Лабораторный практикум по программированию микропроцессоров на базе схем серии К1804: Учебно-методическое пособие

Ф Е Д Е РАЛ Ь Н О Е АГ Е Н Т С Т В О П О О БРАЗО В АН И Ю В О РО Н Е Ж С К И Й Г О С У Д АРС Т В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РС И Т Е Т

Л А Б О РА Т О РН Ы Й П РА К Т И К У М П О П РО Г РА М М И РО В А Н И Ю М И К РО П РО Ц Е С С О РО В Н А Б А ЗЕ С Х Е М С Е РИ И К 1804 У чебно–метод ическоепособие (специальност ь 010803 (014100) "М икроэлект роника и полу пров од ников ы еприборы ")

В оронеж 2005

2

У т в ерж д ено нау чно-метод ическим сов ет ом ф аку льт ет аот 16 ф ев раля 2005 г. прот окол № 2 .

ф изического

С остав ит ели: Бормонт ов Е .Н . Бы кад оров аГ .В . Н иколаенков Ю .К .

У чебно–мет од ическое пособие под гот ов лено на каф ед ре ф изики полу пров од ников и микроэлект роники ф изического ф аку льтет а В оронеж ского госу д арст в енного у нив ерсит ет а. Рекоменд у ет ся д ля ст у д ентов 4 и 5 ку рсов ф изического ф аку льтета специальност и 010803 (014100) "М икроэлектроника и полу пров од ников ы е приборы ", ст у д ент ов 4 и 5 ку рсов , обу чаю щ ихся в бакалав риат у ре и магист рат у ре по направ лению "Ф изика" (программа "Ф изика полу пров од ников . М икроэлектроника"), а такж е ст у д ентов специальност и 210401 (2001) "М икроэлект роникаи тв ерд отельная элект роника".

3

С одержа ние 1. Л абораторная работа№ 1. О рганизация работ ы с регистрами местной регист ров ой памяти … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. 4 2. Л абораторная работа№ 2. С д в игов ы еоперации процессорного блока… .… … … … .… … … … … … … … … … … … .… … … … … … … … … . 9 3. Л абораторная работа№ 3. И сслед ов аниеариф мет ических операций процессорного блока… ..… … … … … … … … … … … … … ..… … … … … . 13 4. Л абораторная работа№ 4. И сслед ов ание логических операций процессорного блока … … … … … … ..… … … … … … … … … … … … … .. 18 5. Л абораторная работа№ 5. И сслед ов аниев ы полнения команд безу слов ны х переход ов … … … … … … … ..… … … … … … … … … … .… .. 22 6. Л абораторная работа№ 6. И сслед ов аниев ы полнения команд у слов ны х переход ов … … … … … … … ..… … … … … … … … … … .… … …

24

7. Л абораторная работа№ 7. О рганизация циклов с помощ ью ст ека… …

27

8. Л абораторная работа№ 8. О рганизация под программ … … … … … … … 29 9. Л абораторная работа№ 9. О рганизация в лож ения под программ ...… . 31 10. Л абораторная работ а№ 10. И сслед ов аниеалгоритмапод счет аед иниц в регистрах общ его назначения … … … … … … … … … … … … … … … .. 34 11. Л абораторная работ а№ 11. М од елиров ание16-бит ов ого д в оичного счет чика… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..... 37 Л ит ерат у ра… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 40

4

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 1 О рга низа ция ра боты срегистра ми местной регистровой п а мяти Ц ел ь ра боты 1. И зу чит ь ст ру кт у ру и реж имы работ ы операционного и у прав ляю щ его блоков микротренаж ераМ Т 1804. 2. И зу чит ь ст ру кт у ру и основ ы ф у нкциониров ания микросхемы K1804BС 1. 3. И сслед ов ать работ у микросхемы K1804BС 1 при загру зке регист ров мест ной регистров ой памяти. П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь стру кт у ру , принципиальны е элект рические схемы и реж имы работы лабораторного ст енд а[1,3]. 2. И зу чит ь ст ру кт у ру и основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В C1 [4]. 3. С огласно зад анному препод ав ат елем в ариант у зад аний (табл.1) сост ав ить микропрограмму загру зки регист ров мест ной регист ров ой памят и у казанны ми д анны ми. П ред у смотрет ь реж им чтения д анны х из РО Н нав ы ход ну ю ш ину БИ С K1804BC1. Т аблица1 В арианты зад аний Н омер в ариант а RO

Регистробщ его назначения R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R13 R14

RQ

1

х

2

3

4

х

6

7

х

х

х

11

2

1

х

х

4

3

х

5

х

х

8

9

3

15

2

х

4

х

х

3

4

5

х

х

4

х

14

3

х

5

х

1

х

х

4

5

5

3

х

х

4

х

6

х

0

12

х

3

6

0

2

х

х

5

х

7

х

х

0

1

7

х

х

1

7

11

х

6

х

9

х

15

8

9

12

х

х

8

10

х

7

х

10

х

9

х

8

х

4

х

х

9

х

8

13

11

10

0

х

7

15

х

2

10

х

9

х

х

11

х

х

2

6

10

х

3

11

х

х

15

12

12

13

х

1

х

11

х

4

12

х

х

5

П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад аниеи от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд ав реж имеЗАГ РУ ЗК А. 3. В ы полнит ь в пош агов ом реж име микропрограмму , конт ролиру я с помощ ью инд икат оров VD12÷VD9 прохож д ение д анны х. Работ а счит ается в ы полненной при полном сов пад ении теоретических и экспериментальны х резу льтатов . 4. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе. М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты Рассмот рим примерсост ав ления микропрограммы загру зки и чтения д анны х при след у ю щ их у слов иях: 00102 = 216 ⇒ R0; 00012 = 116 ⇒ R1; 01012 = 516 ⇒ R6. Разместим микрокоманд ы в микропрограммной памяти послед ов ательно, начиная с ад реса0000 (табл.2). П о у слов ию перв ая микрокоманд а по ад ресу 0000 д олж на загру ж ать число 216 в регистр R0 процессорного элемента. П оэтому в поле D записы в ается код 0010 (д анны е), в поле В – код 0000 (номер регист ра приемника). К од источников операнд ов I2÷I0 принимаем рав ны м 111 (R=D, S=0), а код ф у нкции АЛ У I5÷I3 – 011 (логическое слож ение R и S). С лед ов ат ельно, резу льт ат операции F бу д ет рав ен код у числа D. Эт от резу льт ат д олж ен бы т ь загру ж ен в регист рс ад ресом В (0000), поэтому в поле I8÷I6 приемника резу льтата записы в ается код 011. С остояние сигналов полей С 0, S0, S1 в перв ой микрокоманд ебезразлично. В т орая микрокоманд а позв оляет в ы брат ь сод ерж имое регист ра R0 на в ы ход ну ю ш ину д анны х процессорного элемент а, т .е. осу щ ест в ит ь операции чтения R0. К од источников операнд ов I2÷I0 принят рав ны м 011 (R=0, S=R0), код ф у нкции АЛ У ост ался рав ны м 011 (R∨S). В поле в ы бора приемника резу льтата I8÷I6 размещ аем код 001, поэт ому полу ченны й резу льт ат незаписы в ается в РО Н , атолько в ы д ается нав ы ход ну ю ш ину Y. М икрокоманд ы 3 и 4 в ы полняю т аналогичны е операции с регист ром R1, а микрокоманд ы 5 и 6 – с регистром R6. Загру зка и чтение сод ерж имого регист ра Q в ы полняется аналогичны м способом. Д ля этого необход имо т олько изменит ь программиров ание приемника резу льтат а (разряд ы I8÷I6). Запись разработ анной программы в микропрограммну ю память осу щ ест в ляется в реж имеЗАГ РУ ЗК А. В ы полнение программы требу ет след у ю щ ей у ст анов ки переклю чателей : переклю чателя SА14 ЗАГ Р/РАБ в полож ениеЗАГ РУ ЗК А; переклю чателей ад реса SA11÷SA8 – полож ение 0000 (ад рес перв ой микрокоманд ы ).

