Вычислительная и микропроцессорная техника: Рабочая программа, задания на контрольную работу, методические указания к выполнению контрольной работы

Министерство образования Российской Федерации

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра радиотехники

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ И МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА Рабочая программа Задания на контрольную работу Методические указания к выполнению контрольной работы

Ф а к у л ь т е т радиоэлектроники Направление и специальность подготовки дипломированных специалистов: направление − 653800 − стандартизация, сертификация и метрология специальность − 190800 − метрология и метрологическое обеспечение Направление подготовки бакалавров − 552200 − метрология, стандартизация и сертификация

САНКТ - ПЕТЕРБУРГ 2001

Утверждено редакционно-издательским советом университета

УДК 621.374(07) : 681.36 Вычислительная и микропроцессорная техника: Рабочая программа, задания на контрольную работу, методические указания к выполнению контрольной работы. − СПб.: СЗТУ, 2001. − 16 с.

В методическом сборнике приведена рабочая программа дисциплины «Вычислительная и микропроцессорная техника», варианты заданий на контрольную работу и методические указания к ее выполнению. Рекомендуемая литература охватывает все темы рабочей программы. Методический сборник рассчитан на подготовку дипломированных специалистов по направлению 653800 − стандартизация, сертификация и метрология (специальность 190800 − метрология и метрологическое обеспечение), а также на подготовку бакалавров по направлению 552200 − метрология, стандартизация и сертификация. Рассмотрено на заседании кафедры радиотехники СЗТУ 26 февраля 2001 г. Одобрено методической комиссией факультета радиоэлектроники 19 марта 2001 г.

Р е ц е н з е н т ы: кафедра радиотехники СЗТУ (зав. каф. Г.И. Худяков, д-р техн. наук, проф.), В. И. Шевцов, канд. техн. наук, зам. руковод. лаб. ГП «ВНИИМ» им. Д.И. Менделеева.

С о с т а в и т е л и: О.Г. Антонов, канд. техн. наук, доц.; А.Ф. Бабкин, канд. техн. наук, доц.

 Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2001

ПРЕДИСЛОВИЕ Цель преподавания дисциплины. Предметом дисциплины «Вычислительная и микропроцессорная техника» является изучение студентами средств современной вычислительной техники на базе микроЭВМ и микропроцессоров и основ применения этой техники в задачах метрологического обеспечения радиоэлектронных устройств. Задачи изучения дисциплины. В результате изучения дисциплины студенты должны знать: арифметические и логические основы вычислительных систем; аппаратные средства вычислительной и цифровой техники: комбинационные устройства, арифметико-логические устройства, цифровые автоматы, перевод измеряемой аналоговой информации и цифровую форму и обратно, вопросы точности; микропроцессорные устройства и микроЭВМ, архитектуру и программное обеспечение. Особое значение для современного специалиста является знание особенностей аппаратных и программных средств персональных компьютеров. Рекомендации по изучению дисциплины. Дисциплина « Вычислительная и микропроцессорная техника » изучается студентами на 10-м семестре. Изложение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении математики, физики, радиотехнических цепей и сигналов и микроэлектроники.

1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем курса 70 часов) Введение (2 часа) [1], с.3...5; [2], с.3...4 Предмет и задачи курса «Вычислительная и микропроцессорная техника». Общее состояние отечественной и зарубежной цифровой микросхемотехники. Характеристики и параметры импульсных и цифровых сигналов. Методы синтеза импульсных и цифровых сигналов произвольной формы с применением ЭВМ. Понятие об обработке сигналов в реальном масштабе времени. 1.1. Арифметические и логические основы вычислительной и микропроцессорной техники (12 часов) [1], с.5...38 Представление целых и дробных чисел в разных системах счисления. Двоичная, восьмеричная, десятичная и шестнадцатеричная системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Двоично–десятичная система кодирования чисел (BCD - код). Наиболее распространенные виды BCD - кодов: двоично - десятичный код 8-4-2-1, код Айкена (2-4-2-1), код «с избытком 3», код «два из пяти», циклические коды Грея и Джонсона. Кодирование текстовой информации. Стандартные коды: КОИ-7 и КОИ-8 ( ASCI и ASCII ). 3

