Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів icon

Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів




Скачати 432.71 Kb.
НазваРис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів
Сторінка1/2
Дата28.07.2012
Розмір432.71 Kb.
ТипДокументи
  1   2

З таблиці істинності видно, що, наприклад, функція АБО істинна, якщо істинною є хоча б одна зі змінних, що до неї входять, а функція І – тільки у випадку істинності обох змінних.

У статичному режимі робота логічних елементів досліджується при завданні на їхніх входах необхідних значень змінних і спостереженні значення на виході елемента.

У динамічному режимі завдання значень вхідних змінних здійснюється за допомогою синхронних генераторів імпульсів такої довжини, що перебір усіх можливих комбінацій вхідних сигналів забезпечується автоматично.


Рис. 5.4 – Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів
На рис. 5.4 показані часові діаграми роботи логічних елементів, наведених у табл. 5.3 у динамічному режимі (порівняйте дані таблиці з часовими діаграмами)

Кількість вхідних змінних логічного елемента теоретично може бути будь-якою. У елементів, що випускаються у вигляді ІМС середнього ступеня інтеграції, вона зазвичай становить 2 (чотири елементи в одному корпусі зі спільними колами живлення), 3 (три елементи у корпусі), 4 (два елементи), 8 (один елемент). Найчастіше це елементи І-НІ та АБО-НІ (як такі, що складають функціонально повну систему логічних елементів).

Складні логічні функції реалізуються за допомогою простих.

Наприклад, функція

(5.3)

може бути реалізована за допомогою схеми, наведеної на рис. 5.5.

При реалізації складних комбінаційних пристроїв їх спочатку описують за допомогою логічних функцій. Потім ці функції мінімізують на основі законів алгебри логіки з урахуванням специфіки застосовуваних стандартних елементів (кількість входів), наявності необхідних елементів у використаній серії ІМС. Будь-який як завгодно складний пристрій може бути реалізований за допомогою елементів І, АБО, НІ або тільки елементів АБО-НІ, або тільки І-НІ. Система таких елементів (із трьох, як І, АБО, НІ, або одного, як АБО-НІ чи І-НІ) називається функціонально повною.




Рис. 5.5 – Приклад схемної реалізації логічної функції
Одними з найбільш широко застосовуваних різновидів комбінаційних пристроїв більш складних, ніж розглянуті логічні елементи, що реалізують найпростіші функції, є дешифратори.

Дешифратори (декодери) кожній комбінації вхідних сигналів ставлять у відповідність визначену комбінацію вихідних.

Наприклад, у досліджуваного в роботі двійково-десяткового дешифратора кожній комбінації нулів і одиниць на входах відповідає нульовий рівень на одному з виходів, кожний з яких керує відповідним електродом десяткового індикатора. Тобто, двійково-десятковий код за допомогою цього пристрою перетворюється у десятковий. Будується дешифратор на елементах, що реалізують прості логічні функції.

Однією з найбільш розповсюджених операцій у пристроях інформаційно-обчислювальної і цифрової вимірювальної техніки є фіксування кількості імпульсів, тобто їх підрахунок. Виконують цю операцію лічильники імпульсів, що можуть бути простими (підсумовуючими, віднімаючими) або реверсивними (суміщають властивості підсумовуючих і віднімаючих – можуть працювати у тому або іншому режимі за зовнішньою командою).

Зазвичай лічильники будуються на основі тригерів (наприклад, ^ Т-тригерів, з’єднаних послідовно).

Максимальне число станів такого лічильника дорівнює 2п, де п – число двійкових розрядів – тригерів.

Роботу лічильника можна описати таблицею переходів, що показує відповідність між числом вхідних імпульсів і сигналами на виходах розрядів. Робота підсумовуючого послідовного чотирьохрозрядного двійкового лічильника описується табл. 5.4.

Табл. 5.4 – Таблиця переходів підсумовуючого послідовного

чотирирозрядного двійкового лічильника

Число вхідних імпульсів

(стан)

^ Стан виходів (розрядів) лічильника

Q8

Q4

Q2

Q1

23

22

21

20

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

Як видно з цієї таблиці, код на виходах лічильника є послідовним двійковим. Це є код з вагами розрядів 8, 4, 2, 1.