0

0

0

0

0

0

2

3

4

5

6

3

1

№ мк

1

1

0

0

0

0

2

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

Т етрад ы Ад рес I8

0 0 0 0 0 0

S1

х х х х х х 0

1

0

1

0

1

I7

101

1

1

1

1

1

1

I6

х

х

х

х

х

х

S0

0

1

0

1

0

1

I2

1

1

1

1

1

1

I1

100

1

1

1

1

1

1

I0

х

х

х

х

х

х

C0

0

0

0

0

0

0

I5

1

1

1

1

1

1

I4

011

1

1

1

1

1

1

I3

х

х

х

х

х

х

A3

х

х

х

х

х

х

A2

х

х

х

х

х

х

A1

010

х

х

х

х

х

х

A0

0

0

0

0

0

0

B3

1

1

0

0

0

0

B2

1

1

0

0

0

0

B1

001

М икропрограммазагру зки и чтения д анны х регист ров мест ной регист ров ой памят и

0

0

1

1

0

0

В0

х

0

х

0

х

0

D3

х

1

х

0

х

0

D2

х

0

х

0

х

1

D1

000

х

1

х

1

х

0

D0

Т аблица 2

6

0110

0101

0100

0011

0001

0000

мк

В ы ход ная ш ина К 1804В С 1

Экс.

1

Т еор. 0

OVR

F3

Z

П ризнаки резу льтатав ы ход а К 1804В С 1

Y3 Y2 Y1 Y0 Y3 Y2 Y1 Y0 C4

В ы ход ная ш ина Ад рес С У АМ К1804В С 1 C4* TST

P

П ризнаки

G

C4 OVR

F3

Z

В ы х. сигналы регист раРг сост PQ3 PQ2 PQ1 PQ0

В ход ы /в ы ходы сд в игат елей

В ы х. сигналы Q регист ра РгD

Т аблица3

Y3 Y2 Y1 Y0 Q3 Q2 Q1 Q0

В ы х. сигналы Y регист ра РгD

С од ерж имоерегист рамикрокоманд и сост ояний у ст рой ст в аМ Т 1804

7

8

Н аж ат ь кнопку SВ 2 (П У С К ) од ин раз. П ри ну лев ом значении ад реса эт о прив ед ет к записи в регист р микрокоманд перв ой микрокоманд ы и произой д ет загру зкарегист раR0 процессорного элемент а. Д алее переклю чат ели ад реса SA11÷SA8 у ст анов ить в полож ение 0001 и снов а од ин раз наж ать кнопку П У С К . Это прив ед ет к записи в РгМ К из микропрограммной памяти в т орой микрокоманд ы . С од ерж имое R0 бу д ет изв лечено из регистров ой памят и на в ы ход ну ю ш ину БИ С K1804BC1. О стальны е пары микрокоманд загру зки в РО Н и пров ерки их сод ерж имого в ы полняю т ся аналогично. П роконтролиров ат ь сост ояние у ст рой ств а М Т 1804 и резу льт ат ы в ы полнения микрокоманд , записав в таблицу 3 т еорет ические и эксперимент альны ед анны е. К онтрол ь ныевоп росы 1. О пиш ите сост ав и назначение основ ны х у злов микрот ренаж ера М Т 1804. 2. К аким образом на ст енд е осу щ еств ляется инд икация от ображ ения регист ра микрокоманд , микропрограммной памяти, ф лагов сост ояний процессорного элемента? 3. П еречислит еоснов ны ереж имы работ ы микрот ренаж ераМ Т 1804. 4. К акие д ей ст в ия необход имо в ы полнит ь д ля осу щ еств ления реж има ЗАГ РУ ЗК А? 5. К ак осу щ ест в ит ь запу скпрограммы ? 6. О пиш итесостав и назначениеоснов ны х у злов микросхемы K1804В С 1. 7. К акие д анны е могу т бы ть под аны на в ход ы АЛ У микросхемы К 1804В С 1? 8. К акиед анны емогу т бы т ь под аны нав ы ход секции К 1804В С 1? 9. К акиерегист ры сод ерж ит регистров ая часть секции К 1804В С 1? 10. О бъ яснит еназначениемест ной регист ров ой памяти секции К 1804В С 1?

9

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 2 С двиговыеоп ера ции п роцессорногобл ока Ц ел ь ра боты: исслед ов ат ь работ у БИ С K1804BC1 при в ы полнении сд в игов ы х операций од инарной и д в ой ной д лины . П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь ст ру кт у ру и основ ы ф у нкциониров ания микросхемы K1804В C1 при в ы полнении сд в игов ы х операций [2,4]. 2. С огласно зад анному препод ав ат елем в ариант у зад аний (табл.4), сост ав ить и исслед ов ат ь на лабораторном стенд е микропрограмму в ы полнения сд в игов ы х операций над сод ерж имы м од ного из регист ров общ его назначения и регист ром РгQ. П оряд ок в ы полнения сд в игов ы х операций опред еляет ся согласно в ариант у зад ания. Т аблица4 В арианты зад аний Н омер в ариант а

Алгорит м в ы полнения сд в игов ы х операций

1

(R1)= 1; (RQ)=8; LD; RDС ; LС ; R

2

(R2)= 2; (RQ)=7; R; LС ; LDС ; RD

3

(R3)= 3; (RQ)=6; L; LС ; RDС ; RD

4

(R4)= 4; (RQ)=5; RD; LD; RDС ; LDС

5

(R5)= 5; (RQ)=4; RС ; LС ; RDС ; L

6

(R6)= 6; (RQ)=3; LС ; RС ; LDС ; R

7

(R7)= 7; (RQ)=2; RDС ; R; L; RС

8

(R8)= 8; (RQ)=1; RDС ; LС ; RС ; L

9

(R9)= 9; (RQ)=0; LD; RDС ; L; RD

10

(R10)=10; (RQ)=4; RD; L; RС ; LС

11

(R11)=11; (RQ)=8; L; RС ; RDС ; LD

12

(R12)=12; (RQ)=2; R; LDС ; RD; L

10

В т аблице 4 в в ед ены след у ю щ ие обозначения: L – сд в иг в лев о од инарной д лины ; R – сд в иг в прав о од инарной д лины ; LD – сд в иг в лев о д в ой ной д лины ; LС – сд в иг в лев о од инарной д лины , циклический ; LDС – сд в иг в лев о д в ой ной д лины , циклический . П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад аниеи от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд ав реж имеЗАГ РУ ЗК А. 3. Bы полнит ь в пош агов ом реж име микропрограмму , конт ролиру я с помощ ью инд икат оров VD12÷VD9 прохож д ение д анны х. Работ а счит ается в ы полненной при полном сов пад ении теоретических и экспериментальны х резу льтатов . 4. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе. П ри под гот ов ке к лабораторной работе необход имо сост ав ит ь таблицу показаний инд икаторов VD12÷VD9 д ля каж д ого такт а работ ы микропрограммы . П олу чив д опу ск к работе, необход имо записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм и в ы полнить ее в пош агов ом реж име. Работ а считает ся в ы полненной при сов пад ении состав ленной таблицы и реального показания инд икат оров . М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты П оле у прав ления сд в игом (S1 и S0) регист ра микрокоманд зад ает св язи меж д у РО Н и регистром Q при в ы полнении сд в игов ы х операций . Н аправ ление сд в ига и сд в игаемы е регист ры , у част в у ю щ ие в микрооперации сд в ига, зад аю т ся полем в ы бора приемника резу льтата (табл.5). Т аблица5 Зав исимост ь сд в игов ы х операций от код амикрокоманд S0

S1

С д в иг в прав о (I7=0)

С д в иг в лев о (I7=1)

0

0

С д в иг од инарной д лины с С д в иг од инарной д лины с в в од ом лог.0 в ст арш ие в в од ом лог.0 в млад ш ие разряд ы регистра общ его разряд ы регист ра общ его назначения и Q-регист ра назначения и Q-регист ра

0

1

Ц иклический ной д лины

1

0

Ц иклический сд в иг д в ой ной Ц иклический сд в иг д в ой ной д лины д лины

1

Ариф метический сд в иг д в ой - Ариф мет ический сд в иг д в ой ной д лины с в в од ом значения ной д лины с в в од ом лог. 0 в знаков ого разряд а в старш ий млад ш ий разряд Q-регистра разряд регистра общ его назначения

