3 Материалы, приборы, оборудование

Лабораторный практикум проводится с применением персонального компьютера.

4 Указания по технике безопасности

При выполнении лабораторного практикума выполнять требования по охране труда согласно инструкции №328 «Требования по охране труда при работе с компьютерной техникой».

5 Порядок проведения лабораторного практикума

5.1 Преобразовать заданную последовательность (см. таблицу 5.1):

• десятичных цифр в двоичный код, двоичных цифр в десятичный код,

• восьмеричных цифр в двоичный код, двоичных – в восьмеричный,

• шестнадцатеричных цифр в двоичный код, двоичных – в шестнадцатеричный.

5.2 Выполнить арифметические операции над заданными числами в двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной форме:

В1+В2;

Q1+Q2;

Н1+Н2;

Таблица 5.1 – Варианты задания.

№ варианта	Числа в десятичной форме D1 D2	Числа в двоичной форме В1 В2	Числа в восьмеричной форме Q1 Q2	Числа в шестнадцатеричной форме Н1 Н2
1	126; 51	00101101; 01100100	1222; 1757	1АВ2; А23С
2	72; 48	01011001; 10111001	7650; 6531	FA31; 35EF
3	39; 91	10001111; 01010101	4657; 1747	7DF1; 65FF
4	88; 66	00111101; 11001010	1534; 5431	ABCD; CDEF
5	67; 44	11100011; 00011011	1573; 5551	ACBD; AD7E
6	29; 54	00110011; 10110011	2345; 7726	6AB1; A5C7
7	41; 55	01010101; 01010111	1122; 6666	6CFE; BCEF
8	62; 19	10010011; 01001111	1776; 4343	30AC; 6E3C
9	59; 54	00011111; 01111001	2161; 3167	E71F; FEEF
10	70; 33	11001100; 00101101	2764; 3367	312C; 4516
11	50; 30	01111011; 01010001	2456; 7105	3892; 2CC7
12	32; 122	10111101; 00101011	1606; 6022	13С8; 7C5D
13	70; 111	00011111; 10100111	1530; 4776	3AB2; 2BC3
14	49; 47	00101011; 10011101	3331; 2777	45AB; 36EF
15	98; 51	10001111; 01101010	3633; 2627	3A6E; 2781
16	81; 55	01110110; 01010010	1065; 5321	9210; 4AA4
17	101; 33	11001101; 00101011	2110; 3631	817C; DF41
18	78; 94	00111110; 01001111	4162; 4630	87AE; CA52
19	79; 70	10001111; 01011111	1712; 2632	7B5A; 54E3
20	122; 64	01110111; 00011101	2671; 5173	BC6E; A58C
21	25; 176	10001101; 00111111	2277; 4325	31AD; F765
22	81; 91	00011101; 01010101	5124; 3275	7FB4; 563A
23	111; 77	10011110; 00110111	1745; 4027	96EC; D6D7
24	142; 43	00110100; 10011011	1457; 3675	8FC4; 59A7
25	128; 44	10101011; 00100111	3257; 4356	1BEF; 4A7E

5.3 По заданной таблице истинности (таблица 5.2) разработать логическое выражение функции в СДНФ;

Таблица 5.2 - Варианты задания функций

Х1	Х2	Х3	У1	У2	У3	У4	У5	У6	У7	У8	У9	У10
0	0	0	0	1	0	0	1	1	0	1	1	0
0	0	1	1	1	0	0	1	1	0	0	0	1
0	1	0	0	1	0	1	0	1	0	0	1	0
0	1	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0	1
1	0	0	0	1	0	1	0	0	1	1	1	1
1	0	1	1	0	1	1	0	0	1	1	1	0
1	1	0	0	1	1	0	1	0	1	1	1	0
1	1	1	1	0	1	0	1	1	0	1	0	1

Произвести минимизацию логического выражения, используя теоремы алгебры логики;

По полученному выражению разработать схему соединения ЛЭ;

Проверить правильность преобразований путем анализа комбинаций аргументов в получении заданной функции с применением компьютера для разработанной схемы соединений ЛЭ:

• запустить программу kmаp445.exe;

• произвести выбор варианта карты Карно для заданного количества аргументов путем инициализации соответствующего значка панели, отображающего сетку карты Карно;

• задать варианты функций на панели программы следующим образом:

в таблице окна с перечнем наборов произвести выбор заданных

наборов аргументов согласно заданию для всех необходимых

вариантов функций, отметив манипулятором в соответствующих

окнах программы или установить в соответствующие клетки карты

Карно манипулятором значки в соответствии со значениями

вариантов функций;

• сверить результат вычислений, выполненный согласно программе kmаp445.exe с полученным ранее;

• разработать логическое выражение функции в КНФ.