Для зручності реалізації на стандартних ІМС середнього ступеню інтеграції пристроїв, що забезпечують підрахунок у десятковій системі числення, використовують двійково-десяткові лічильники. Вони відрізняють-ся від послідовних чотирьохрозрядних двійкових тим, що мають не шістнадцять станів (від 0 до 15), а десять (від 0 до 9). Тобто перехід лічильника у нульовий стан відбувається після надходження не кожного шістнадцятого, а кожного десятого імпульсу, як це показано у табл. 5.5.


Табл. 5.5 – Таблиця переходів підсумовуючого послідовного


Число вхідних імпульсів

(стан)

^ Стан виходів (розрядів) лічильника

Q8

Q4

Q2

Q1

23

22

21

20

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0
двійково-десяткового лічильника

Забезпечити перехід послідовного двійкового лічильника у нульовий стан при надходженні десятого імпульсу можна, доповнивши його комбінаційною схемою, що являє собою у даному разі двовходовий елемент І. Входи елемента підмикають до виходів другого і четвертого розрядів лічильника (див. табл. 5.4, позиція 10), а вихід – до входів установки тригерів

лічильника у нульовий стан.

Часові діаграми роботи підсумовуючих послідовних чотирирозрядного двійкового і двійково-десяткового лічильників наведені на рис. 5.6 і рис. 5.7 відповідно. Нижні дві діаграми на рис. 5.7 зображують вигляд сигналів на нульовому і дев’ятому виходах дешифратора.

Багаторозрядні десяткові лічильники на ІМС середнього ступня інтеграції будуються послідовним з’єднанням необхідної кількості двійково-десяткових. Підрахунок імпульсів ведеться у двійково-десятковому коді. При цьому у межах кожного десяткового розряду – код двійковий. Це полегшує реалізацію дешифратора станів такого лічильника з будь-якою кількістю десяткових розрядів за допомогою стандартних ІМС двійково-десяткових дешифраторів.





Рис. 5.6 – Часові діаграми роботи підсумовуючого чотирирозрядного послідовного двійкового лічильника з імпульсним інверсним лічильним входом




Рис. 5.7 – Часові діаграми роботи підсумовуючого двійково-десяткового лічильника з імпульсним інверсним лічильним входом




Контрольні запитання

1) Назвіть основні логічні функції, вкажіть способи їх опису, наведіть приклади реалізації.

2) Складіть з елементів, що реалізують основні логічні функції, комбінаційну схему, яка реалізує складну функцію (за формулою, заданою викладачем). Поясніть, що таке функціонально повна система логічних елементів?

3) Поясніть будову і принцип дії двійково-десяткового дешифратора.

4) Поясніть будову послідовних двійкових лічильників та чим відрізняється двійково-десятковий лічильник від двійкового.

5) Поясніть, як представляються числа у двійково-десятковій системі числення? Наведіть приклад.

6) Переведіть число (за завданням викладача) із двійкової або двійково-десяткової системи числення у десяткову.

7) Поясніть, як будуються багаторозрядні десяткові лічильники на ІМС середнього ступеня інтеграції?

8) Поясніть, у чому відмінність комбінаційних цифрових пристроїв від послідовнісних? наведіть приклади пристроїв обох типів.

9) Поясніть роботу елементів, що реалізують основні логічні функції за таблицями істинності і часовими діаграмами.

10) Поясніть роботу послідовного двійкового і двійково-десят-кового лічильників за таблицями переходів і за часовими діаграмами.


ЛІТЕРАТУРА

  1. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Електроніка і мікросхемотехніка: Підручник / За ред. А.Г. Соскова - К.: Каравела, 2006. - 384 с. - розділ 6, пп. 8.1 – 8.3, 8,5.

  2. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум: Навч. посіб. / За ред. А.Г. Соскова. 2-е вид. - К.: Каравела, 2004. - 432 с. (та інші видання цього посібника) – роз-діл 6, пп. 8.1 – 8.3, 8,5.

  3. Руденко В.С., Сенько В.И., Трифонюк В.В. Основы промышленной електроники. – К.: Вища школа, 1985, с. 65-67, 262-266, 268-270.

  4. Забродин Ю. С. Промышленная електроника. – М.: Высш. школа, 1982, с. 207-231, 239-247, 254-256.

  5. Горбачов Г.И., Чаплыгин Е.Е. Промышленная електроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 134-154, 160-163, 183-187.

  6. Красько А.С., Скачко К.Г. Промышленная електроника. – Минск: Вышейшая школа, 1984, с. 137-144, 152-156.