1

сд в иг од инар- Ц иклический ной д лины

сд в иг од инар-

11

М икpoпpoграмма в ы полнения сд в игов ы х операций , д емонст риру ю щ ая в ы полнение сд в игов ы х операций од инарной и д в ой ной д лины , прив ед енав табл.6. М икрокоманд а1 использу ет ся д ля загру зки в регистрR0 значения 2. М икрокоманд а 2 в ы полняет циклический сд в иг сод ерж имого R0 в лев о на од ин разряд . С лед у ю щ ая микрокоманд а 3 циклически сд в игает сод ерж имое R0 в прав о на од ин разряд . Ч етв ертая микрокоманд а очищ ает Q регист р. М икрокоманд а5 в ы полняет циклический сд в иг д в ой ной д лины в лев о, а ш естая микрокоманд а – циклический сд в иг д в ой ной д лины в прав о. М икрокоманд а 7 яв ляется примером команд ы , не в ы полняю щ ей никаких д ей ст в ий , т.е. она не меняет в ну т реннее сост ояние регистров и ф лагов БИ С K1804BC1. П рограммав ы полняется в след у ю щ ей послед ов ат ельности: - переклю чатель SA14 ЗАГ Р/РАБ у станов ит ь в полож ениеЗАГ РУ ЗК А; - переклю чатели ад ресаSA8÷SA11 у ст анов ить в полож ение0000; - наж ат ь кнопку SB2 (П У С К ); при этом в регист рR0 бу д ет записано число 2; - переклю чатели ад ресаSA11÷SA8 у ст анов ить в полож ение0001; - д ля инд икации в ы ход ны х ш ин БИ С K1804BC1 переклю чатели SA3÷SA1 у ст анов ит ь в полож ение001; - наж ат ь кнопку П У С К . Н а св ет од иод ах VD12÷VD9 д олж но в ы св етит ься число 0010. Е сли переклю чатели ад реса остав ит ь в полож ении 0001 и наж ат ь SB2, т о числа на инд икации бу д у т изменят ься в послед ов ат ельности: 4, 8, 1, 2, 4 и т .д ., что означает в ы полнение циклического сд в ига сод ерж имого регистра R0 в лев о наод ин разряд заод ин т акт. Аналогичны м образом осу щ ест в ляется циклический сд в иг в прав о при полож ении 0010 ад ресны х переклю чат елей SA11÷SA8. П ри в ы полнении циклического сд в ига д в ой ной д лины по микрокоманд е 5 св ет од иод ы VD12÷VD9 д олж ны показы в ать: 2, 4, 8, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 4 и т.д . П ри в ы полнении циклического сд в игад в ой ной д лины по микрокоманд е6 инд икат оры покаж у т : 2, 1, 0, 0, 0, 0, 8, 4, 2 и т.д . К онтрол ь ныевоп росы 1. К ак в ы полняю т ся сд в игов ы еоперации в процессорном элемент е? 2. О бъ яснит е работ у му льт иплексоров сд в ига у строй ст в а М Т 1804 в ы полнении сд в игов ы х операций . 3. Ч ем опред еляет ся направ лениесд в ига?

при

0

0

0

0

0

0

0

2

3

4

5

6

7

3

1

№ мк

1

1

1

0

0

0

0

2

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

Т ет рад ы Ад рес

1 0

1

х

1

0

х

1

1

0

1

0

х

0

I8

S1

0

0

1

0

0

1

1

I7

101

1

0

0

0

1

1

1

I6

х

0

0

х

1

1

х

S0

0

0

0

0

0

0

1

I2

1

1

1

1

1

1

1

I1

100

1

1

1

0

1

1

1

I0

0

0

х х

0

х

0

х 1

0

х

х

0

I5

х

C0

1

1

1

0

1

1

1

I4

011

1

1

1

0

1

1

1

I3

х

х

х

х

х

х

х

A3

х

х

х

х

х

х

х

A2

х

х

х

х

х

х

х

A1

010

х

х

х

х

х

х

х

A0

П рограммав ы полнения сд в игов ы х операций

х

0

0

х

0

0

0

B3

х

0

0

х

0

0

0

B2

х

0

0

х

0

0

0

B1

001

х

0

0

х

0

0

0

В0

х

х

х

х

х

х

0

D3

х

х

х

х

х

х

0

D2

х

х

х

х

х

х

1

D1

000

х

х

х

х

х

х

0

D0

Т аблица 6

12

13

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 3 И ссл едова ниеа риф метических оп ера ций п роцессорного бл ока Ц ел ь ра боты: изу чить ф у нкциональны е в озмож ност и блока АЛ У БИ С K1804BC1 и исслед ов ат ь работ у блока при в ы полнении ариф мет ических операций . П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь стру кт у ру и основ ы ф у нкциониров ания АЛ У схемы K1804BС 1при в ы полнении ариф метических операций [4,5]. 2. С огласно зад анному препод ав ат елем в ариант у зад аний (табл.7), сост ав ить и исслед ов ат ь на лабораторном стенд е микропрограмму в ы полнения ариф метических операций над сод ерж имы м регист ров общ его назначения. М икропрограмма д олж на в ы полнят ь след у ю щ ие д ей ств ия: - прием в регист рRi код ачислаj с пров еркой нав ы ход еY; - прием в регист рQ код ачислаn с пров еркой нав ы ход еY; - слож ениесод ерж имого регистраRi с констант ой k1, запись резу льтата в регист рRi с од нов ременной в ы д ачей нав ы ход ы Y микросхемы ; - в ы чит ание из сод ерж имого регистра Q числа k2, запись резу льтата в регистрQ с од нов ременной в ы д ачей нав ы ход ы Y; - слож ение сод ерж имого регист ра Ri с сод ерж имы м регистра Q, запись резу льт ат ав регистрRi+1 и в ы д ачарезу льт ат анав ы ход Y; - ариф метический сд в иг д в ой ной д лины в прав о сод ерж имого регист ров Ri+1 и Q; в ы д ачасод ерж имого регист раQ нав ы ход ы Y микросхемы . С ост ав ить таблицу прохож д ения д анны х при в ы полнении микропрограммы . П оряд ок в ы полнения ариф мет ических операций опред еляется согласно в ариант у зад ания из таблицы 7. П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад аниеи от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд ав реж имеЗАГ РУ ЗК А. 3. В ы полнит ь в пош агов ом реж име микропрограмму , конт ролиру я с помощ ью инд икат оров VD12÷VD9 прохож д ение д анны х. Работ а счит ается в ы полненной при полном сов пад ении теоретических и экспериментальны х резу льтатов . 4. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе.

14

Т аблица7 В арианты зад аний номер в арианта

Ri

j

n

k1

k2

1

R0

5

12

1

4

2

R5

6

10

2

5

3

R3

4

11

3

6

4

R6

3

13

1

7

5

R6

2

14

2

8

6

R4

0

9

3

4

7

R0

1

8

1

5

8

R1

7

7

2

6

9

R2

8

6

3

7

10

R3

9

5

1

8

11

R5

6

2

2

4

12

R4

4

1

3

5

М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты Рассмот рим пример состав ления микропрограммы при след у ю щ их исход ны х д анны х: i= 6; j = 1110; k1 = 1210; k2 = 1010; n=9. Разместим микрокоманд ы послед ов ат ельно в памят и микропрограмм, начиная с ад реса0000 (т абл.8). П ерв ая микрокоманд аосу щ ест в ляет загру зку числаj =1011 в регист р R6, поэтому в поле D записы в аем код 1011 , а в поле В – код 0110 (номер регистра приемника). П о в торой микрокоманд е происход ит загру зка код а числа 910 в регист рQ. П ри этом сост ояние сигналов поля В безразлично, а в полев ы бораприемникарезу льтатазаписы в ается код 000. Рассмот рим сост ав ление пятой микрокоманд ы , кот орая д олж на су ммиров ат ь сод ерж имое регистров R6 и Q, а резу льтат операции записы в ат ь в регист рR7. П оле I5÷I3 (ф у нкция АЛ У ) д олж но сод ерж ат ь код 000 (операция R + S + C0), при эт ом поле в ход а переноса С 0 д олж но сод ерж ат ь 0. К од источников операнд ов I2÷I0 в ы бираем рав ны м 000 (R=A, S=Q), а в поле А записы в аем ад рес 0110 ш ест ого регистра. Т ак как резу льт ат необход имо записат ь в сед ьмой регист р, в поле в ы бора приемника I8÷16 размещ аем код 011, а в поле В – код 0111. С остояние сигналов полей D, S0, S1 д ля пятой микрокоманд ы безразлично.