5.3 Запустить программу Sim8080, в появившемся окне отражается модель микропроцессорной системы с составе программной модели микропроцессора, оперативной памяти М, стека, регистров портов ввода-вывода. В левой части окна размещена зона для программирования (введения команд); в правой части аккумулятор, регистры РОН, регистр флагов, портов, указателя стека; в нижней части отображена оперативная память М микропроцессора и ячейки стека. Данные в регистрах A, B, C, D, E, H, L, указателе стека, регистрах портов отображаются в двоичной системе счисления – индекс b, шестнадцатеричной – индекс h, десятеричной – индекс d. Данные в оперативной памяти и стеке отражаются в шестнадцатеричной системе.

Выполнить операции, задаваемые соответствующим набором команд (набор на клавиатуре большими буквами) согласно приложению А:

• передача 8-разрядных данных в регистры A, B, C, D, E, H, L;

• передача 16-разрядных данных в регистровые пары BC, DE, HL;

• обмен данными между регистровыми парами HL и DE;

• передача данных из регистра B в регистр А;

• изучение методов адресации: непосредственной, косвенной;

• последовательный ввод содержимого регистров BC, DE, HL в стек;

• выдача данных из стека в регистры BC, DE, HL;

• сложение содержимого регистров B или C или D или E или H или L с содержимым регистра А;

• сложение содержимого ячейки памяти и содержимого аккумулятора с выдачей результата в аккумуляторе;

• сложение числа (байта) с содержимым аккумулятора с выдачей результата в аккумуляторе;

• вычитание содержимого регистра Н из аккумулятора с выдачей результата в аккумуляторе;

• вычитание содержимого ячейки памяти из содержимого аккумулятора с записью результата в аккумуляторе;

• поразрядное логическое умножение содержимого регистра (В) и аккумулятора, ячейки оперативной памяти и аккумулятора, содержимого аккумулятора и байта;

• поразрядное логическое сложение содержимого аккумулятора и байта;

• реализация логической функции «сложение по модулю 2»

Проверять правильность выполнения команд по данным в приложении А.

Выполнить вычисления с применением команд микропроцессора.

6 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1 Преобразования последовательностей цифр и арифметические операции в

двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системе счисления.

2 Материалы по минимизации заданной логической функции согласно

варианту задания в таблице 5.2. Синтезированная схема соединений ЛЭ.

Выводы, логическое выражение функции в ДНФ и КНФ

3 Результаты вычислений, программу вычислений с применением команд

микропроцессора.

7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ И КОНТРОЛЯ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ К РАБОТЕ

1. Сформулируйте определение позиционной системы счисления.

2. Представьте число в виде геометрической прогрессии, определите разряды числа и веса каждого разряда.

3. Представьте определение основания системы счисления.

4. Поясните правила перевода чисел из двоичной системы счисления в 8-ричную, в 16-ричную.

5. Поясните правила перевода чисел из десятичной системы счисления в 2-ичную и выполнение обратного перевода.

6. Представьте таблицу двоичного сложения, умножения.

7. Какая цель применения обратного и дополнительных кодов при выполнении арифметических операций.

8. Поясните сущность основных функций алгебры логики для одного и двух аргументов.

9. Перечислите системы булевых функций, обладающих функциональной полнотой.

10. Каковы способы задания булевых функций?

11. В чем заключается задача минимизации булевых функций?

12. Поясните сущность ДНФ и СДНФ, КНФ и СКНФ.

13. Укажите способы выражения произвольной функции для элементов КЦУ.

14. Представьте карту Карно для 2, 3, 4 аргументов.

15. Поясните принципы представления функций и способ минимизации с применением карты Карно.

16.Перечислите программно доступные элементы микропроцессора, их назначение и применение.

17. Принцип построения команды, ее характеристики.

18. Принципы функционального разделения команд по группам.

19. Как работает стековая память?

20. Какая информация передается через шины МП?

21. Какие способы адресации используются в командах?

22. Что означает разрядность микропроцессора?

23. Назовите основные элементы структурной схемы МП.

ЛИТЕРАТУРА:

1 Цифровая и вычислительная техника. Учебник. Под ред. Э. В. Евреинова.

- М., Радио и связь, 1991. – 464 с.

2 Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Под ред.