Лабораторна робота № 5М

ДОСЛІДЖЕННЯ МІКРОПРОЦЕСОРНИХ ПРИСТРОЇВ (МПП)

1. МЕТА РОБОТИ

1) Ознайомлення зі складом МПП

2) Придбання найпростіших навичок роботи з МПП

2. УСТАТКУВАННЯ

Мікропроцесорна лабораторія „Микролаб КР 580ИК80”.

3. ЗМІСТ РОБОТИ

1) Ознайомитись зі складом МПП.

2) Вивчити порядок запису інформації в оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП) МПП.

3) Вивчити порядок виконання програм, що містяться в постійному запам’ятовуючому пристрої (ПЗП) МПП.

4) Вивчити порядок введення у МПП й ініціалізації виконання програм користувача.

4.ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

4.1. Ознайомитись з робочим місцем і устаткуванням.

4.2. Ознайомитись зі складом МПП

На моношасі мікропроцесорної лабораторії знайдіть основні складові вузли й елементи МПП: мікропроцесор, тактовий генератор, ОЗП, ПЗП, пристрій вводу-виводу, клавіатуру, дисплей, шину даних і шину адреси.

4.3. Запис інформації в ОЗП

4.3.1. Ввімкніть живлення мікропроцесорної лабораторії, встано-вивши перемикач „Сеть” блоку живлення МПП у натиснуте положення.

4.3.2. Перемикач завдання режиму роботи „АВТ-ШАГ” встановіть у положення „АВТ”.

4.3.3. Визначте вміст кількох комірок пам’яті ОЗП, для чого виконайте наступні операції:

1) натисніть клавішу клавіатури „СБРОС”: на дисплеї, вид якого наведено на рис. 5М.1, індикуються нулі у всіх розрядах, світяться вісім світлодіодів індикації стану виходів пристрою вводу-виводу (ПВВ);




Рис. 5М.1 – Дисплей мікропроцесорної лабораторії „Микролаб КР 580ИК80”

табл. 5М.1 - Дані, що зберігаються

у ОЗП

^ Адреса ОЗП

Дані

шістнадцятковний код

двійковий код

8000

8001

8002

8003

8004

8005

8006

8007

8008

8009

800А

800В

800С

800D

800E

800F

8010






2) натисніть послідовно клавіші „8”, „0”, „0”, „0” – на дисплеї індикується число 0000 8000;

3) натисніть клавішу установки адреси „УСТ. АД” – у 5, 6, 7 і 8 розрядах дисплея індикується адреса ко-мірки пам’яті ОЗП 8000, а у 1 і 2 розрядах – дані, що зберігаються за цією адресою (випадкове число, зумовлене станами тригерів комірки ОЗП, у які вони встановлюються після подачі живлення). Номер адреси і дані представлені у шістнадцятковому коді;

4) натискаючи клавіші збільшення номера адреси на одиницю „АД+” спостерігати збільшення номера адреси у 5-8 розрядах дисплея. Запишіть у табл. 5М.1 дані, що зберігаються за відповідними адресами. Зверніть увагу на те, що при черговому збільшенні номера адреси дані, які зберігаються за попередньою адресою, переміщуються у 3 і 4 розряди дисплея;

5) натискаючи клавішу зменшення номера адреси на одиницю „АД–” продивіться вміст ОЗП у зворотному порядку.

4.3.4. Запишіть у комірки ОЗП числа, вказані у табл. 5М.2.

Запис виконується у наступному порядку:

1) наберіть код адреси 8000;

2) натисніть клавішу

УСТ. АД”;

3) наберіть код першого числа;

4) натисніть клавішу „ЗАПИСЬ”;



табл. 5М.2 - Дані для запису

кодів у ОЗП

^ Адреса ОЗП

Код числа

8000

8001

8002

8003

8004

00

10



FD

ВЕ
5) наберіть код другого числа, що повинне бути записане за адресою 8001;

6) натисніть клавішу „ЗАПИСЬ” і т.д.;

7) натискаючи клавішу „АД–”, про-контролюйте правильність набору чисел за даними 1 і 2 розрядів дисплея. При наявності помилок зробіть повторний запис за відповідними адресами.

Контроль вмісту будь-якої комірки пам’яті можна здійснити, набравши її адресу і натиснувши клавішу „УСТ. АД”.