Формы представления чисел. Числа с фиксированной точкой. Форматы. Понятие об обратном и дополнительном коде. Алгоритмы выполнения основных арифметических операций. Применение функций алгебры логики в цифровых устройствах. Сингулярные и бинарные функции. Способы задания функций: словесное описание, таблица истинности, алгебраическое выражение (структурная формула). Основные теоремы , правила и тождества, используемые для упрощения логических выражений (без доказательства). Понятие о функциональной полноте систем логических элементов. Логические базисы. Понятие об универсальных логических элементах. Переход от структурной формулы к логической схеме и обратно. Основные методы минимизации. Алгебраический метод. Графический метод Карно-Вейча. Недоопределенные функции. Табличный метод Квайна-МакКласки. 1.2. Аппаратные средства вычислительной и цифровой техники ( 8 часов ) [ 1 ], с. 40 ... 79 Комбинационные устройства. Устройство неравнозначности (сумма по модулю два) и его свойства. Устройство равнозначности. Устройство «запрет». Дешифраторы, демультиплексоры, мультиплексоры и шифраторы. Арифметико-логические устройства ( АЛУ ). Полусумматоры и полные сумматоры. Умножители двоичных чисел. Реализация умножения двоичных чисел на сумматорах. Цифровые автоматы. Асинхронные потенциальные триггеры. Синхронные триггеры. Счетный режим в триггерах JK и D. Сдвигающие регистры (реверсивные и универсальные). Принципы построения счетчиков. Перевод измеряемой аналоговой информации в цифровую форму. Аналогоцифровые ( АЦП ) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи. Точность работы АЦП и ЦАП и факторы, влияющие на точность. 1.3. Микропроцессорные устройства и микроЭВМ ( 12 часов ) [ 2 ] , с. 4...24 ; 26 ... 44 ; 51 ... 54 Трехшинная архитектура микропроцессорной системы. Структурная схема микропроцессорной системы с трехшинной архитектурой, ее основные узлы: центральный процессор, память. Назначение шин адреса, данных и управления. Сигналы управления операциями ввода / вывода. Однокристальные микропроцессоры (МП). Структурная схема однокристальных МП на примере МП КР580ВМ80. Основные узлы МП, буферы шин адреса и данных, регистры общего назначения ( РОН ), регистр команд, программный счетчик, схема синхронизации и управления, арифметическологическое устройство (АЛУ), указатель стека. 4

Мультиплексная шина адреса/данных. МП с мультиплексной шиной адреса/данных К1810ВМ86. Особенности архитектуры этих МП. Программная совместимость с МП К580ВМ80. Организация адресного пространства памяти. РОНы и сегментные регистры. Однокристальные микроЭВМ (контроллеры). Контроллер К1 -20 (МС2702). Назначение. Структурная схема и ее основные узлы. Микроконтроллер КМ1816 ВЕ48. Структурная схема. АЛУ, устройство управления, особенности памяти, интерфейс, средства ввода / вывода. Полупроводниковые запоминающие устройства (ЗУ). Основные параметры ЗУ. Адресация, информационная емкость, разрядность. Единицы для выражения значений емкости ЗУ. Быстродействие ЗУ. Понятие о времени выборки и цикле записи. Оперативные ЗУ (ОЗУ). Структура ОЗУ матричного типа. Способы наращивания разрядности. Динамические ОЗУ. Постоянные ЗУ (ПЗУ). Классификация по способу занесения информации. Перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ). Способы стирания информации. 1.4. Особенности программного обеспечения компьютеров и микропроцессоров (12 часов ) [ 2 ] , с. 57 ... 82 Понятие операционной системы. Операционная система как синтез операционного и управляющих устройств. Понятие о МП с фиксированным набором команд и МП с программируемой логикой. Программное обеспечение МП с фиксированным набором команд. Программная модель МП КР580 ВМ80. Внутренние регистры: регистры данных, регистры управления. Внешние регистры: память, средства ввода/вывода. Принцип программного объединения 8-ми битных РОН в 16-ти битные регистровые пары. H - пара как основной указатель памяти. Режимы адресации и система команд МП КР580 ВМ80. Прямая адресация. Непосредственная адресация. Регистровая адресация. Косвенная адресация. Системы команд. Разделение системы команд на группы в соответствии с их функциональным назначением. Группы команд пересылки, арифметических и логических операций, передачи управления и группа специальных команд. Программирование на машинном языке. Формат бланка при программировании на машинном языке. Программирование на языке АССЕМБЛЕРа МП КР580 ВМ80. Поля ассемблерной строки. Стандартный формат бланка. Поле метки. Примеры допустимых и недопустимых меток. Поле мнемоники. Длина поля мнемоники. Однозначное соответствие мнемоники и машинного кода операции. Понятие о мнемонике как ключевом слове АССЕМБЛЕРа. Поле операнда. Адреса памяти как операнды. Команды, имеющие пустое поле операнда. Поле комментария. Обязательность разделителя.

5

Директивы АССЕМБЛЕРа. Назначение директив и псевдокоманд. Особенности содержимого полей АССЕМБЛЕРа при наличии директив. Формат директив ORG, END, EQU, SET, IF, ENDIF, MACRO, DB, DW, DS. Макрокоманды. Применение макрокоманд в прикладных программах. Определение макрокоманды. Формат макрокоманды. Формат обращения к макрокоманде. Понятие о расширении макрокоманды. Особенности программирования микроЭВМ КМ1816. Система команд. Формат, адресация, группы команд по функциональному признаку. Особенности выполнения арифметических операций. Организация массивов, очередей, стеков. Понятие одномерного массива. Определение адреса элемента массива. Двумерный массив, способ размещения в памяти. Структура данных в виде очереди. Понятие длины очереди. Использование очередей при вводе и выводе символьных данных. Кольцевая организация очереди. Стек как специальная разновидность одномерного массива. Принцип загрузки элементов данных в стек и извлечение их из стека. Применение таблиц в прикладных программах. Таблица как обобщенный одномерный массив с различной длиной элементов. Табличный способ ускорения BCD - умножения. Подпрограммы как средство модульного программирования. Общая организация подпрограмм. Подпрограмма как законченный сегмент ( модуль) программы. Порядок вызова подпрограммы и возврата в основную программу. Вложенные подпрограммы. Способы передачи параметров. Передача параметров во внутренних регистрах. Передача параметров через специально выделенную область памяти. Передача параметров через стек. Иерархическая организация подпрограмм. Особенности программирования на языках высокого уровня. Положительные и отрицательные качества языков высокого уровня при программировании микропроцессорных систем. Сравнительная оценка языков БЭЙСИК, PL / M, ФОРТРАН и ПАСКАЛЬ при программировании МП-систем. Эффективность объектных программ, емкость ПЗУ при применении трансляторов.. 1.5. Аппаратные средства микропроцессорных систем ( 6 часов ) [ 7 ] , с. 142 ... 175 Генераторы, системные контроллеры и контроллеры шин. Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24. Структурная схема генератора. Схема подключения генератора к центральному процессорному элементу. Формирование сигнала СТРОБ СОСТОЯНИЯ . Использование сигналов СБРОС и ГОТОВНОСТЬ. Особенности применения генератора К1810ГФ84. Системный контроллер КР580ВК28 / 38. Структурная схема , назначение и принцип действия. Особенности применения контроллера шин К1810ВГ88 в сложных системах обработки информации. Интерфейс последовательного ввода / вывода КР580ВВ51. Назначение стартового и стопового битов при асинхронной приемо / передаче данных. Контроль 6

четности при передаче данных по каналу связи. Структурная схема программируемого последовательного интерфейса К580ВВ51. Интерфейс параллельного ввода/вывода. Программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55А, его структурная схема и программирование. Формат управляющего слова этого интерфейса. Схема обмена данными между периферийными устройствами и шиной данных через программируемый параллельный интерфейс. 1.6. Особенности аппаратных и программных средств персональных компьютеров ( 6 часов ) [ 3 ] , с. 22 ... 67; 93 ... 111; 271 ...281; 282 ... 290 Устройства, входящие в IBM PC. Процессор. Оперативная память. Накопители на гибких дисках (дискетах).Накопители на жестком диске. Монитор, клавиатура, принтер. Краткие сведения об операционной системе DOS. Основные составные части DOS. Начальная загрузка DOS. Резидентные программы. Основные команды DOS. Работа с файлами. Работа с каталогом. Работа с экраном и принтером. Работа с дисками. Работа с программой NORTON COMMANDER. Возможности программы NORTON COMMANDER. Запуск программы Получение помощи. Использование функциональных клавиш и панелей. Управление панелями. Информационная панель. Работа с файлами. Редактирование и копирование файлов. Особенности текстовых редакторов. Текстовый редактор ЛЕКСИКОН. Особенности работы в среде WINDOWS. Понятие графического интерфейса. Пиктограммы. Требования к микропроцессору ( тактовая частота ). Требования к объему дисковой памяти. Перечень лабораторных работ ( 12 часов ) 1. Исследование сумматора, арифметическо-логического устройства (АЛУ) и регистров. 2. Исследование ЦАП и АЦП на микроЭВМ МС 2702. 3. Исследование микроЭВМ КМ1816. 4. Знакомство с работой персонального компьютера.