15

Аналогично записы в аю т ся и остальны е микрокоманд ы . В ш естой микрокоманд е S0=1 и S1=1 зад аю т ариф метический сд в иг, а код I8÷I6 = 100 – сд в иг резу льт ат а(сод ерж имого В и Q) в прав о. С ост ав ит таблицу прохож д ения д анны х д ля в ы ход ны х сигналов процессорного элемент апри в ы полнении каж д ой микрокоманд ы . Рассмот рим заполнение т аблицы на примере третьей микрокоманд ы , зад аю щ ей слож ение сод ерж имого регист ра R6 с числом 12 и запись резу льт ат ав регист рR7. R6 1 0 1 1 1210+ 1 1 0 0 --------------10111 С лед ов ательно, резу льтат операции бу д ет рав ен 0111, сигнал Z=0 (резу льтат операции не рав ен ну лю ), знаков ы й сигнал F3=0, сигнал переполнения OVR=1 (нет переноса в ст арш ий разряд , а перенос из ст арш его разряд аесть), сигнал переносаС 4 =1. Т ак как сд в иг в д анной операции не происход ит, т о в ы ход ы PQ0, PR0, PQ3, PR3 наход ятся в третьем сост оянии. Д ля в ы полнения микропрограммы , кот орая пред в арит ельно д олж на бы ть записана в микропрограммну ю памят ь, в ш агов ом реж име необход имо в ы полнит ь след у ю щ иед ей ст в ия: - переклю чатель Ш АГ /АВ Т у ст анов ит ь в полож ениеШ АГ ; - переклю чатель ЗАГ Р/РАБ у станов ит ь в полож ениеЗАГ РУ ЗК А; - переклю чателями ад ресаSA11÷SA8 у ст анов ит ь ад рес той микрокоманд ы , кот ору ю необход имо в ы полнить; - наж ат ь кнопку П У С К .

0

0

0

0

0

0

0

2

3

4

5

6

7

3

1

№ мк

1

1

1

0

0

0

0

2

Ад рес

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

Разряд ы

0

0

х

х

0

0

х

х

0

х

1

0

х

1

I8

S1

0

0

1

0

1

0

1

I7

101

1

0

1

0

1

0

1

I6

х

1

х

х

х

х

х

S0

0

0

0

1

1

1

1

I2

1

1

0

1

0

1

1

I1

100

0

1

0

0

1

1

1

I0

0

0

х

х

0

0

0

0

0

I5

0

1

0

х

х

C0

1

1

0

0

0

1

1

I4

011

1

1

0

1

0

1

1

I3

х

х

0

х

0

х

х

A3

х

х

1

х

1

х

х

A2

х

х

1

х

1

х

х

A1

010

М икропрограммад ля исслед ов ания ариф мет ических операций

х

х

0

х

0

х

х

A0

х

0

0

х

0

х

0

B3

х

1

1

х

1

х

1

B2

х

1

1

х

1

х

1

B1

001

х

1

1

х

0

х

0

В0

х

х

х

1

1

1

1

D3

х

х

х

0

1

0

0

D2

х

х

х

1

0

0

1

D1

000

х

х

х

0

0

1

1

D0

Т аблица8

16

17

П ри эт ом в ы бранная микрокоманд а бу д ет записана в регистр микрокоманд и в ы полнена в процессорном элементе. В ы бранну ю микрокоманд у мож но контролиров ат ь на инд икат орах регист ра микрокоманд ы , а резу льт ат ее в ы полнения – на инд икат орах прохож д ения д анны х. Работ а считается в ы полненной при полном сов пад ении состав ленной таблицы и реального прохож д ения д анны х. К онтрол ь ныевоп росы 1. К акиеариф мет ическиеоперации в ы полняет секция К 1804В С 1? 2. В каком код е пред став ляю тся числа при в ы полнении ариф мет ических операций ? 3. К аким образом в ы полняется нормализация от рицательного числа, зад анного в д ополнит ельном код е? 4. К аким образом в процессорном элементе происход ит ф ормиров ание сигналов ф лагов состояний С 4, OVR , F3, Z при в ы полнении ариф мет ических операций ? 5. К ак в ы полнит ь микрокоманд у из зад анной ячей ки памяти микропрограмм? 6. П у сть в ы полняется микрокоманд а со след у ю щ ими у ст анов ками полей : DЗ÷D0=0010; B3÷B0=1111; А3÷А0=1010; С 0=1; S0=1; S1=0. С од ерж имоерегист ров : (Q) = 1011; (R15)=1001; (R10)=0011. К аким бу д ет резу льт ат операции, если остальны е поля микрокоманд ы имею т в ид :

Н омер I8 в ариант а

I7

I6

I2

I1

I0

I5

I4

I3

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

2

1

0

0

0

0

1

0

0

0

3

1

0

1

1

0

1

0

1

0

4

0

1

0

1

0

1

0

0

0

5

0

1

1

1

0

0

0

0

1

6

1

0

0

1

0

0

0

0

0

7

0

1

0

0

1

1

0

1

0

8

1

1

0

0

1

1

0

0

1

9

1

0

0

1

0

1

0

0

0

10

0

1

1

1

0

1

0

0

1

11

1

0

1

1

1

1

0

0

0

12

1

1

1

1

1

1

0

1

0

18

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 4 И ссл едова ниел огических оп ера ций п роцессорного бл ока Ц ел ь ра боты: изу чить ф у нкциональны е в озмож ност и блока АЛ У БИ С K1804BC1 и исслед ов ать его работ у при в ы полнении логических операций . П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чить ст ру кт у ру и основ ы ф у нкциониров ания АЛ У схемы K1804BС 1 [2,4]. 2. С огласно зад анному препод ав ателем в ариант у зад аний (табл.9), состав ить и исслед ов ат ь на лабораторном стенд е микропрограмму в ы полнения логических операций над сод ерж имы м од ного из регист ров общ его назначения. М икропрограмма д олж на в ы полнят ь след у ю щ ие д ей ств ия: - прием в регист рRi код ачислаj с пров еркой нав ы ход еY; - прием в регист р Rn код ачислаm с пров еркой нав ы ход еY; - в ы полнениелогической операции FL1 меж д у числом в Ri и числом D1 с ш ины д анны х, запись резу льт ат а в регист р Ri с од нов ременной в ы д ачей нав ы ход ы Y; - в ы полнениелогической операции FL2 меж д у числом в Rn и числом D2 с ш ины д анны х, запись резу льтат а в регистр Rn с од нов ременной в ы д ачей нав ы ход ы Y. С ост ав ить таблицу прохож д ения д анны х при в ы полнении микропрограммы . П оряд ок в ы полнения логических операций опред еляется согласно в ариант у зад ания из таблицы 9. П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад аниеи от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд ав реж имеЗАГ РУ ЗК А. 3. В ы полнит ь в пош агов ом реж име микропрограмму , конт ролиру я с помощ ью инд икат оров VD12÷VD9 прохож д ение д анны х. Работ а счит ается в ы полненной при полном сов пад ении теоретических и экспериментальны х резу льтатов . 4. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе. М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты Рассмот рим пример состав ления микропрограммы при след у ю щ их исход ны х д анны х: (R3)=10102; (R7)=00012; D1=01002; D2=11012; FL1= R3 ∧ D1 ; FL2= R7 ∨ D 2 .

