Исследование однокристального микропроцессора с фиксированным списком команд. Практическое ознакомление с организацией микропроцессорных систем на основе однокристальных микропроцессоров и приобретение навыков программирования микропроцессоров указанного типа

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Компьютерных систем и Программных технологий

Отчёт по лабораторной работе

(Учебная дисциплина «Организация ЭВМ и систем»)

Исследование однокристального микропроцессора с фиксированным списком команд

Работу выполнил студент группы 3081/1:

                                         Работу принял преподаватель:

Подпись:_________________________________

Санкт-Петербург

2010 г.

Цель исследования:

Практическое ознакомление с организацией микропроцессорных систем на основе однокристальных микропроцессоров и приобретение навыков программирования микропроцессоров указанного типа.

Программа исследований:

-  Ознакомление с микропроцессорной системой, реализованной в виде стенда ТУМ1 (тренажер универсальный микропроцессорный), на базе БИС микропроцессорного комплекта серии К580.

-  Изучение системы команд МП К580 и способов адресации

-  Выполнение десяти тестовых программ и анализ их работы

-  Выполнение двух индивидуальных заданий:

-  Подсчёт количества чётных отрицательных чисел в массиве из 16-ти;

-  Программный секундомер;

Структурные схемы и краткое описание работы МП и исследуемой микропроцессорной системы

1.  Архитектура микро-ЭВМ на основе К580.

Лабораторная работа выполняется на стенде ТУМ1 (структурная схема микро-ЭВМ приведена на рисунке).

В ее состав входят:

-  плата центрального процессора (на ней размещены собственно процессор КР580ИК80А, тактовый генератор двухфазных последовательностей импульсов Ф1 и Ф2 КР580ГФ24, системный контроллер сигналов управления обменом информации в микропроцессорной системе и шинные формирователи адреса и данных;

-  плата оперативного запоминающего устройства емкостью  1024 8-разрядных слова,

-  пульт управления, с помощью которого осуществляется ввод и выполнение программ;

-  блок индикации, показывающий состояние шин адреса и данных, а также информацию о режимах работы стенда.

2.  Организация центрального процессорного элемента.

СБИС КР580ВМ80А представляет собой однокристальный 8-ми разрядный микропроцессор с фиксированной системой команд без возможности аппаратного наращивания разрядности.

Структурная схема МП содержит следующие функциональные блоки:

-  Блок АЛУ обеспечивает выполнение арифметических и логических операций, а также операций циклического сдвига. В состав входят: 8-разрядное АЛУ, регистр результата – аккумулятор (А), буферные регистры (БР1  и БР2), регистр признаков (РФ) и схема двоично-десятичной коррекции.

-  Блок регистровпредназначен для приема, хранения и выдачи различной информации, используемой в выполнении команд. В состав входят шесть 16-битовых регистра: три пары 8-разрядных регистров общего назначения, счетчик команд РС, указатель стека SP и регистр временного хранения W-Z.

-  Блок управлениясодержит регистр команд РС, дешифратор команд (ДшК) и схемы синхронизации и управления (БСУ) Блок обеспечивает формирование сигналов, настраивающих операционный блок на выполнение операций, определяемых кодом команды.

3.  Система команд микропроцессора К580.

В микропроцессоре К580 используются одно-, двух- и трехбайтовые команды; первый байт команды определяет выполняемую операцию, второй и третий, в зависимости от вида операции, могут задавать:

-  Непосредственное значение длиной 1 или 2 байта.

-  Адрес операнда (занимает всегда два байта)

-  Адрес перехода.

В системе команд используются безадресные, одноадресные и двухадресные операции; реализуются следующие виды адресаций:

-  Непосредственная (команда сама содержит данные);

-  прямая (второй и третий байты команды содержат указание адреса памяти: младший байт адреса во втором байте команды, а старший – в третьем);

-  регистровая (команда указывает на регистр или пару регистров, в которых записаны данные.);

-  косвенная (обращение к виртуальному регистру M, по адресу в HL);

-  неявная (неявно используется аккумулятор, регистровые пары HL, SP).

Команды МП можно разделить на четыре различных группы:

-  Команды пересылок (передачи данных).

К командам пересылок относятся команды с мнемониками MOV (пересылка данных между регистрами блока РОН, аккумулятором и памятью), PUSH, POP (загрузка и извлечение из стека), команды IN, OUT (ввод, вывод), команды обмена, загрузки и запоминания содержимого регистровых пар и некоторые другие.

-  Арифметические и поразрядные логические команды.

При выполнении этих команд один из операндов всегда размещается в аккумуляторе, и результат всегда помещается в аккумулятор. В качестве второго операнда выступает либо содержимое ячейки памяти M, либо содержимое одного из регистров.

-  Команды передачи управления.

Обеспечивают безусловную передачу или передачу управления по условию, а так же вызов или возврат из подпрограмм.

-  Команды управления микропроцессором.

Изучение тестовых программ

Программа 1