4.4. Ініціалізація виконання програм, що зберігаються у ПЗП

4.4.1. Ініціюйте виконання “музичної” програми, для чого виконайте наступні операції:

1) натисніть клавішу „СБРОС”;

2) наберіть номер адреси комірки ПЗП 0300, у якій зберігається початок програми;

3) натисніть клавішу „УСТ. АД”;

4) натисніть клавішу „ПУСК”. При виконанні даної програми МП через ПВВ видає на гучномовець послідовність нулів і одиниць, записану в ПЗП. Ця послідовність сформована таким чином, що сприймається як мелодія – маємо найпростіший приклад цифрового запису звуку;

5) після закінчення виконання програми (припиненні звучання мелодії) натисніть клавішу „СБРОС”.

4.4.2. Ініціюйте виконання програми, що реалізує тривходову логічну функцію І, для чого виконайте наступні операції:

1) установіть початкову адресу програми логічної функції І, набравши номер комірки ПЗП 03Е0 і натиснувши клавішу „УСТ. АД”;

2) натисніть клавішу „ПУСК” – програма, що зберігається у ПЗП, починає виконуватись у циклічному режимі;

3) набирайте за допомогою трьох перемикачів, що знаходяться у лівій нижній частині моношасі значення вхідних змінних відповідно до таблиці істинності табл. 5М.3 (задані значення подаються у мікропроцесор через ПВВ). За станом першого світлодіода індикації стану виходів ПВВ фіксуйте значення функції (світіння світлодіода відповідає 1, погашений стан – 0). Заповніть стовпець y = x1x2x3 табл. 5М.3.


Табл. 5М.3 – Таблиця істинності тривходової логічної функції І

^ Вхідні змінні

Значення функції

x1

x2

x3

y = x1x2x3

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1






4.5. Виконання програм користувача

4.5.1. Ініціюйте виконання програми, що реалізує функцію порозрядного логічного множення чисел (функцію І), для чого виконайте наступні операції:

1) введіть програму наведену в табл. 5М.4, що реалізує логічну функцію І, у ОЗП МПП. Введення здійснюється шляхом запису кодів за відповідними адресами за методикою, викладеною у пп. 4.3.4;

2) здійснить пуск програми, набравши її початкову адресу 8000 і послідовно натиснувши клавіші „УСТ. АД” і „ПУСК”;

3) набираючи перемикачами у нижній лівій частині моношасі коди операнду А відповідно до таблиці істинності табл. 5М.5, фіксуйте значення функції у = А · В по 1- 4 світлодіодах індикації стану виходів ПВВ. Заповніть відповідний стовпець табл. 5М.5. При цьому значення розрядів х1, х2, х3 набираються за допомогою перемикачів, а значення х4 = 0 – незмінне;

4) натисніть клавішу „СБРОС”.


Табл. 5М.4 - Програма, що реалізує логічну функцію І

Адреса

Код команди

Команда

Коментар

8000

8001

8002

8003

8004

8005

8006

8007

8008


8009

800А

800В

800С

800D



81

D3

FB





06



А0


D3

F9

C3

04

80

MVІ A, 81


OUT FB


INF A


MVІ B, 0A


ANA B


OUT F9


JMP 8004




^ Програмування інтерфейсу МПП


Читання даних з ПВВ у регістр А


Запис числа16=000010102 в регістр В


Порозрядне логічне множення чисел, що знаходяться у регістрах А і В

Вивід результату на індикацію


^ Повернення на адресу 8004 (зациклення програми)



Табл. 5М.5 – Таблиця істинності логічних функцій y = A•B і y = A+B

^ Значення операндів

Значення функції

А

В

y = A•B

y = A+B

х1

х2

х3

х4

4

3

2

1

4

3

2

1

4

3

2

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0



























4.5.2. Ініціюйте виконання програми, що реалізує функцію порозрядного логічного додавання чисел (функцію АБО), для чого виконайте наступні операції:

1) замініть у програмі, наведеній в табл. 5М.4, команду ANA B (код А0 за адресою 8008) на команду ORA B – порозрядне логічне додавання чисел, що знаходяться в регістрах А і В (занесіть код у за адресою 8008).

2) здійснить пуск програми і її виконання, як у попередньому досліді. Заповніть стовпець у = А+В таблиці істинності табл. 5М.5.

3) натисніть клавішу „СБРОС”.