19

Т аблица9 В арианты зад аний номер в арианта

Ri

j

Rn

m

D1

D2

FL1

1

R3

10

R1

12

1

4

Ri ⊕ D1

Rn ∨ D 2

2

R0

5

R7

10

2

5

Ri ∧ D1

Rn ⊕ D 2

3

R5

4

R4

11

3

6

Ri ∨ D1

Rn ∧ D 2

4

R7

3

R0

13

1

7

Ri ∧ D1

Rn ∨ D 2

5

R3

2

R5

14

2

8

Ri ∧ D1

Rn ⊕ D 2

6

R1

0

R1

9

3

4

Ri ⊕ D1

Rn ∧ D 2

7

R0

1

R3

8

1

5

Ri ∨ D1

Rn ∧ D 2

8

R6

7

R2

7

2

6

Ri ∧ D1

Rn ⊕ D 2

9

R4

8

R6

6

3

7

Ri ∧ D1

Rn ∨ D 2

10

R2

9

R0

5

1

8

Ri ⊕ D1

Rn ∧ D 2

11

R5

6

R5

2

2

4

Ri ∨ D1

Rn ∧ D 2

12

R1

4

R4

1

3

5

Ri ∨ D1

Rn ∨ D 2

FL2

Разместим микрокоманд ы послед ов ат ельно в памят и микропрограмм, начиная с ад реса0000 (т абл.10). П ерв ая микрокоманд а осу щ ест в ляет загру зку числа 1010 в регистр R3. П оэт ому в поле д анны х D записы в аем код 1010 , а в поле ад реса приемникаВ – код 0011 (номеррегистраприемника). П о в торой микрокоманд е осу щ ест в ляет ся операция логического у множ ения R3 ∧ D1 меж д у значением сод ерж имого регист ра R3 и инв ертиров анны м числом D1, кот ороеу станов лено наш инед анны х D (код 0100). Резу льтат промеж у т очной операции записы в ает ся в регист рРгQ. С лед у ю щ ая команд а в ы полняет инв ертиров ание полу ченного промеж у точного резу льт атас помощ ью операции И С К Л Ю Ч АЮ Щ Е Е И Л И с инв ерсией меж д у сод ерж имы м регистраРгQ и логическим ну лем: Q ⊕ 0 . Ч ет в ертая команд а осу щ ест в ляет загру зку числа 0001 в регист рR7. П оэт ому в полед анны х D записы в аем код 0001, ав полеад ресаприемника В – код 0111 (номеррегистраприемника). П о пят ой микрокоманд е осу щ ест в ляется операция логического слож ения R 7 ∨ D 2 меж д у значением сод ерж имого регист ра R7 и числом D2 с ш ины д анны х, кот орое у ст анов лено на ш ине D (код 1101). Резу льт ат операции записы в ается в регистр R7 и од нов ременно в ы д ает ся на в ы ход ну ю ш ину Y.

0

0

0

0

0

2

3

4

5

3

1

№ мк

1

0

0

0

0

2

Ад рес

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

Т ет рад ы

I8

0

0

0

0

0

S1

х

х

х х

х 1

1

1

0

1

I7

101

1

1

1

0

1

I6

х

х

х

х

х

S0

1

1

0

1

1

I2

0

1

1

0

1

I1

100

1

1

0

1

1

I0

х

х

х

х

х

C0

0

0

1

1

0

I5

1

1

1

0

1

I4

011

1

1

1

1

1

I3

0

х

х

0

х

A3

1

х

х

0

х

A2

1

х

х

1

х

A1

010

М икропрограммад ля исслед ов ания логических операций

1

х

х

1

х

A0

0

0

0

х

0

B3

1

1

0

х

0

B2

1

1

1

х

1

B1

001

1

1

1

х

1

В0

1

0

х

0

1

D3

1

0

х

1

0

D2

0

0

х

0

1

D1

000

1

1

х

0

0

D0

Т аблица 10

20

21

С ост ав ить т аблицу прохож д ения д анны х с анализом в ы ход ны х сигналов процессорного элемент апри в ы полнении каж д ой микрокоманд ы . Д ля в ы полнения микропрограммы , кот орая пред в арит ельно д олж на бы ть записана в микропрограммну ю памят ь, в ш агов ом реж име необход имо в ы полнит ь след у ю щ иед ей ст в ия: - переклю чатель Ш АГ /АВ Т у ст анов ит ь в полож ениеШ АГ ; - переклю чатель ЗАГ Р/РАБ у станов ит ь в полож ениеЗАГ РУ ЗК А; - переклю чателями ад ресаSA11÷SA8 у ст анов ит ь ад рес той микрокоманд ы , кот ору ю необход имо в ы полнить; - наж ат ь кнопку П У С К . П ри эт ом в ы бранная микрокоманд а бу д ет записана в регистр микрокоманд и в ы полнена в процессорном элементе. В ы бранну ю микрокоманд у мож но контролиров ат ь на инд икат орах регист ра микрокоманд ы , а резу льт ат ее в ы полнения – на инд икат орах прохож д ения д анны х. Работ а счит ает ся в ы полненной при полном сов пад ении состав ленной таблицы и реального прохож д ения д анны х. К онтрол ь ныевоп росы 1. К аким образом в процессорном элементе происход ит ф ормиров ание сигналов ф лагов состояний С 4, OVR , F3, Z при в ы полнении логических операций ? 2. К ак в ы полнит ь микрокоманд у из зад анной ячей ки памяти микропрограмм? 3. П у сть в ы полняется микрокоманд а след у ю щ его в ид а: DЗ÷D0=0110; B3÷B0=1010; А3÷А0=0010; С 0=0; S0=1; S1=0. С од ерж имоерегист ров : (Q)=1011; (R7)=1011; (R2)=1101 . К аким бу д ет резу льт ат операции, если остальны е поля микрокоманд ы имею т в ид : Н омер в ариант а

I8

I7

I6

I2

I1

I0

I5

I4

I3

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

2

1

0

0

0

0

1

0

0

1

3

1

0

1

1

0

1

1

1

0

4

0

1

0

1

0

1

1

1

1

5

0

1

1

1

0

0

1

0

1

6

1

0

0

1

0

0

1

0

0

7

0

1

0

0

1

1

1

1

1

8

1

1

0

0

1

1

1

0

0

9

1

0

0

1

0

1

1

1

0

10

0

1

1

1

0

1

0

1

1

11

1

0

1

1

1

1

1

0

1

12

1

1

1

1

1

1

1

1

1

22

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 5 И ссл едова ниевып ол нения кома нд безу сл овных п ереходов Ц ел ь ра боты 1. И зу чит ь ст ру кт у ру и основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В У 2. 2. И сслед ов ать работ у блока микропрограммного у прав ления при в ы полнении команд ы безу слов ного переход а. П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь ст ру кт у ру , назначение в ход ны х и в ы ход ны х сигналов , а т акж е основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В У 2 [4,5]. 2. П о принципиальны м электрическим схемам, прив ед енны м в [1], изу чит ь работ у блока микропрограммного у прав ления микрот ренаж ера М Т 1804 при в ы полнении команд безу слов ны х переход ов . П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад ание и от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд а. 3. В ы полнит ь микропрограмму в пош агов ом реж име, конт ролиру я с помощ ью инд икат оров ход еев ы полнения. 4. Н арисов ат ь блок-схему программы . 5. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе. М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты П рограммау прав ления безу слов ны ми переход ами прив ед енав т абл.11 и пред назначена д ля д емонст рации в ы полнения операций у прав ления след у ю щ ей микрокоманд ы . Загру зка программы в микропрограммну ю память осу щ ест в ляет ся в реж име ЗАГ РУ ЗК А. Д ля запу ска программы необход имо в в ест и в РгMК в реж име ЗАГ РУ ЗК А микрокоманд у , соотв ет ст в у ю щ у ю ст артов ому ад ресу (с помощ ью переклю чат елей SA11÷SA8 и кнопки П У С К ). Затем у станов ит ь переклю чат ель ЗАГ Р/РАБ в полож ениеРАБО Т А. П ри у станов ке переклю чат елей SA3÷SA1 в полож ение 000 на св ет од иод ах VD12÷VD9 бу д ет в ы св ечив ат ься сод ерж имое ш ин ад реса К 1804В У 1. М икрокоманд ы 0, 3, 6, 9 и 15 в ы полняю т безу слов ны й переход , микрокоманд ы 10, 11, 12, 13 и 14 в ы полняю т переход ”П род олж ит ь”. П ри послед ов ательном наж ат ии кнопки П У С К (SB2) на св ет од иод ах VD12÷VD9 бу д ет в ы св ечив ат ься послед ов ат ельно 9, 6, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 3, 0, 9, 6 и т.д .

23

Т аблица 11 П рограммау прав ления безу слов ны ми переход ами № Т ет рад ы мк Ад рес

111

110

П римечание

3

2

1

0

R3 R2 R1 R0 P3 P2 P1 P0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

БП на9

1

0

0

0

1

2

0

0

1

0

3

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

1

БП на0

4

0

1

0

0

5

0

1

0

1

6

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

0

1

БП на10

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

1

БП на6

10

1

0

1

0

0

0

1

0

П род олж ит ь

11

1

0

1

1

0

0

1

0

П род олж ит ь

12

1

1

0

0

0

0

1

0

П род олж ит ь

13

1

1

0

1

0

0

1

0

П род олж ит ь

14

1

1

1

0

0

0

1

0

П род олж ит ь

15

1

1

1

1

0

0

0

1

БП на3

0

0

1

1

К онтрол ь ныевоп росы 1. К ак в ы полняю т ся команд ы безу слов ны х переход ов ? 2. С колько команд безу слов ны х переход ов в сист еме микрокоманд у ст рой ст в аМ Т 1804? 3. С колько команд безу слов ны х переход ов мож ет бы т ь в программе?

