Цифровые устройства и микропроцессоры: Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РФ

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ

  А.В. Микушин, А.М. Сажнёв

 В.И. Сединин

Цифровые устройства и микропроцессоры

Учебное пособие

Новосибирск

2005

      УДК 681.325.5-181.8(07)

Доцент А.В. Микушин, доцент А.М. Сажнев, профессор  В.И. Сединин

         Учебное пособие содержит основные сведения о логических и арифметических цифровых устройствах,  микропроцессорах и микроконтроллерах. Рассматриваются основы синтеза комбинационных и последовательностных логических схем. Приводится   схемотехника отдельных узлов, на основе которых базируются  современные вычислители и микроконтроллеры, применяемые в аппаратуре связи. Изложены принципы построения и работы микропроцессоров и микроконтроллеров, их архитектура, функциональные узлы и основы  программирования на языках низкого и высокого  уровня. Приводится подробное описание построения микропроцессоров и микроконтроллеров семейства MCS – 51. Учебное пособие написано на основе лекций по цифровым устройствам и микропроцессорам, читаемым в течение ряда лет в Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики.

Кафедра САПР

Иллюстраций - 000, список литературы - 00 назв.

Рецензенты: д.т.н., профессор, член-кор. ТАН РФ И.Д.Миценко;

                      д.т.н., профессор, В.А. Майстренко

Для всех радиотехнических специальностей, в том числе: «Радиотехника», «Радиосвязь, радиовещание, телевиде­ние» и «Аудиовизуальная техника».

Утверждено РИС СибГУТИ в качестве учебного пособия

© Сибирский государственный университет

  телекоммуникаций и информатики, 2005г.

Содержание

Введение………………………………………………………………………..……4

1. Логические основы электронно-вычислительных устройств………………….6

   1.1 Основные понятия..……………………………………………………………6

   1.2 Законы алгебры логики………………………………………………………10

   1.3 Понятие базиса.……………………………………………………………….11

   1.4 Формы представления функций алгебры логики.………………………….12

   1.5 Минимизация функций…..…………………………………………………..14

     1.5.1 Задача минимизации……………………………………………………….14

     1.5.2 Метод карт Карно .……………………………………………..…….........16

     1.5.3 Минимизация не полностью определённых функций…………..………22

   1.6 Синтез логических схем..………………………………………….………….23

     1.6.1 Синтез схем с одним выходом…….……………………………………...23

     1.6.2 Синтез схем с несколькими выходами….……………………………..…25

     1.6.3 Скобочная форма функций алгебры логики….……………………….....26

2.  Арифметические основы электронно-вычислительных устройств………......27

    2.1 Системы счисления……………………………………………………….…..27

    2.2 Перевод чисел из одной системы в другую…..………………………….…28

    2.3 Арифметические операции в различных системах счисления...………….30

    2.4 Формы представления чисел……..……………………………………….…32

    2.5 Машинные коды…………………..……………………………………….…35

    2.6 Операции над числами в машинных кодах……...……………………….…36

    2.7 Двоично – десятичная система кодирования……………………………..

    2.8 Переполнение разрядной сетки машины…..……………………………..…40

    2.9 Контроль информации…………………………..………………………..…..41

    2.10 Представление алфавитно – цифровой информации ……………………

3.  Комбинационные устройства…………………………………………………….43

3.1 Дешифратор и шифратор……..……………………………………………….43

3.2 Мультиплексор и  демультиплексор…..……………………………….……..46

3.3 Сумматоры…………………….…………………………………………….….49

3.4 Преобразователи кодов…………………….………………………………….53

3.5 Шинный формирователь…………….………………………………………...54

4.  Последовательностные устройства………………………………………….…..56

4.1 Асинхронные триггеры………….……………………………………….……57

4.2 Синхронные триггеры……………..………………………………………….64

4.3 Способы управления триггерами….…………………………………………68

5.  Элементы цифровых устройств……..…………………………………………...70

5.1 Уровни представления вычислительных устройств….………………….….70

5.2 Структура цифрового устройства……………………..……………………..70

5.3 Операционные элементы……………………………..……………................71

 5.3.1 Регистры………………………………………………………………...71

 5.3.2 Счётчики……………………………..………………………………….80

 5.3.3 Арифметико - логические  устройства…...……………………………86

6. Запоминающие устройства…………………………………………

6.1 Основные понятия……………………………………………………………       

6.2 Постоянные запоминающие устройства……………………………………

6.3 Оперативные запоминающие устройства………………………………….

6.4 Динамические оперативные запоминающие устройства………………..

    6.5 Построение памяти требуемого объёма………………………………….

 7. Организация электронно – вычислительных устройств……………………

7.1   Структура и принцип действия ЭВМ ……………………………………

7.2  Типовая структура обрабатывающей части микропроцессора…………

7.3  Устройство управления в МП……………………………………………..

7.4 Общие сведения о  микропроцессорах ……………………………………

7.5 Классификация микропроцессоров………………………………………..

7.6  Микропроцессорные системы……………………………………………..

7.6.1 Обобщенная схема микропроцессорной системы…………………..