А. П. Пятибратова. Учебник, - М., Финансы и статистика, 2005. – 560 с.

3 Автоматизированные системы управления. Под ред. В. Н. Четверикова. Лабораторный практикум по техническим средствам. Уч. пособие. - М., Высшая школа, 1986. –279 с.

4 Микропроцессоры. Под ред. Преснухина. В 3 книгах, - М., Высшая школа,

1986.

5 Гилмор Ч. Введение в микропроцессорную технику. - М., Мир, 1984.

– 334 с.

6 Б. М. Каган, В. В. Сташин. Микропроцессоры в цифровых системах. - М.,

Энергия, 1979.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Команды микропроцессора

Таблица А.1 - Передача 8-разрядных данных в регистры A, B, C, D, E, H, L

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	16	Передача байта (число 16) в регистр А
MVI	B	40	Передача байта (число 40) в регистр В
MVI	C	45	Передача байта (число 45) в регистр С
MVI	D	70	Передача байта (число 70) в регистр D
MVI	E	160	Передача байта (число 160) в регистр Е
MVI	H	200	Передача байта (число 200) в регистр Н
MVI	L	255	Передача байта (число 255) в регистр L

Таблица А.2 - Передача 16-разрядных данных в регистры BC, DE, HL

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
LXI	BC	500	Передача 16-разрядных данних (число 500)в регистр ВС
LXI	DE	1600	Передача 16-разрядных данных (число 1600)в регистр DE
LXI	HL	65535	Передача 16-разрядных данных (число 65535)в регистр HL

Таблица А.3 – Обмен данными между парами регистров HL і DE

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
XCHG			Обмен данными между парами регистров HL і DE. До выполнения команды в регистрах: в DE – число 1600, в HL – число 65535, после выполнения команды в регистрах: в DE - число 65535, в HL – число 1600. Начальные цифры были введены в ппредыдущей операции (таблица А.2)

Таблица А.4 – Передача данных с регистра В в регистр А

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MOV	A	B	Передача данных одного из регистров : В или С или D или E или H или L в регистр А. Обозначение соответствующего регистра выполняется в графе „Операнд 2”

Таблица А.5 – Методы адресации (непосредственная адресация)

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
STA	1		Передача данных с регистра А в память с адресом ячейки -1
SHLD	7		Передача данных з регистров HL в память с адресом ячейки -7

Таблица А.6 – Методы адресации (регистровая непрямая адресация). Передача данных из регистра А в память М по адресу, указанному в регистрах HL или DE или BC

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
LXI	HL	6	Занесение в регистры HL номера ячейки памяті (в данном случае – №6)
MOV	M	A	Передача данных из регистра А в память М (в данном случае ячейка №6), что указана в регистрах HL
LXI	DE	3	Занесение в регистры DE номера ячейки памяти (в данном случае – №3)
STAX	DE		Передача данных из регистра А в память М ячейка №3, что указана в регистрах DE
LXI	BC	4	Занесение в регистры BC номера ячейки памяті (в данном случае – №4)
STAX	BC		Передача данных из регистра А в память М (в данном случае ячейка №4), что указана в регистрах BC

Таблица А.7 - Методы адресации (непосредственная адресация). Передача данных из памяти М в регистр A и HL

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
LDA	8		Загрузка регистра А данными из памяти М (в данном случае ячейка №8)
LHLD	1		Загрузка регистров HL данными из памяти М (в данном случае ячейка №1)

Таблица А.8 - Методы адресации (непрямая адресация). Передача данных из памяти М в регистр А (вариант 1)

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
LXI	HL	7	Занесение в регистры HL номера ячейки памяти (в данном случае №7), из которой загружаются данные
MOV	A	M	Загрузка регистра А данными из памяти М (в данном случае ячейка №7)

Таблица А.9 - Методы адресации (непрямая адресация). Передача данных из памяти М в регистр А (вариант 2)

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
LXI	DE	8	Занесение в регистры DE номера ячейки памяти (в данном случае №8), из которой загружаются данные
LDAX	DE		Загрузка регистра А данными из памяти М (в данном случае ячейка №8)

Таблица А.10 - Методы адресации (непряма адресація). Передача даних з памяти М в регистр А (вариант 3)

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
LXI	BC	7	Занесення в регістри BC номера ячейки пам’яті (в даному випадку №7), из которой загружаются данные
LDAX	BC		Загрузка регистра А данными из памяти М (в данном случае ячейка №7)

