выходе 8-разрядный унитарный цифровой код.

Х2 Х1 X0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

УГОдешифратора

DC
C
X0
X2
Y0
Y7

Запись структурной схемы дешифратора в базисе AND-NOT

Применим два отрицания справа от знака равенства и получим формулы

вида:

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Синтез мультиплексора

Мультиплексор – КЦУ, предназначенное для поочередной передачи на один выход одного из Nвходных сигналов, т.е. для мультиплексирования (объединения – multiplexer).Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса. Например, для 4-х канального мультиплексора (4 входа и один выход) необходим 2-х разрядный управляющий (адресный) код, а для 16-ти канального 4-х разрядный

Рассмотрим синтез мультиплексора на 4 входа и 1 выход (MS 4/1)

Таблица переключений:

D3 D2 D1 D0 A1 A0 Y

СДНФ:

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Схема мультиплексора имеет вид

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

УГО мультиплкексора

D0 D1 D2 D3
A0 A1
C
MS 4/1
Y

Демультиплексор (разъединитель сигналов-каналов)

Демультиплексор осуществляет выдачу на выходе сигнала одного из информационных каналов в зависимости от содержания адреса

Таблица переключенийдемультиплексора (DMS 1/4):

Y A1 A0 D3 D2 D1 D0

СДНФ:

Раздел 2Конечные автоматы (КА) с малым объемом памяти(последовательные устройства - ПЦУ)

КА(ПЦУ)- это цифровое устройство, в котором значения выходного сигнала Yj в данный момент времени определяется не только значением входных сигналов Xi в данный момент времени,но и тем значением , которое было на предыдущем интервале.

Примеры КА: триггеры, регистры, счетчики

Лекция 4

Асинхронные (RS) и синхронные (RSC) триггеры.

Учебные вопросы:

1.Общее сведенье о триггерах.

2.Асинхронный триггер.

3.Синхронный триггер.

1-й учебный вопрос:

Триггер- это цифровое устройство последовательного типа(обладает памятью) с двумя устойчивыми состояниями равновесияи предназначенное для записи, хранения и считывания одного бита информации.

Устойчивое состояние, когда на выходе триггера 1 или 0 удерживаются при постоянной подаче на вход определенной комбинации. Т.е. триггер может находиться в единичном или нулевом состоянии (Q=1,Q=0)(Q=1,Q=0). Равенство значений Q и Q будет определяться , как запрещенное состояние для триггера.

Классификация триггеров:

1. По способу записи информации

а)асинхронные триггеры- информация записывается в любой момент времени и значения на выходе триггера определяется только входными информационными сигналами;

б)синхронные триггеры(тактируемые) имеют кроме информационных входов синхровход(разрешающий сигнал). Срабатывание триггера происходит при подаче синхроимпульсов, а значение выходного сигнала определяется комбинацией информационных входных сигналов.

2. По логике работы:

а)триггеры установочные (RS триггеры), которые являются составной частью более сложных триггеров (JK, D- триггеров) и предназначены для начальной установки триггера;

б)триггеры со счетным входом(Т- триггеры) применяются в счетчиках;

в) триггеры задержки информации(D- триггеры);

г)универсальные JK- триггеры , которые могут выполнять перечисленных ранее триггеров.

Основными характеристиками триггера являются:

1.Быстродействие (кол-во переключений в единицу времени).

2. Нагрузочная способность(кол-во логических элементов, которые могут подключаться к выходам триггера)

2-й учебный вопрос: Асинхронный RSC триггер с инверсными входами

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Активный переключающий сигнал 0

S(set) - для установки триггера в единичное состояние.

R(reset) - для установки триггера в нулевое состояние.

Q –прямой выход.

Q^ –инверсный выход.

Триггеры с прямыми и инверсными входами:

Триггер с прямыми входами

УГО

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Активным переключающим сигналом является 1

Схема триггера с инверсными входами

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Таблица переключения работы триггерас инверсными входами:


Sn Rn Qn-1 Qn Q^n
- -
- -

Qn=Q^n -запрещенное состояние

Запись 1

Запись 0

хранение

Математическая запись работы триггера:

Qn= Snv(Rn-Qn-1)

Схема триггера с прямыми входами

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

3-й учебный вопрос:Синхронный (RSC) триггер.

В синхронных триггерах (RSC,T,D,JK) применяются 2 способа синхронизации:
1)статическая синхронизация, когда импульсом является наличие постоянного напряжения;

2)динамическая синхронизация, когда импульсом является наличие перепада напряжения

Триггеры бывают:

· Однотактные, когда требуется наличие переднего или заднего фронта сигнала;

· двухтактные, когда требуется наличие переднего и заднего фронта сигнала.