4.5.3. Ініціюйте виконання програми, що реалізує арифметичні операції додавання і віднімання, для чого виконайте наступні операції:

1) введіть програму, наведену в табл. 5М.6, відповідно до методики, викладеної у пп. 4.3.4;

Табл. 5М.6 - Програма, що реалізує арифметичні операції

додавання і віднімання

Адреса

Код команди

Команда

Коментар

8000


8001

90


81

SUB B


АDD C

^ Віднімання числа,

що міститься в регістрі В з числа,

що міститься в регістрі А

Додавання до результату

вмісту регістра с

2) встановіть перемикач „АВТ - ШАГ” у положення „ШАГ” (завдання режиму покрокового виконання програми);

3) занесіть за методикою пп. 4.3.4 операнди (двозначні шістнадцяткові числа) в регістри А, В і С.

Наприклад, в регістр А за адресою 83ЕВ – число А716 = 1010 01112;

в регістр В за адресою 83Е9 – число 2316 = 0010 00112;

в регістр С за адресою 83Е8 – число 7316 = 0111 00112.

4) здійсніть пуск програми, набираючи її початкову адресу 8000 і натискаючи клавіші „УСТ. АД” і „ПУСК”.

У 3 і 4 розрядах дисплея індикується результат першої операції: ;

5) натисніть клавішу повернення до виконання програми „ВОЗВР”.

Тепер у 3 і 4 розрядах індикується результат другої операції:

.

4.5.4. Ініціюйте виконання програми, що реалізує світловий ефект, для чого виконайте наступні операції:

1) введіть програму, наведену в табл. 5М.7, відповідно до методики, викладеної у пп. 4.3.4;

2) встановіть перемикач „АВТ - ШАГ” у положення „АВТ” (завдання режиму автоматичного виконання програми);

3) здійсніть пуск програми, набираючи її початкову адресу 8000 і натискаючи клавіші „УСТ. АД” і „ПУСК”.

4.5.5. Ініціюйте виконання програми, що реалізує звуковий ефект, для чого виконайте наступні операції:

1) введіть програму, наведену в табл. 5М.8, відповідно до методики, викладеної у пп. 4.3.4;

2) здійсніть пуск програми, набираючи її початкову адресу 8000 і натискаючи клавіші „УСТ. АД” і „ПУСК”;

3) натискайте клавішу „7”.

4.6. Вимкніть живлення мікропроцесорної лабораторії. Наведіть порядок на робочому місці.

4.7. Обробка результатів експериментів

4.7.1. значення даних, що зберігаються в ОЗП МПП (див. табл. 5М.1) переведіть у двійковий код, і занесіть у відповідний стовпець табл. 5М.1. Зробіть висновок про наочність представлення чисел у двійковому і шістнадцятковому кодах.

4.7.2. Наведіть у загальному вигляді порядок ініціалізації виконання програм, що зберігаються в ПЗУ МПП.

4.7.3. Наведіть порядок виконання МПП програм користувача.