24

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 6 И ссл едова ниевып ол нения кома нд у сл овных п ереходов Ц ел ь ра боты 1. И зу чит ь ст ру кт у ру и основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В У 2. 2. И сслед ов ать работ у блока микропрограммного у прав ления при в ы полнении команд у слов ны х переход ов . П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь ст ру кт у ру , назначение в ход ны х и в ы ход ны х сигналов , а т акж е основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В У 1(2) [1,4]. 2. П о принципиальны м элект рическим схемам, прив ед енны м в [1,4], изу чит ь работ у блока микропрограммного у прав ления микрот ренаж ера М Т 1804. П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ателя, пред ъ яв ив д омаш ню ю под готов ку и от в ет ив наконтрольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд а и в ы полнит ь микропрограмму в пош агов ом реж име, конт ролиру я с помощ ью инд икаторов ход еев ы полнения. 3. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе. М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты П рограмма у прав ления у слов ны ми переход ами прив ед ена в т абл.12 и пред назначена д ля д емонстрации в ы полнения операций у прав ления след у ю щ ей микрокоманд ы . Загру зка программы в микропрограммну ю память осу щ ест в ляет ся в реж име ЗАГ РУ ЗК А. Д ля запу ска программы необход имо в в ест и в РгMК в реж име ЗАГ РУ ЗК А микрокоманд у , соотв ет ст в у ю щ у ю ст артов ому ад ресу (с помощ ью переклю чат елей SA11÷SA8 и кнопки П У С К ). Затем у станов ит ь переклю чат ель ЗАГ Р/РАБ в полож ениеРАБО Т А. П ри у станов ке переклю чат елей SA3÷SA1 в полож ение 000 на св ет од иод ах VD12÷VD9 бу д ет в ы св ечив ат ься сод ерж имое ш ин ад реса К 1804В У 1. П рограмма организации у слов ны х переход ов , прив ед енная в т абл.12, пред назначена д ля д емонст рации у слов ны х переход ов в о в заимод ей ст в ии K1804BC1 и К 1804В У 1. В ы полнит ь загру зку и начальну ю у станов ку . У станов ить переклю чатели в полож ениеРАБО Т А и Ш АГ . М икрокоманд а0 в ы полняет инкремент иров ание R0 и перед ает у прав ление след у ю щ ей микрокоманд е. Mикрокоманд a 1 пров еряет состояние в ы ход ного переноса АЛ У С 4. П ри у станов ленном ф лаге С 4 в ы полняется переход на ад рес 15, в прот ив ном слу чае– к след у ю щ ей микрокоманд е.

1111

0001

1111

0000

0001

0010

Х

х001

Х

Х

х001

х001

1000

х011

х011

Х

Х

Х

C0I5I4I3

011

S0I2I1I0

100

S1I8I7I6

101

П римечание. Х – безразличноесостояние

1111

.

0010

0010

Х

0000

Х

P3P2P1P0

R3R2R1R0

.

110

111

Ад рес П МК

Х

Х

Х

Х

Х

Х

0000

Х

001 B3B2B1B0

010 A3A2A1A0

Н омерат етрад и назначениеразряд ов М К

Х

Х

Х

Х

D3D2D1D0

000

П рограммаорганизации у слов ны х переход ов

П род олж ит ь. Н ет оп.

П ереход на0

У сл. переход на15

R0+1

Комментарии

Т аблица12

25

26

Mикрокоманд a 2 не в ы полняет каких-либо ф у нкций в АЛ У , но безу слов но переход ит кад ресу 0. П ри наблю д ении за мод иф икацией ад реса на инд икат орах д олж на циклически в ы св ечив аться послед ов ат ельност ь 0, 1, 2, 15 раз. Зат ем бу д у т показаны числа0, 1, 15 и в нов ь цикл. К онтрол ь ныевоп росы 1. К ак в ы полняю т ся команд ы у слов ны х переход ов ? 2. С колько команд у слов ны х переход ов сод ерж ит сист ема микрокоманд у ст рой ст в аМ Т 1804? 3. С колько команд у слов ны х переход ов мож ет сод ерж ать программа? 4. К акие у слов ия (сигналы АЛ У ) могу т использов ат ься в команд ах у слов ны х переход ов ?

27

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 7 О рга низа ция цикл ов сп омощ ь ю стека Ц ел ь ра боты: изу чение и исслед ов ание на микротренаж ере М Т 1804 мет од ов организации циклов . За да ние 1. В ы полнит ь анализ прив ед енной ниж е программы организации цикла с помощ ью ст ека. 2. И сслед ов ать программу организации цикла с помощ ью стека на микрот ренаж ереМ Т 1804. П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь ст ру кт у ру , назначение в ход ны х и в ы ход ны х сигналов , а т акж е основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В У 1(2) [1,4]. 2. П о принципиальны м элект рическим схемам, прив ед енны м в [1,5], изу чит ь работ у блока микропрограммного у прав ления микрот ренаж ера М Т 1804. П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад аниеи от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд а. 3. В ы полнит ь микропрограмму в пош агов ом реж име, конт ролиру я с помощ ью инд икат оров ход еев ы полнения. 4. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе. М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты П рограммаорганизации циклас помощ ью стекаприв ед енав т абл.13 и пред назначенад ля д емонст рации мет од аорганизации цикла. Загру зит ь программу в микропрограммну ю памят ь и в ы полнит ь начальну ю у ст анов ку РМ К (загру зить пу сков ой ад рес). У станов ит ь переклю чатель ЗАГ Р/РАБ в полож ение РАБО Т А. Бу д ем рассмат рив ат ь работ у микропрограммы в реж име Ш АГ . П ереклю чат ели SA3÷SA1 у станов ит ь в полож ение 000 д ля наблю д ения за состоянием ш ины ад реса К 1804В У 1. П ри послед ов ательном наж атии кнопки П У С К на инд икаторах VD12÷VD9 бу д ем наблю д ат ь 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 3, 4, 5 и т .д . Н у ж но отметит ь, чт о программане д емонстриру ет способы в ы ход а из цикла. О н мож ет бы т ь осу щ ест в лен при код иров ании Р3÷Р0 = 1000 (пров ерка конца цикла, если F=0) и 1011 (т о ж е, если С 4=0) или при помощ и у слов ны х переход ов .

28

Т аблица13 П рограммаорганизации циклас помощ ью ст ека Т етрад ы

№ Ад рес мк 3

2

1

0

0

0

0

1

0

0

2

0

3

0

111 R3

R2

R1

110 R0

П римечание

P3

P2

P1

P0

0

0

0

1

0

П род олж ить

0

1

0

0

1

0

П род олж ить

0

1

0

1

0

0

1

Загру з. ст ек

0

0

1

1

0

0

1

0

П род олж ить

4

0

1

0

0

0

0

1

0

П род олж ить

5

0

1

0

1

0

0

1

0

П род олж ить

6

0

1

1

0

0

0

1

0

П род олж ить

7

0

1

1

1

0

0

1

0

П род олж ить

8

1

0

0

0

0

0

1

0

П род олж ить

9

1

0

0

1

0

0

1

0

П род олж ить

10

1

0

1

0

0

0

1

0

П род олж ить

11

1

0

1

1

0

1

1

1

П ер. ст еку

12

1

1

0

0

13

1

1

0

1

14

1

1

1

0

15

1

1

1

1

по

К онтрол ь ныевоп росы 1. К акиесу щ ест в у ю т способы реализации ст еков ? 2. Ч т о такоеу казат ель ст ека? 3. Ч т о понимаю т под глу биной стека? 4. К ак работ ает ст ек магазинного т ипа? 5. К ак работ ает кольцев ой ст ек? 6. К акой стекреализов ан в микросхемах серии К 1804? 7. К акие операции у прав ления стеком ест ь в системе команд т ренаж ера М Т 1804?

29

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 8 О рга низа ция п одп рогра мм Ц ел ь ра боты: изу чение и исслед ов ание на микротренаж ере М Т 1804 мет од ов обращ ения к под программам. За да ние 1. В ы полнит ь анализ прив ед енной ниж е программы обращ ения к под программам. 2. И сслед ов ать программу обращ ения к под программам на микрот ренаж ереМ Т 1804. П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь ст ру кт у ру , назначение в ход ны х и в ы ход ны х сигналов , а т акж е основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В У 1 [1,4]. 2. П о принципиальны м электрическим схемам, прив ед енны м в [1], изу чит ь работ у блока микропрограммного у прав ления микрот ренаж ера М Т 1804. П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чить д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад аниеи от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записат ь состав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд а. 3. В ы полнит ь микропрограмму в пош агов ом реж име, конт ролиру я с помощ ью инд икат оров ход еев ы полнения. 4. С остав ит ь и защ итит ь отчет по лабораторной работе. М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты П рограмма переход а к под программе прив ед ена в т абл. 14 и пред назначенад ля д емонст рации обращ ения к под программеи в озв ратаиз нее. Загру зит ь программу и в ы полнит ь начальну ю у станов ку . У станов ит ь переклю чатели в полож ение РАБО Т А и Ш АГ . М икрокоманд а 3 осу щ ест в ляет переход к под программе, начальны й ад рес которой рав ен 12. П од программа занимает ад реса 12÷14. П ри полож ении SA3÷SA1 в позиции 000 наVD12÷VD9 бу д ем наблю д ать: 1, 2, 3, 12, 13, 14, 4, 5, 6, 0, 1, 2, 3, 12 и т.д .

30

Т аблица14 П рограммапереход ак под программе Т ет рад ы № мк

111

Ад рес

110 П римечание

3

2

1

0

0

0

0

1

0

0

2

0

3

0

R3

R2

R1

R0

P3

P2

P1

P0

0

х

х

х

х

0

0

1

0

П род олж ить

0

1

х

х

х

х

0

0

1

0

П род олж ить

0

1

0

х

х

х

х

0

0

1

0

П род олж ить

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

П ереход к пп 12

4

0

1

0

0

х

х

х

х

0

0

1

0

П род олж ить

5

0

1

0

1

х

х

х

х

0

0

1

0

П род олж ить

6

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

П ереход на0

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

10

1

0

1

0

11

1

0

1

1

12

1

1

0

0

х

х

х

х

0

0

1

0

П род олж ить

13

1

1

0

1

х

х

х

х

0

0

1

0

П род олж ить

14

1

1

1

0

х

х

х

х

0

1

1

0

В озв рат

15

1

1

1

1

К онтрол ь ныевоп росы 1. С колько команд обращ ения к под программе су щ ест в у ет в сист еме команд т ренаж ераМ Т 1804? 2. К аку ю роль играет ст ек в организации под программ? 3. В какой микросхемесерии К 1804 наход ит ся ст ек? У казат ель ст ека? 4. К акиеспособы организации ст екаВ ы знает е?

31

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 9 О рга низа ция вл ожения п одп рогра мм Ц ел ь ра боты: изу чение и исслед ов ание на микротренаж ере М Т 1804 мет од ов организация в лож ения под программ. За да ние 1. В ы полнит ь анализ прив ед енной ниж епрограммы организация в лож ения под программ. 2. И сслед ов ат ь программу организации в лож ения под программ на микрот ренаж ереМ Т 1804. П ри под гот ов ке и пров ед ении работы необход имо в ы полнит ь след у ю щ ее. 1. И зу чит ь ст ру кт у ру , назначение в ход ны х и в ы ход ны х сигналов , а т акж е основ ы ф у нкциониров ания микросхемы К 1804В У 1 [1,4]. 2. П о принципиальны м элект рическим схемам, прив ед енны м в [1], изу чит ь работ у блокамикропрограммного у прав ления микрот ренаж ераМ Т 1804. П орядок вып ол нения ра боты 1. П олу чит ь д опу ск к работ е у препод ав ат еля, пред ъ яв ив д омаш нее зад аниеи от в етив наконт рольны ев опросы . 2. Записать сост ав ленну ю микропрограмму в памят ь микропрограмм стенд а. 3. В ы полнить микропрограмму в пош агов ом реж име, конт ролиру я с помощ ью инд икат оров ход еев ы полнения. 4. С остав ит ь и защ ит ит ь отчет по лабораторной работе. М етодическиеу ка за ния к вып ол нению ра боты П рограмма организации в лож ения под программ, прив ед енная в табл.15, пред назначена д ля д емонстрации организации в лож енны х под программ. К рометого, онапозв оляет рассмот рет ь работ у стека. В ы полнит ь загру зку и начальну ю у ст анов ку . У станов ит ь переклю чатели в полож ение РАБО Т А и Ш АГ . О снов ная част ь программы наход ит ся по ад ресам 13, 14 и 15. БИ С К 1804В У 1 генериру ет послед ов ательност ь ад реса: 13, 14, 0, 12, 1, 6, 12, 7, 3, 12, 4, 9, 10, 5, 8, 2, 15, 13 и т.д . Блок-схемапрограммы организации в лож ения под программ рис.1. К онтрол ь ныевоп росы 1. К аков а мож ет бы т ь глу бина в лож ения под программ в у строй ст в е М Т 1804? 2. С колько обращ ений к под программе мож ет бы т ь в пред елах од ной программы ?

32

Г л а вна я п рогра мма

13

П род олж ит ь

14

П ереход кпп 0

15

П ереход на13

П од программа0

П од программа3

0

П ереход кпп 12

3

П ереход кпп 12

1

П ереход кпп 6

4

П ереход кпп 9

2

В озв рат

5

В озв рат

П од программа9

П од программа6

6

П ереход кпп 12

9

П род олж ит ь

7

П ереход кпп 3

10

В озв рат

8

В озв рат П од программа12

12

В озв рат

Рис.1. Блок-схемапрограммы организации в лож ения под программ.

33

Т аблица15 П рограммаорганизации в лож ения под программ Т ет рад ы № Ад рес мк 3 2 1 0

111

110

П римечание

R3

R2

R1

R0

P3

P2

P1

P0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

П ереход кпод прогр. 12

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

П ереход кпод прогр. 6

2

0

0

1

0

0

1

1

0

В озв рат

3

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

П ереход кпод прогр. 12

4

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

П ереход кпод прогр. 9

5

0

1

0

1

0

1

1

0

В озв рат

6

0

1

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

П ереход кпод прогр. 12

7

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

П ереход кпод прогр. 3

8

1

0

0

0

0

1

1

0

В озв рат

9

1

0

0

1

0

0

1

0

П род олж ить

10

1

0

1

0

0

1

1

0

В озв рат

11

1

0

1

1

12

1

1

0

0

0

1

1

0

В озв рат

13

1

1

0

1

0

0

1

0

П род олж ить

14

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

П ереход кпод прогр. 0

15

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

П ереход кпод прогр. 13

34

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 10 И ссл едова ниеа л горитма п одсчета единиц в регистра х общ его на зна чения Ц ел ь ра боты: изу чение и исслед ов ание на микротренаж ере М Т 1804 программы под счета количеств а ед иниц в т рех регист рах общ его назначения. За да ние 1. В ы полнит ь анализ прив ед енной ниж е программы под счета количест в а ед иниц в трех регистрах общ его назначения. 2. И сслед ов ать работ у рассмот ренной программы на микрот ренаж ере М Т 1804. М етодическиеу ка за ния П рограмма под счета количест в а ед иниц в т рех регист рах прив ед ена в табл.16 и пред назначена д ля д емонст рации у слов ны х переход ов к под программе. Загру зит ь программу и в ы полнит ь начальну ю у станов ку . У станов ит ь переклю чатели в полож ение РАБО Т А и Ш АГ . В еличины V0, V1, V2 обозначаю т т ри произв ольны х числа, кот оры е загру ж аю тся в R0, R1 и R2 соотв ет ст в енно микрокоманд ами 0, 1 и 2. РегистрR3 использу ет ся как счетчик полного числаед иниц в числах V0, V1, V2. РегистрR4 яв ляет ся рабочим регист ром и использу ется как счетчик циклапрограмм. Значения R0, R1 и R2 не сохраняю т ся в процессе в ы полнения программы . Д анны е с в ход а D использу ю т ся д ля маскиров ания. П рограммазаканчив ает св ою работ у по ад ресу 15. М икрокоманд а15 в ы полняет чтение R3 д ля отображ ения резу льт ат а работы программы на инд икат орах. Е сли изменить значение поля 6 микрокоманд ы 15 на 0010 (прод олж ить), то программа смож ет работать в д инамическом реж име. Блок-схемапрограммы под счетаед иниц прив ед енанарису нке2. К онтрол ь ныевоп росы 1. Д ля чего использу ется маскав операции логического у множ ения? 2. О пиш ит е алгоритм в ы полнения команд ы у слов ного переход а, использу емой в д анной программе. 3. М ож ет ли бы т ь переполнение в регист ре общ его назначения R3 при в ы полнении д анной программы ?