Двухтактные:1-0-1 задний и передний фронты;

0-1-0 передний и задний фронты.

РассмотримRSC триггер с прямыми входами и статической синхронизацией.

УГОRSC триггера

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

СхемаRSC триггера

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Примечание: Любой синхронный триггерв отсутствии синхронизации находиться в режиме хранения

Таблица переключений RSC – триггера

Сn Sn Rn Qn-1 Qn Qn^ Сост.триггера
Хранение
Хранение
Хранение
Хранение
Хранение
Хранение
Хранение
Хранение
Хранение
Хранение
Запись «0»
Запись «0»
Запись «1»
Запись «1»
- - Запрещ.сост.
- - Запрещ.сост.

Классификация регистров.

В зависимости от содержания выполняемых операций в регистре, регистры бывают:

1)с параллельным приемом и параллельной выдачей информации. На этом принципе выполнено ОЗУ

2)с параллельным приемом и последовательной выдачей информации.

3)с последовательным приемом и параллельной выдачей информации.

2-й учебный вопрос.Синтез регистров(регистры памяти, сдвига, реверсивные регистры).

Принцип синтеза регистров: все регистры состоят из одинаковых блоков, количество которых определяется разрядом регистра. Каждый блок включает триггер(как правило, D- триггер) и сравнительно простое КЦУ. Следовательно, синтез регистра сводится к синтезу 1 блока с учетом связи между ними.

а) Регистры памяти(регистры с параллельным приемом и параллельной выдачей информации)

Рассмотрим схему 4-х разрядного регистра памяти:

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

б)Регистры сдвига (регистры с последовательным приемом и параллельной выдачей информации)

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Таблица переключений регистра сдвига без ОС

Q3 Q2 Q1 Q0

Реверсивный регистр

Это регистр, в котором информация сдвигается как влево, так и вправо.

Рассмотрим регистры сдвига с обратными связями:

· Если соединить выход любого разряда регистра с входом, то получим кольцевой регистр, в котором информация будет перемещатьсяпо кольцу.

УГО

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

· Кольцевой регистр с перекрестной обратнойсвязью, когда в цепи обратной связи включен инвертор:

УГО:

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

· Кольцевой регистр с логической обратной связью

Это регистр, в цепи обратной связи которого включено логическое устройство. В нашем примере логическим устройством являетсясумматор по модулю 2.

УГО:

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

· Регистр сдвига с самовоcстановлением

Рассмотрим одну из возможных схем регистра самовосстановления: данная схема обеспечивает перемещение по кольцу 1, т.е. наличие унитарного кода.

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Лекция 7.Двоичные и двоично-десятичные счетчики

Учебные вопросы:

1. Определение и классификация счетчиков.

2. Синтез двоичных и двоично-десятичных счетчиков.

1-ый учебный вопрос:Определение и классификация счетчиков.

Определение:Счетчик- это последовательное цифровое устройство, которое обеспечивает хранение слова информации и выполнение над ним микрооперации счета.

Микрооперация счета- изменение числа на +-1.

Суммирующий счетчик- это то, что было в счетчике +1

С=С+1

Вычитающий счетчик- это то ,что было в счетчике -1

С=С-1

Реверсивный счетчик: С= + -1(и то и другое выполняет)

Счетчики работают в двоичном коде и обеспечивают подсчет импульсов в интервале от 0до 2N-1, где N- количество разрядов счетчика.

Смакс=2N-1

Например: 4- х разрядный счетчик имеет диапазон чисел от 0до (24-1)=15

Примечание: после достижения максимального значения суммирующий счетчик начинает счет с 0.

Пример : 0,…..,C,D,E,F,0,1……

Вычитающий счетчик: …..C,B,A,9…2,1,0,F…

Для построения счетчиков используются Т- триггеры(D,JK триггеры в режиме Т- триггера)

D- триггер

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

JK – триггер

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

УГО счетчика

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

>15(P) – перенос в старший разряд при суммировании

< 0(CR) – заем из старшего разряда при вычитании

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

2-й учебный вопрос:

Преобразователи информации

Учебные вопросы:

1. Принцип аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования.

2. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) информации.

3. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) информации.

Литература:

1. Цифровая и вычислительная техника. Под ред. Э.В. Евреинова.

Радио и связь. 1991г. стр. 173-180

1. Принцип аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования.

Речь, телефонные сообщения, музыка, видео информация, показания аналоговых измерительных приборов представлены в цифровых устройствах в цифровом коде.

Преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую выполняется в устройстве, называемом аналого-цифровым преобразователем (АЦП).В АЦП можно выделить следующие процессы:

Ø дискретизацию;

Ø квантование;

Ø кодирование.

Рассмотрим сущность этих процессов.

Квантование и кодирование.

Сущность этих операций заключается в следующем. Создается сетка так называемых уровней квантования, сдвинутых друг относительно друга на величину , называемую шагом квантования. Каждому шагу квантования можно приписать порядковый номер (0, 1, 2, 3 и т.д.). Полученные в результате дискретизации значения исходного аналогового напряжения U(t)

Заменяются ближайшими к ним уровнями квантования.

Описанный процесс носит название операции квантования. Смысл этого процесса состоит в округлении значений аналогового напряжения, выбранных в тактовые моменты времени. Как и всякое округление, процесс квантования приводит к погрешности (ошибкам квантования), создавая так называемый шум квантования.

Следующая операция, выполняемая при аналого-цифровом преобразовании сигналов, - кодирование. Округленные мгновенные значения сигналов в тактовые моменты времени представляются числами-номерами соответствующих уровней квантования.

Рассмотрим эти процессы на диаграмме:

2-й учебный вопрос. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) информации.

Назначение:Для преобразования цифрового двоичного кода в выходное напряжение ,U(t) пропорциональное весовым двоичной коэффициентам разрядов двоичной системы счисления (….8,4,2,1).

Рассмотрим схему ЦАП, которая представляет взвешенную резисторную матрицу.

В рассмотренной схеме сумма токов Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru ,протекающих через резистор R0 , пропорциональна весовым коэффициентам двоичных разрядов.

Например:

3-й учебный вопрос. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) информации.

Назначение:для преобразования мгновенных значений аналогового входного сигнала x(t)двоичный m-разрядный код.

Рассмотрим вначале принцип действия АЦП на временных диаграммах, а затем одну из возможных схем АЦП.

Лекция:Общие сведение о работе цифровых устройств на основе ПЛИС

Учебные вопросы:

1. Определение и классификация ПЛИС.

2. Особенность построения микросхем на ПЛИС

Литература:

1. В.В. Амосов Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. СПб: БХВ-Петербург, 2007 (Учебное пособие).

2.

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

1-й учебный вопрос.Определение и классификация ПЛИС.

История развития ПЛИС

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Запрограммируем функциюY=a&b^

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Многократно перепрограммируемые ПЛИС:

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Микросхема (как заготовка ПЛИС) включает:

Ø матрицы однотипных логических ячеек (микро ячеек) в базисе 2-И-НЕ или 2-ИЛИ-НЕ;

Ø блок ввода/вывода с устройствами буферизации (тристабильное состояние, открытый или закрытый коллектор);

Ø матрица трассировки, соединение которой обеспечивает соединение между ячейками и микро ячейками и устройствами ввода/вывода.

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

В настоящее время выделяют двух уровневые ПЛИСы. На первом уровне собираются комбинационные устройства. На втором уровне разрабатываются устройства цифровой обработки сигнала. Цифровая обработка сигнала- это цифровые фильтры и микроконтроллеры. В одном чипе можно собрать МПС со сложным КЦУ. Емкость ПЛИСов условно определяется количеством однотипных логических элементов. ПЛИСы содержат от нескольких сотен до нескольких миллионов логических элементов.

Й учебный вопрос

Структура (архитектура) однокристального восьмиразрядного микропроцессора МП580ВМ80

Определение МП – программно-управляемое устройство, реализуемое на одном или нескольких чипах, которое осуществляет процесс цифровой обработки информации и управление им.

Структура МП

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

МП состоит из трех блоков:

1. Блок обработки информации ( ).

2. Блок управления ( ).

3. Блок хранения информации ( ).

Блок обработки информации включает восьмиразрядный регистр – аккумулятор, предназначенный для хранения одного из операндов команды и результата операции (выполнения команды).

MOVB,C ; (B)←(C)

АЛУ – арифметическое логическое устройство, которое выполняет необходимые арифметические и логические действия над операндами и результат записывает в аккумулятор.

Восьмиразрядный регистр признаков (регистр флагов) необходим для хранения признаков выполнения действий в АЛУ.

7 6 5 4 3 2 1 0

S Z AC P CY
               

S – признак отрицательного результата (S=1).

Z – признак нулевого результата (Z=1).

0 – не используется.

AC – признак переноса между полубайтами (АС=1).

Р – признак четного числа единиц в байте результата, т.е. в аккумуляторе (Р=1).

СY – признак переноса старшего разряда результата (СY=1).

Блок управления включает восьмиразрядный регистр команд, предназначенный для хранения КОП-а.

Дешифратор команд дешифрирует КОП и выдает управляющие сигналы на устройство управления.