Табл. 5М.7 - Програма, що реалізує світловий ефект

Адреса

Код команди

Помітка

Команда

Коментарі

8000

3E

MOV A, 81

MOV A, 81

Програмування інтерфейсу

8001

81










8002

D3










8003

FB




OUT FB




8004

3E

SEQ

MOV A, 92

Встановлення коду світіння 1, 4, 7 світлодіодів

8005

92







8006

D3




OUT F9




8007

F9










8008

16




MVI D, I

Світіння заданої комбінації

8009

01










800А

CD




^ CALL DELAY




800В

22










800С

80










800D

3E




MOV A, 49

Встановлення коду світіння 2, 5, 8 світлодіодів

800E

49







800F

D3




OUT F9




8010

F9










8011

16




MVI D, I

Світіння заданої комбінації

8012

01










8013

CD




^ CALL DELAY




8014

22










8015

80










8016

3E




MOV A, 24

Встановлення коду світіння 3, 6 світлодіодів

8017

24







8018

D3




OUT F9




8019

F9










801A

16




MVI D, I

Світіння заданої комбінації

801B

01










801C

CD




^ CALL DELAY




801D

22










801E

80










801F

C3




JMP SEQ

Повернення у основну програму

8020

04







8021

80








^ Продовження табл. 5М.7

Адреса

Код команди

Помітка

Команда

Коментарі

8022

01

DELAY

LXI B, 0025

Початок внутрішньої петлі затримки

8023

00







8024

25










8025

0B

LOOP

DCX B

Внутрішня петля, що генерує затримку 0,786 с

8026

78




MOV A,B

8027

B1




ORA C




8028

C2




JNZ LOOP




8029

25










802A

80










802B

15




DCR D

Основна петля затримки

802C

C2




JNZ DELAY




802D

22










802E

80










802F

C9




RET

Повернення



Табл. 5М.8 - Програма, що реалізує звуковий ефект

Адреса

Код команди

Помітка

Команда

Коментарі

8000

CD

READ

CALL KEYIN

Виклик програми читання з клавіатури

8001

16







8002

02







8003

FE




CPI 07

Порівняння коду ключа з 07

8004

07










8005

C2




JNZ READ

^ Повернення, якщо клавіша 7 не натиснута

8006

00







8007

80







8008

CD




CALL BEEP

^ Звуковий сигнал, якщо клавіша 7 натиснута

8009

50







800A

03







800B

C3




JMP READ

^ Повторення програми

800C

00










800D

80










5.ПОЯСНЕННЯ ДО РОБОТИ

Із розвитком технології і схемотехніки цифрових ІМС з’явилася можливість створювати складні пристрої обробки цифрової інформації у вигляді компактних ІМС великого ступеня інтеграції – великих інтегральних схем (ВІС). Однак збільшення складності реалізованого алгоритму (послідовності) обробки інформації, як правило, звужує область застосування конкретної ІМС, робить її спеціалізованою.

Усунути протиріччя між ступенем складності ВІС і можливістю її універсального застосування вдалося за рахунок застосування програмування виконуваних функцій (у найпростішому випадку, наприклад, програмування коефіцієнта лічення лічильника).

У наш час основним типом програмованих ВІС, що мають найбільшу інформаційну потужність, є мікропроцесор.

Мікропроцесор (МП) – це програмно керований пристрій обробки цифрової інформації, виконаний у вигляді однієї (рідше кількох) ВІС.

За функціями МП аналогічний центральному процесору ЕОМ.

На основі МП виконуються такі МПП, як мікро-ЕОМ – пристрої, що містять МП, запам’ятовуючі пристрої, органи керування і засоби зв’язку із зовнішніми пристроями (інтерфейс). Якщо мікро-ЕОМ призначена для керування деяким об’єктом, вона доповнюється засобами сполучення (узгодження) з ним: датчики, аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворю-вачі, виконавчі пристрої і т.п. Сукупність мікро-ЕОМ і засобів сполучення називають мікропроцесорною системою.

Структура такої системи наведена на рис. 5М.2.

МП є мозком ЕОМ, у якому відбувається обробка інформації (команд і даних), що представляються у двійковому коді.

МП може вирішувати дуже складні задачі обчислення і керування, уміючи виконувати лише елементарні операції (логічні й арифметичні, операції пересилання даних, порівняння двох кодів і деякі інші) за рахунок багаторазового їхнього повторення відповідно до заданої користувачем програми (визначеної послідовності виконання команд).

Для забезпечення виконання команд МП містить пристрої вибірки інформації з пам’яті та її дешифрування, арифметико-логічний пристрій (сукупність схем, що реалізують арифметичні і логічні операції над даними), пристрій керування (забезпечує виконання команд МП), різні регістри для тимчасового збереження і перетворення даних і команд, тактовий генератор (синхронізує і задає темп роботи МП).




Рис. 5М.2 – Структура мікропроцесорної системи

ПЗП призначений для зберігання інформації, що заноситься в нього при виготовленні МПУ. Він є енергонезалежною пам’яттю, бо занесені у його комірки пам’яті коди зберігаються при вимиканні живлення. Завдяки цьому МПП після наступного вмикання живлення знає, як підготувати себе до роботи і що потрібно робити при одержанні тих або інших зовнішніх команд. ПЗП може працювати тільки у режимі видачі інформації. Вміст ПЗП можна змінити заміною його ІМС на інші з новим набором програм або перепрограмуванням (залежить від виду ІМС).

ОЗП призначений для тимчасового зберігання даних і програм користувача та проміжних результатів роботи МП. Він є енергозалежною пам’яттю, бо занесені до нього коди не зберігаються при вимиканні живлення. Якщо інформацію, що міститься в ОЗП, необхідно зберігати довгостроково, то її треба записати у зовнішній пристрій пам’яті (наприклад, на жорсткий диск).