ЛИТЕРАТУРА Основная: 1. Антонов О.Г., Бабкин А.Ф., Голод О.С. Цифровые устройства и микропроцессоры. Цифровые устройства: Конспект лекций. – Спб.: СЗПИ, 1995. 2. Антонов О.Г. , Бабкин А.Ф. Цифровые устройства и микропроцессоры.Микропроцессоры: Конспект лекций. – Спб.: СЗПИ, 1997. 7

3. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Изд. 6 - е, перераб. дополненное – М.: ИНФРА– М , 1996.

и

Дополнительная: 4. Каган Б.Н., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. – М.: Энергоатомиздат, 1987. 5. Майоров В.Г., Гаврилов А.И. Практический курс программирования микропроцессорных систем. – М.: Машиностроение, 1989. 6. Гольденберг Л.М., Малев В.А. , Малько Г.Б. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. Задачи и упражнения: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь , 1992. 7. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988 . ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ для студентов очно-заочной формы обучения ( 8 часов ) 1.Арифметические и логические основы вычислительной и микропроцессорной техники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. Аппаратные средства вычислительной и цифровой техники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..2 3. Микропроцессорные устройства и микроЭВМ . . . . . . . . . . 2 4. Особенности программного обеспечения компьютеров и микропроцессоров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

часа » » »

2. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ По изучаемому материалу курса « Вычислительная и микропроцессорная техника » ( специальность 190800 ) – метрология и метрологическое обеспечение ) учебным графиком предусмотрено выполнение одной контрольной работы. Контрольная работа состоит из трех заданий. Номер варианта каждого задания выбирается из таблиц с условиями по двум последним цифрам шифра студента, чем обеспечивается многовариантность заданий. При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие правила. Выполнять работу аккуратно, давать подробные ответы. В конце контрольной работы привести список использованной литературы. На титульном листе следует указать название дисциплины, фамилию, имя, отчество, номер шифра и свой домашний адрес.

8

Задание 1 1. Число, содержащее целую и дробную часть, заданное в форме с фиксированной запятой ( точкой ) в десятичной системе счисления ( табл. 1 ) , перевести в числа, представленные в двоичной системе счисления, в двоичнодесятичной системе ( код 8421 ) , в 8-ричной и 16-ричной системах счисления. 2. Число в 16-ричной системе счисления ( табл. 2 ) представить в двоичнодесятичной системе счисления ( код 8421 ) и в десятичной системе счисления. 3. Числа, представленные в табл. 3 в десятичной системе счисления перевести в двоичную систему счисления и двоично-десятичную систему ( код 8421), предварительно представив отрицательные числа в дополнительном коде, сложить алгебраически и результат представить в десятичной системе счисления. 4. Число из табл. 1 представить в форме с плавающей запятой (точкой) с точностью до четвертого десятичного знака после запятой (точки). Задание 2 Определить результат выполнения команд на микропроцессоре КР580ВМ80. Необходимые условия ( содержимое регистров общего назначения, регистровых пар, регистра признаков и адреса ОЗУ ) приведены в табл.4 . Таблица 1 Пред цифр а

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

371.135 258.34

236.712 148.124 124.261 156.814 136.112 145.114 135.121 138.315

1

157.913 126.14

234.611 791.314 236.910 346.213 245.314 345.213 241.413 124.101

2

245.678 346.11

478.245 145.124 235.113 458.112 247.211 269.131 679.451 691.314

3

236.711 139.123 178.124 235.132 136.891 136.101 126.141 257.101 345.131 245.913

4

214.145 124.561 148.245 367.415 368.123 368.219 678.121 157.123 679.141 129.141

5

345.810 125.131 378.121 135.810 341.213 167.891 129.213 367.112 789.131 246.211

6

235.912 345.801 145.614 461.245 246.131 234.135 135.121 378.421 246.135 236.712

7

346.721 125.314 236.811 456.714 234.232 456.811 124.411 459.145 126.812 451.121

8

361.123 134.115 279.103 568.297 689.435 236.711 141.415 145.610 367.913 589.123

9

9

158.214 237.125 345.281 248.135 123.101 467.159 246.191 691.214 357.149 571,532

Таблица 2 Предпослед. цифра шифра

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

2FH 9CH A6H B0H BAH 4AH E1H EBH F5H FFH

2EH 9DH A7H B1H BBH 5BH E0H EAH F4H FEH

2DH 9EH A8H B2H BCH 6CH DFH E9H F3H FDH

3CH 9FH A9H B3H BDH 7DH DEH E8H F2H FCH

4

5

6

7

3AH 3BH 41H 57H A0H A1H A2H A3H AAH ABH ACH ADH B4H B5H B6H B7H BEH BFH 96H 97H 8EH 9FH 77H 78H DDH DCH DBH DAH E7H E6H E5H E4H F1H F0H EFH EEH FBH FAH F9H F8H

8

9

A8H A4H AEH B8H 98H 79H D9H E3H EDH F7H

B7H A5H AFH B9H 99H 85H D8H E2H ECH F6H

Таблица 3 Предпослед. цифра шифра

0 1 2 3 4 5 6

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-26 54 -28 56 24 -14 56 -91 -36 89 49 -75 45 -23

- 54 26 -56 28 91 -74 49 36 34 -65 48 -28 47 -25

56 -28 57 -79 81 45 58 -28 24 -46 47 -23 49 -99

- 60 89 -61 88 92 -44 64 -32 84 -28 45 -22 51 -73

63 -28 64 -27 -56 48 91 -34 71 -28 43 -21 53 -48

59 48 51 49 -36 37 45 -26 91 -27 41 20 43 -29

-67 28 -68 27 39 -49 23 -28 98 -25 39 -18 -43 29

69 -24 69 -25 56 -37 25 75 97 -23 37 -25 -53 48

-73 89 -75 85 81 -41 71 -24 95 -24 38 -85 -51 73

-33 85 85 34 34 -72 99 -26 92 -25 43 -84 -49 99

10

7 8 9

-33 48 63 -23 -27 55

-35 49 65 -25 -28 56

-37 51 67 -24 -29 57

-39 53 68 -23 -30 58

63 -39 73 -28 -31 59

39 -53 -73 28 33 -60

37 -51 -68 23 34 -61

37 -50 -67 24 35 -60

35 -47 -65 25 37 -62

39 -23 -69 23 39 -64

Таблица 4 Предпослед. цифра шифра

Последняя цифра шифра

1

2

3

4

INR C (C)=99H

CMA (A)=51H

ADD D (A)=6CH (D)=2EH

ADC C (C)=3DH (A)=42H CY=0

ADI 0FH (A)=6AH

1

SUB D (A)=6AH (D)=02H

SBB C (A)=33H (C)=0FH CY=0

SUI 0AH (A)=5BH

ANA C (A)=FCH (C)=0FH

ORA C (A)=33H 9=0FH

2

SBI 0AH (A)=5BH CY=0

ACI 0FH (A)=6AH CY=0

XRA A (A)=6FH

XRA B (A)=6FH (B)=5EH

XRA M (A)=6FH M(H,L)=5DH

3

CMP D (A)=6AH (D)=02H

CMP M (A)=6AH (M(H,L))=6BH

CMP B (A)=6AH (B)=6AH

ANA A (A)=0FH CY=1

ORA B (A)=65H CY=1

4

LDA ADDR (ADDR)=6AH

MOV A,B (A=0H) (B)=5CH

MOV B,A (B)=0H (A)=8DH

MOV M,A (M)=3DH ( A)=0H

MOV A,M (M)=7EH (A)=0H

5

XCHG (H,L)=FFH (D,E)=05H

SPHL ( SP)=0H (H,L)=800AH

LDAX B (B,C)=2100H ([2100])=0ABH

LDAX D (D,E)=210AH ([210A])=6EH

ADDR [ADDR]=210BH

IN PORT (PORT)=7DH

OUT PORT (A)=5BH [PORT]=32

MVI D,0FH (D)=0H

MVI M,0CH (H,L)=210EH

0

0

6

STAX B (B,C)=210DH (A)=69H

STAX D (D,E)=210EH (A)=7FH

XTHL (SP)=800AH (H)=5BH (L)=6CH

7

MVI A,09H (A)=0H

MVI B,0AH (B)=0H

MVI C,0EH (C)=0H

11

8

PUSH PSW (SP)=840AH (A)=6DH (F)=02H

PUSH B (SP)=840CH (B)=4FH (C)=3AH

PUSH D (SP)=840EH (DE)=3A4FH

PUSH H (SP)=840FH (H,L)=5B6FH

POP PSW (SP)=8408H M(SP)=6DH

9

POP B ((SP)-2)=0AH ((SP)-1)=4FH

POP D ((SP)-2)=4FH ((SP)-1)=3AH

POP H ((SP)-2)=6FH ((SP)-1)=5BH

CMC CY=0

ORA A (A)=0FH CY=1

Продолжение таблицы 4

Последняя цифра шифра

Предпослед цифра шифра

5

6

7

8

9

0

LXI B,4B6AH INX B

INR B (B)=51H

LXI D,5C7BH INX D

INR A (A)=99H

lXI H,0207H INX H

1

DCR B (B)=5AH

DCR C (C)=6EH

DCR D (D)=8AH

INX B (B,C)=4AB6H

DCX B (B,C)=3AB5H

2

INR D (D)=87H

LHLD 210AH ([210A])=6AB5H

INR E (E)=64H

DCX SP (SP)=8BFAH

INR H (H)=55H

3

RLC (A)=0F2H

CMP A (A)=8AH

RRC (A)=0F2H

LHLD 210FH ([210F])= =5B6AH

CMP E ( A)=0C7H ( E)=9BH

4

CMP H ( A)=5AH ( H)=4BH

SHLD 210AH ( H,L)=6AB5H

INR L ( L)=43H

DAA ( A)=99H CY=1

CPI 05H ( A)=0AH

5

LXI SP (SP)=840AH

DCR E (E)=07H

ADD A (A)=0BH

DCR L (L)=6FH

ANI 09H (A)=0EH

6

DAD B (H,L)=6F5BH (B,C)=0AB0H

RAL (A)=04H

DAD D (H,L)=6FB5H (D,E)=0CD7H

ORI 87H (A)=5AH

RAR (A)=6AH CY=1

12

7

XRI 5BH (A)=04H

DCR M ((M)H,L)=7BH

ANI 7AH (A)=8BH

DCR A (A)=9CH

DAD A (H,L)=0FB5H

8

PCHL (H)=0FH (L)=B5H

ADC B (B)=3DH (A)=42H CY=0

INX SP (SP)=840AH

ADC H (A)=05H (H)=0FH CY=1

SBB L (A)=6FH (L)=04H CY=0

9

ADC D (D)=4CH (A)=41H CY=0

DCX H (H,L)=9D

ANA E (A)=0AH (E)=5CH

SUB D (A)=5EH (D)=0AH

DCX D (D,E)=77H

Задание 3 1.Разработать структурную схему вычислительного устройства на микроконтроллере КМ1816ВЕ48 по обработке информации, снимаемой с аналоговых датчиков. 2. Разработать блок-схему алгоритма вычисления функций, приведенных в табл. 5. При разработке блок-схемы ориентироваться на применение КМ1816ВЕ48, имеющего длину слова 1 байт. Таблица 5 Входные сигналы (предпоследняя цифра шифра) Вы- Последходной няя сигнал цифра 0,1,2 3,4,5 6,7,8,9 шифра x2(t) + 3.5y2(t) x2(t) – 2.5y(t) 1.5x(t) + 3.5y2(t) V(t) 0, 1

W(t)

2, 3

3.5x(t) – y(t)

8y(t) + 9z(t)

x(t) + 2.5y(t) + z(t)

P(t)

4, 5

x2(t) – 2.5y(t) + 4.5z(t)

x(t) + y(t)

2.5x2(t) + y(t) – z(t)

Q(t)

6, 7

0.5x(t)y(t) – z(t)

z2(t) – 2.5y(t)

0.5y2(t) – x(t) + 4z(t)

M(t)

8, 9

x2(t) + 4y2(t) + 2z(t)

5y(t) + 6.5z2(t)

1.5x(t) + 4.5y(t)

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Вопросы, относящиеся к преобразованию чисел из одной системы счисления в другую достаточно полно освещены в [ 1 ] . Эти же вопросы изложены несколько подробнее в [ 7 ] . При выполнении арифметических операций следует обратить внимание на суммирование чисел, представленных в двоично-десятичном коде 8421. В этом коде 13

суммирование выполняется в два этапа [ 6 ] . На первом этапе вычисляется предварительная сумма Sп. Здесь суммирование производится по обычным правилам двоичной арифметики , но при этом следует сделать несколько уточнений и дополнений: если в i - й тетраде Sпi предварительной суммы образуется естественный перенос, то он учитывается в следующей ( i + 1 ) - oй тетраде; если в i - й тетраде Sпi естественного переноса нет, но Sпi≥ 10, то считается, что есть искусственный перенос и его следует учитывать в ( i + 1 ) - й тетраде; при Sпi< 10 переноса нет. На втором этапе каждая тетрада Sпi корректируется по следующему правилу: если Sпi ≥ 10, т.е. в данной тетраде образовался естественный или искусственный перенос, то к ней прибавляется число 6, а получающийся при этом перенос не е учитывается. Сказанное поясним на примере. Естественный перенос обозначим 1 , и искусственный – 1 . Предположим, что требуется сложить два десятичных числа : 0.597 и 0.345. Слева показано сложение обычным способом – в столбик, а справа все цифры представлены в коде 8421: и и 1 1 0.597 0.0101 1001 0111 + 0.346 +0.0011 0100 0110 0.943 0.1001 1110 1101 Предварительная сумма + 0000 0110 0110 Коррекция 0.1001 0100 0011 Сумма Второй пример показывает, как образуется естественный перенос. Сложим еще два числа 0.098 и 0.729 : и е 1 1 0.098 0.0000 1001 1000 + 0.729 +0.0111 0010 1001 0.827 0.1000 1100 0001 Предварительная сумма + 0.0000 0110 0110 Коррекция 0.1000 0010 0111 Сумма Представление чисел в форме с плавающей запятой подробно изложено в [1]. При ответе на этот вопрос следует обратить внимание на точность представления чисел. Содержание команд МП КР580ВМ80 приведено в [ 5 ], с. 27 - 28. Следует обратить внимание на особенности формирования признака вспомогательного переноса ( AC ) для команд логического умножения в АССЕМБЛЕРе для этого МП. Этот признак принимает значение четвертого разряда результата: ( AC ) ← A(3). 14

При выполнении З а д а н и я 3 следует изучить систему команд микроконтроллера МК1816ВЕ48, которая приведена в [ 4 ] , с. 107 - 120. При этом следует обратить внимание, что в перечне команд для этого МП отсутствует операция вычитания, которую следует заменить сложением с вычитаемы м , представленным в дополнительном коде ( инверсия аккумулятора и инкремент результата ) . Сложение и вычитание двухбайтных слов производится с помощью подпрограмм [ 4 ] , с. 229. Там же приведена одна из подпрограмм умножения однобайтных чисел. Следует обратить внимание на то, что при разработке блок-схемы алгоритма вычисления функций, приведенных в табл. 5 , встречающиеся коэффициенты в виде дробных чисел могут быть легко получены путем сдвигов: сдвиг влево − это умножение на 2 , а сдвиг вправо − деление на 2. Например , 2.5 x( t ) можно получить, если x( t ) сдвинуть влево: 2x(t) ; затем сдвинуть вправо: 0.5x(t) , и оба результата сложить. Далее, необходимо помнить, что при умножении однобайтных операндов получается двухбайтный результат, один байт которого можно разместить в аккумуляторе, а второй − в каком-либо регистре. Еще лучше, если оба байта результата разместить в ячейках памяти. Тогда получится так называемый пространственный аккумулятор, а регистр A в системе РОН будет свободен для других операций. СОДЕРЖАНИЕ Стр. ПРЕДИСЛОВИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . 3 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1. Арифметические и логические основы вычислительной и микропроцессорной техники . . . ... . . . . . . . . . 3 1.2. Аппаратные средства вычислительной и цифровой техники . . . . . 4 1.3. Микропроцессорные устройства и микроЭВМ. . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4. Особенности программного обеспечения компьютеров и микропроцессоров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 5 1.5. Аппаратные средства микропроцессорных систем . . . . . . . . . . . . . 6 1.6. Особенности аппаратных и программных средств персональных компьютеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Задание 1 ........................................... 9 Задание 2 ........................................... 9 Задание 3 .......................................... 13 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ . . . . . . . . . . . . . . 13 15

Редактор В.В. Рачеева Сводный темплан 2001 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 1

Подписано в печать . 04. 2001. Формат 60х84 /16 Б.кн.-журн. П.л. 1,0 Б.л. 0,5 РТП РИО СЗТУ. Тираж Заказ Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издат.-полигр. ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5

16