Устройство управления осуществляет управление процессом выполнения команд.

Блок хранения информации включает шесть восьмиразрядных регистров (регистры общего назначения – РОН) – В, С, D, E, H, L. Они предназначены для временного хранения информации в МП (в КЭШ памяти).

Регистры РОН могут использоваться как по отдельности (восьмиразрядные), так и парами (шестнадцатиразрядные).

Только такие пары регистровмогут бытьВ-С, D-E, H-L .

Указатель стека (SP) – шестнадцатиразрядный регистр, предназначенный для хранения адреса стековой памяти.

Стековая память– выделенная память ОЗУ, в которой реализуется принцип: «первый записал, последний прочитал».

Счетчик команд – шестнадцатиразрядный регистр, предназначенный для хранения адреса выполняемой команды.

Принцип работа МП

Работу МП рассмотрим на примере выполнения команды арифметического сложения.

Команда на языке ассемблера (пользователя):

ADDB; (А)←(А)+(В)

Комнда в машинном коде (микропроцессора):

Часть I.Комбинационные и последовательностные цифровые устройства - student2.ru

Команды программы предварительно записаны в ЗУ (ОЗУ или ПЗУ).

Все команды в МП выполняются в два этапа:

1) выборка (чтение из ЗУ) и дешифрование команды;

2) выполнение команды.

На первом этапе выполнения команды адрес выполняемой команды, записанной в счетчике команд (PC), под воздействием сигнала управления выставляется на 16-ти разрядную шину адреса (ША) и по ША поступает в ЗУ. В ЗУ ячейка памяти (ЯП) с указанным адресом под воздействием сигналов управления инициализируется на чтение. Содержимое ЯП по шине данных (ШД) поступает в регистр команд и далее на дешифратор команд. Содержимое регистра команд (КОП) хранится в течение выполнения команд. В результате дешифрования команды формируется управляющие сигналы для устройства управления.выполнения команды

На втором этапе осуществляется выполнение команды по микротактам под воздействием сигналов управления. В нашем примере ADDB: содержимое регистра В (РОН) по внутренней шине данных МП поступает в АЛУ, где суммируется с содержимым аккумулятора в АЛУ, т.е. арифметическое сложение содержимого регистров А+В. Результат сложения записывается в аккумулятор. Кроме того, в регистр признаков заносятся признаки выполняемой операции (Z=1, если 0-й результат; S=1, если отрицательное значение результата операции записывается в Ак). После выполнения арифметической операции (в нашем примере) в счетчике команд (PC) будет записан адрес очередной выполняемой команды.

Лекция 2

Система команд.

Трёхбайтные.

В однобайтной команде хранится код операции и операнды. Например:

MOVB,C; в регистр В записывается содержимое регистра С: (В)←(С),

Где В и С – операнды.

Помни!!!: Код операции (команды), в нашем примере хранится только в 1-м байте любой команды (одно, двух, трех байтной).

В двухбайтной команде: в первом байте записывается код операции и один из операндов (операнда может и не быть), во втором – только операнд.

Примеры двухбайтных команд:

Б1 Б2 OUT A
FB

([FB])←(A). Из аккумулятора пересылаются данные в порт, адрес которого (FB) во 2-м байте команды (Б2).

Где:

Из аккумулятора (А) вывести информацию на устройство вывода с адресом FB.

Круглые скобки (…) - содержимое ЯП или устройства вывода/ввода;

Квадратные скобки [..] – адрес ЯП или устройства вывода/ввода.

Б1 Б2 MVI B
7Bh

(В)←7Вh. В регистр В заносится 8-ми разрядная (однобайтная) константа 7Вh 16-й системы счисления

В трехбайтной команде: в первом байте команды записывается код операции (КОП), во втором и третьем байтах операнды.

Пример:

Б1 Б2 Б3 LDA
7F
8A

(А)←([8A7F]).

Исходная программа на языке ассемблер состоит из последовательности команд, которые называют также ассемблерными строками. Запись строки осуществляется в соответствии с некоторыми формальными правилами (как синтаксис и орфография в русском и др. языках).

Строка (предложение) делятся на несколько полей, разделенных одним и более пробелами:

Ø поле метки;

Ø поле мнемоники кода операции;

Ø поле операнда;

Ø поле комментария.

Таким образом, строка (команда) имеет следующий формат:

[метка] <мнемоника КОП> [операнд] ; [комментарий]

Где […] – необязательный элемент конструкции (команды).

<…..> - обязательный элемент конструкции (команды).

Поле метки начинается с первой позиции строки и представляет мнемоническую запись адреса команды.

Поле мнемоники КОП начинается после первого пробела строки и заканчивается одним или более п

Наши рекомендации