ПВВ забезпечує зв’язок МП із зовнішніми пристроями – дисплеєм, клавіатурою, засобами сполучення і т.п.

Зв’язок між вказаними модулями МПП здійснюється на основі магістральної схеми. Відповідно до неї модулі підімкнені до системної магістралі, що складається із шини адреси (ША), шини даних (ШД) і шини керування (ШК). Кожна із шин являє собою набір деякого числа провідників.

По ША МП повідомляє, з яким із модулів чи з якою коміркою пам’яті (вказується їхній код, що називається адресою) він буде працювати у даний момент часу.

Розрядність ША (число провідників) визначає число модулів, з якими може взаємодіяти МП. Зазвичай вона складає 16, що відповідає числу 216 (комірок пам’яті ПЗП й ОЗП, модулів вводу, виводу і т.ін.).

По ШК МП повідомляє характер взаємодії: введення даних чи їх вивід.

По ШД дані надходять у процесор і виводяться із нього (тобто ШД двонаправлена – по одному й тому ж провіднику інформація може передаватися в обох напрямках). У кожний конкретний момент часу ШД використовується тільки для вводу або тільки для виводу.

Оскільки до ШД приєднано усі модулі одночасно, то, щоб виключити їхній взаємний вплив, підмикання до провідників шини виконується за допомогою елементів, що мають три стани: 1; 0 (логічні) і третій – відмикання від шини (нелогічний).

МП вибирає один з модулів для виводу даних на ШД, задаючи його адресу по ША. Виходи інших модулів при цьому знаходяться у третьому стані – відключені від ШД.

Розрядність ШД визначає розрядність двійкових даних, з якими може оперувати МП. Залежно від типу МП, ШД має 4, 8, 16 і більше розрядів (збільшується з розвитком ВІС). Найбільш розповсюджені сучасні МП мають восьмирозрядну ШД: обробляють двійкові числа (слова) у видгляді байт по 8 розрядів (біт).

Для забезпечення виконання МПП необхідних функцій у його ПЗП (іноді в ОЗП: одноразово або з забезпеченням безперебійного живлення) записується набір програм (стандартних – для виконання, наприклад, арифметичних і логічних операцій, обчислення тригонометричних функцій і т.п., та спеціальних, що реалізують, наприклад, алгоритми керування конкретним об’єктом).

При складанні програм програміст повинен дати МП детальний опис його дій бо МП може працювати з великою швидкістю і точністю протягом тривалого часу, але тільки за чітким завданням, що не допускає тлумачень. МПП може реагувати на зміну умов, якщо в його пам’яті є програма, що повідомляє МП, як йому поводитись у нових обставинах. МП діє логічно, але не має творчих здібностей (принаймні, у даний час). Удавана розумність МПП є результатом великого числа програм, закладених у них.

Для ініціалізації виконання програми в МП заноситься її початкова адреса (комірки ПЗП або ОЗП) і подається команда ПУСК.

При роботі МП забезпечує таку послідовність дій:

1) витягнення даних (коду команди, числа) з пам’яті (ПЗП або ОЗП);

2) розшифровка команди;

3) виконання команди і т.д. знову.

На робочому рівні МП реагує на список команд, представлений, як уже зазначалося, у вигляді набору двійкових кодів, називаного машинною програмою. Таке представлення програм є винятково важким для оперативного сприйняття людиною.

Деяке спрощення при написанні і читанні команд дає використання шістнадцяткової системи числення. Вона має 16 символів, кожному з яких відповідає чотирирозрядне число у двійковому коді.

Табл. 5М.9 показує представлення чисел у десятковому, двійковому та шістнадцятковому кодах, а також представлення шістнадцяткового коду на дисплеї “Микролаб КР580ИК80”.

Перетворити двійковий код у шістнадцятковий дуже легко: двійкове число поділяється на групи по чотири розряди, починаючи з молодшого – на тетради. Кожна тетрада замінюється відповідним шістнадцятковим сим-волом.

При зворотному перетворенні навпаки – кожен символ замінюється двійковою тетрадою.

Наприклад: 0111 11012 = 7D16.

І все ж таки програма, записана в шістнадцятковому коді, залишається складною для сприйняття і розуміння.

Більш прийнятною для людини була б описова форма завдання програми – на „людській” мові. Але така форма громіздка, допускає тлумачення, незручна для введення у машину при програмуванні.