35

0

Загру зкаR0=V0

1 2

Загру зкаR1=V1 Загру зкаR2=V2

3 4

Загру зкаR4=4 О чист каR3=0

5

MASK=0001; R0·MASK

6

Е сли F≠ 0

да

П од программа14

14

R3 ← R3+1; В озв рат

6

П ереход напод программу 14

8

П ереход напод программу 14

10

П ереход напод программу 14

нет 6 7

R0 ← R0/2 MASK=0001; R1·MASK

8

Е сли F≠ 0

да

нет 8 9

R1 ← R1/2 MASK=0001; R2·MASK

10

Е сли F≠ 0

да

нет 10

R2 ← R0/2

11

R4 ← R4-1

да

12

Е сли F≠ 0

13

Н ет операции

15

Ч т ениеR3

нет

Рис.2. Блок-схемапрограммы под счет аед иниц.

P3P2P1P0 0010 0010 0010 0010 0010 0010

0010 0100 0010

0001 0110

R3R2R1R0

Х

Х

Х

Х

Х

Х

1110

X

1110

X

1110

X

0101

1111

Х

1111

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111 0001

0000

0100

0010

0100

110

111

Ад рес П МК

X001

X011

Х 011

X

Х 001 Х 011

X

X011

X011

X101

X011

X101

X011

Х 101

Х 011

Х 111

Х 111

Х 111

Х 111

S0I2I1I0

100

X001

X011

X101

X001

X101

X001

X101

Х 001

Х 011

Х 011

Х 011

Х 011

Х 011

S1I8I7I6

101

X011

1000

X

X

0001

X011

X100

X011

X100

X011

Х 100

Х 100

Х 011

Х 011

Х 011

Х 011

C0I5I4I3

011

X

Х

X

X

X

X

0010

X

0001

X

0000

Х

Х

Х

Х

Х

A3A2A1A0

010

Н омер т етрад и назначениеразряд ов микрокоманд

0011

0011

X

X

0100

0010

0010

0001

0001

0000

0000

0011

0100

0010

0001

0000

B3B2B1B0

001

X

Х

X

X

X

X

0001

X

0001

X

0001

Х

0100

V2

V1

V0

D3D2D1D0

000

П рограмма под счет аколичест в аед иниц в регист рах общ его назначения

П ер. на15; чтениеR3

В озв рат ; R3+1

П ереход на15

П ереход на5 (F≠ 0)

R4← R4-1

П ер. кпп 14 (F≠ 0); R2← R2/2

R2·MASK

П ер. кпп 14 (F≠ 0); R1← R1/2

R1·MASK

П ер. кпп 14 (F≠ 0); R0← R0/2

R0·MASK

Загру зит ь R3=0

Загру зкаR4=4

Загру зкаV2 в R2

Загру зкаV1 в R1

Загру зкаV0 в R0

П римечание

Т аблица 16

36

37

Л А Б О РА Т О РН А Я РА Б О Т А 11 М одел ирова ние16-битового двоичного счетчика Ц ел ь ра боты: изу чение и исслед ов ание на микротренаж ере М Т 1804 программы мод елиров ания 16-бит ов ого д в оичного счет чика. За да ние 1. В ы полнит ь анализ прив ед енной ниж е программы мод елиров ания 16битов ого д в оичного счет чика. 2. И сслед ов ат ь работ у рассмотренной программы на микрот ренаж ере М Т 1804. М етодическиеу ка за ния П рограмма мод елиров ания 16-бит ов ого д в оичного счетчика прив ед ена в табл.17 и пред назначена д ля д емонстрации мет од а мод елиров ания с помощ ью РО Н 16-бит ов ого программиру емого д в оичного счет чика. Загру зит ь программу и в ы полнит ь начальну ю у станов ку . У станов ит ь переклю чатели SA12 и SA13 в полож ения РАБО Т А и АВ Т О М АТ соотв ет ст в енно. В программе регист рR0 сод ерж ит млад ш ие четы ре бита счетчика, R1 – в т ору ю т ет рад у , R2 – т рет ью , R3 – ст арш ие биты . П ри д остиж ении ад реса15 в сев ну тренниерегистры у ст анав лив аю тся в ну лев ое полож ение. Блок-схемапрограммы пред став ленанарису нке3. К онтрол ь ныевоп росы 1. К акое максимальное количест в о бит мож ет сод ерж ат ь д в оичны й счет чик, реализу емы й в у строй ст в еМ Т 1804?

38

7

R0 ← R0 + 1 8

да

Е сли F≠ 0 нет

9

да

R1 ← R1 + 1 10

Е сли F≠ 0 нет

11

да

R2 ← R2 + 1 12

Е сли F≠ 0 нет

13

да

R3 ← R3 + 1 14

Е сли F≠ 0 нет

15

Н ет операции

Рис.3. Блок-схемапрограммы мод елиров ания 16-битов ого д в оичного счет чика.

P3P2P1P0

R3R2R1R0

0010 0000 0001

0111

X

0111

X

0111

X

0111

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

0000

0010

0000

0010

0000

X

0010

110

111

0111

0110

Ад рес П МК

Х

Х 001 X

X011

Х 011

X001

X

X011

X

X011

X

X011

S1I2I1I0

100

X001

X011

X001

X011

X001

X011

S1I8I7I6

101

X

Х

1000

X

1000

X

1000

X

1000

C0I5I4I3

011

X

Х

X

X

X

X

Х

0011

X

0100

X

0001

Х X

X

0000

B3B2B1B0

001

X

X

A3A2A1A0

010

Н омератетрад и назначениеразряд ов микрокоманд

П рограммамод елиров ания 16-бит ов ого счет чика

X

Х

X

X

X

X

Х

X

X

D3D2D1D0

000

П ереход на7

П ереход на7 (F≠ 0)

П ереход на15

П ереход на7 (F≠ 0)

R2← R2+1

П ереход на7 (F≠ 0)

R1← R1+1

П ереход на7 (F≠ 0)

R0← R0+1

П римечание

Т аблица 17

39

40

Л итерат у ра 1. О снов ы ф у нкциониров ания и программиров ания микрот ренаж ера М Т 1804. М ет . У казания / С ост.: Бормонт ов Е .Н ., Бы кад оров а Г .В . – В оронеж : В Г У , 2005 2. М етод ические у казания и зад ания к лаборат орны м работ ам по ку рсу “Т еория проектиров ания ЭВ М и систем”. Разд ел “М икропроцессорны е БИ С серии К 1804” / С ост.: В .В . Л апко, Ю .В . Г у барь. – Д онецк: Д Г Т У , 2001 3. М икрот ренаж еры М Т 1804. Т ехническое описание и инст ру кция по эксплу атации. – В оронеж , 1984 4. К омплект БИ С К 1804 в процессорах и конт роллерах / В .М . М ещ еряков , И .Е . Л обов , С .С . Г лебов и д р.; под ред . В .Б. С молов а. – М .: Рад ио и св язь, 1990 5. М ед яников А. В . Разработка и исслед ов ание алгоритмов ав т омат изиров анной сист емы обу чения. (http://www.masters.donntu.edu.ua/t2004/fvti/ medyanikovav/diss/index.htm) Элект ронны й кат алог Н ау чной библиотеки В Г У – (http://www.lib.vsu.ru)

41

Д ля заметок

42

Д ля заметок

43

С ост ав ители: Бормонтов Е в гений Н иколаев ич Бы кад оров аГ алинаВ лад имиров на Н иколаенков Ю рий К имов ич

Ред акт ор Т ихомиров аО .А.