Таблица А.11 –Последовательное введение данных регистров BC, DE, HL в стек

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
LXI	BC	160	Загрузка числа 160 в регистры BC
LXI	DE	1600	Загрузка числа 1600 в регистры DE
LXI	HL	65535	Загрузка числа 65535 в регистры HL
PUSH	BC		Занесение данных из регистров BC в стек
PUSH	DE		Занесение данных из регистров DE в стек
PUSH	HL		Занесение данных из регистров HL в стек

Таблица А.12 –Выведение данных из стека в регистры

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
POP	BC		Видача данных в регистр ВС
POP	DE		Видача данных в регистр DE
POP	HL		Видача данных в регистр HL

Таблица А.13 – Сложение числа, что находится в регистре B или C или D или E или H или L с числом, что находится в аккумуляторе A.

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	40	Загрузка регистра А (число 40)
MVI	H	10	Загрузка регистра Н (число 10)
ADD	H		Виполнение сложения данных регистров с выдачей результата в аккумуляторе (в данном случае число 50). Изменяя численное значение операндов 1 и 2 анализировать изменения в регистре признаков (флагов).

Таблица А.14 – Сложение числа, что находится в ячейке памяти М с числом, что находится в аккумуляторе A.

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	H	5	Занесение в регистры Н номера ячейки памяті (в данном случае №5)
MVI	M	72	Загрузка данных в память (в данном случае в ячейки №5 числа 72)
MVI	A	88	Загрузка акумулятора (в даному случае число 88)
ADD	M		Выполнение сложения данных ячейки №5 и аккумулятора с выдачей результата в аккумуляторе (в данном случае результат - 160)

Таблица А.15 – Сложение байта и числа, что находится в аккумуляторе

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
ADI	40		Виполнение сложения байта (число 40) и аккумулятора (160 – результат предыдущей операции) с выдачей результата в аккумуляторе (в данном случае результат - 200)

Таблица А.16 – Поразрядное логичное умножение (логичный элемент «И») содержимого регистра В и аккумулятора

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	1	Загрузка регистра А (число 1)
MVI	B	1	Загрузка регистра В (число 1)
ANA	B		Порозрядное логичное умножение (А•В) с выдачей результата в аккумуляторе. Изменить один из операндов на „0” и проверить правильность результата: 1х1=1; 1х0=0; 0х1=0;0х0=0.

Таблица А.17 – Поразрядное логичное умножение (логичный элемент «И») содержания ячейки памяти и аккумулятора

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	1	Загрузка регистра А (число 1)
MVI	H	3	Загрузка в регистр Н номера ячейки памяти (в данном случае ячейка №3)
MOV	M	A	Передача данных из регистра А в память М (в данном случае ячейка №3),
MVI	A	1	Загрузка регистра А (число 1)
ANA	M		Порозрядное логичное умножение (А•М) с выдачей результата в аккумуляторе. Изменить один из операндов на „0” и проверить правильность результата: 1х1=1; 1х0=0; 0х1=0;0х0=0.

Таблица А.18 – Поразрядное логичное умножение (функция «И») содержимого байта и аккумулятора

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	1	Загрузка числа в аккумулятор (число1)
ANI	1		Порозрядное логичное умножение с выдачей результата в аккумуляторе. Изменить один из операндов на „0” и проверить правильность результата: 1х1=1; 1х0=0; 0х1=0;0х0=0.

Таблица А.19 – Поразрядное логичное сложение (функция «ИЛИ») содержимого аккумулятора и байта

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	1	Загрузка числа в аккумулятор (число 1)
ORI	1		Порозрядное логичное сложение с видачей результата в аккумуляторе. Изменить один из операндов на „0” и проверить правильность результата: 1х1=1; 1х0=0; 0х1=0;0х0=0.

Таблица А.20 - Поразрядное исключающее „ИЛИ” относительно содержимого байта и аккумулятора

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	0	Загрузка числа в аккумулятор (число 0)
XRI	1		Порозрядное логичное исключающее „ИЛИ” с выдачей результата в аккумуляторе. Изменить один из операндов на 0 или 1 и проверить правильность результата: 1х1=0; 1х0=1; 0х1=1;0х0=0.

Таблица А.21 – Вычитание чисел

Мнемоника	Операнд 1	Операнд 2	Комментарий
MVI	A	50	Загрузка числа в аккумулятор (число 50)
MVI	H	20	Загрузка числа в регистр Н (число 20)
SUB	H		Вычитание числа, что находится в регистре Н от числа в аккумуляторе с видачей результата в аккумуляторе (в данном случае число 30).

58