Виходом є використання мови простого програмування – асемблера, що переводить слова і фрази програми, представлені у вигляді мнемонік (англійських скорочень назв), у машинний код.


Табл. 5М.9 - Представлення чисел у десятковому,

і шістнадцятковому кодах,

та представлення шістнадцяткового коду

на дисплеї „Микролаб КР580ИК80”


^ Десятковий код

Двійковий код

Шістнадцятковий код

Представлення в „Микролаб КР580ИК80”

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

С

D

Е

F



Приклади мнемонік і їхнє представлення у шістнадцятковому коді наведені у табл. 5М.10.

Програма спочатку складається у вигляді списку мнемонік, що називається вихідною програмою. Кожному коду присвоюється номер комірки пам’яті. Потім вручну або за допомогою ЕОМ програма переводиться на машинну мову. Тепер вона називається об’єктною програмою і далі заноситься у ПЗП або ОЗП.


Табл. 5М.10 - Приклади мнемонік асемблера

Команда

Мнемоніка асемблера

Шістнадцятковий код

  1. Читання даних з ПВВ у внутрішній регістр А

  2. Вивід результату на індикацію

  3. Порозрядне логічне множення чисел, що знаходяться в регістрах А і В

  4. Додавання чисел, що зберігаються в регістрах А і С


INF А

OUT F9


ANA B


АDD C


DВ FA

DЗ F9


А0


81

При використанні МПП для керування можливість зміни програми ПЗП заміною ІМС або їх перепрограмуванням (у залежності від типу) забезпечує використання даного МПП у різних умовах застосування для вирішення різних задач без будь-яких змін в апаратурі – функція МПП задається програмуванням.

Поліпшення техніко-економічних характеристик МП дозволило надзвичайно ефективно використовувати їх у різних пристроях цифрової обробки інформації і керування (у якості процесорів та у периферійних пристроях ЕОМ, мікрокалькуляторах, у системах керування і регулювання потоковими лініями, верстатами-автоматами, роботами-маніпуляторами, стабілізованими джерелами живлення, в електронних пристроях – телевізорах, радіостанціях, вимірювальних приладах, іграшках і т.п.).

Це підняло на новий рівень ефективність роботи технічних пристроїв і систем.
  1   2

Схожі:

Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconРис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів
З таблиці істинності видно, що, наприклад, функція або істинна, якщо істинною є хоча б одна зі змінних, що до неї входять, а функція...
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconПерелік дисциплін, які виносяться
Закони булевої алгебри. Логічні функції. Базиси логічних функцій. Форми зображення логічних функцій. Карти Карно. Досконала диз’юнктивна...
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconПерелік дисциплін, які виносяться
Закони булевої алгебри. Логічні функції. Базиси логічних функцій. Форми зображення логічних функцій. Карти Карно. Досконала диз’юнктивна...
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconПерелік дисциплін, які виносяться
Закони булевої алгебри. Логічні функції. Базиси логічних функцій. Форми зображення логічних функцій. Карти Карно. Досконала диз’юнктивна...
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconПрактикум для студентів спеціальності 050201 Укладач к т. н., доц. М. М. Биков затверджено
Лабораторна робота №1. Вивчення лабораторного стенда та дослідження логічних елементів
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconТема Побудова діаграм та графіків в ms excel
Перевірити вміння здійснювати обчислення з допомогою функцій, в тому числі логічних, перевірити вміння створювати діаграми з допомогою...
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconОтримання експериментальних даних
Типіло І. В., Демченко П. Ю., Гладишевський Р.Є., Семенишин Д.І. Нові октаціаномолібдати (IV) та октаціановольфрамати (IV) деяких...
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconІ. ю. Проценко*, проф., д-р фіз мат наук; І. В. Чешко*, асп
Явище гігантського магнітоопору (гмо) сприяє розвитку нових технологій, відкриває великі можливості з точки зору збільшення густини...
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconМетод скінченних елементів у задачах дослідження неоднорідного анізотропного ґрунтового півпростору
Отримано основні співвідношення методу скінченних елементів з використанням моментної схеми скінченних елементів
Рис. 4 Часові діаграми роботи деяких двовходових логічних елементів iconПрограма Предмет: "фізичні основи комп’ютерних систем" Спеціальність: 070203 "прикладна фізика" Факультет електроніки, форма навчання денна
Аналізуються фундаментальні обмеження логічних елементів інтегральних схем, термодинамічні обмеження на переключення, а також квантові...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи