В.В. Демьянов Изучение системы команд микропроцессора серии К580 на учебно-отладочной микроЭВМ

1

Лабораторная работа № 1

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ И КОМАНД

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомление с системами счисления, используемыми для обработки информации микроЭВМ и системой команд микропроцессора серии 580.

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

1.1. Микропроцессоры принимают, обрабатывают и выдают информацию, представленную двоичными кодами. Двоичная система счисления (система с основанием 2) использует только две цифры 0 и 1, соответствующие высокому и низкому значениям электрического потенциала сигнала представления информации.

Человеческая деятельность предполагает использование десятичной системы счисления (система с основанием 10), которая использует цифры от 0 до 9.

В любой системе счисления используется полная и краткая форма

записи чисел.

Полная: am Nm + am-1 Nm-1 + ... + a1 N1 + a0 N0,

где а - соответствующая цифра системы счисления; m - номер разряда числа; N - основание системы счисления.

Краткая: am am-1 ... a1 a0

Так при десятичной системе счисления полная форма записи выглядит:

1 103 + 9 102 +9.101 +9 100, а краткая - 199910.

Аналогично для двоичной системы счисления:

1.23 + 0 22 +0 21 +1 20, а краткая - 100110.

Индекс в конце числа обозначает основание системы счисления при краткой форме записи.

Числа в двоичной системе счисления имеют длинную запись, поэтому для удобства (сокращение длины записи) применяют шестнадцатиричную систему счисления, в которой используют цифры 1,2,3,4,5,6,7,8,9 и символы А,В,С,D,E,F.

Связь между числами шестнадцатиричной системы и числами других систем дана в табл. 1.

1

2

При переводе чисел из двоичной и шестнадцатиричной систем в десятичную удобно использовать полную форму записи этого числа.

При переводе числа из десятичной системы в другую нужно разделить число на основание другой системы счисления, записать остаток в младший разряд, частное от деления вновь разделить на основание, занести новый остаток в следующий разряд и так далее, до получения частного и остатка, равных нулю.

Таблица 1 Двоичные, десятичные и шестнадцатиричные эквиваленты

Например, переведем число 125 из десятичной в шестнадцатиричную систему счисления:

а) 125 : 16 = 7+остаток 1310 или 7+D16; б) 7 : 16 = 0+остаток 710 или 0+716;

в) результат равен 7D16 или 7DH,

последняя буква H означает, что число представлено в шестнадцатиричной системе счисления.

2

3

1.2. В системе команд микропроцессора (МП) серии 580 имеются однобайтные, двухбайтные и трехбайтные команды, использующие различные способы адресации: регистровую, регистровую косвенную, непосредственную, прямую и неявную. При регистровой и неявной адресации операнды указаны явно (имя регистра) или неявно в коде команды. Это однобайтные команды. При регистровой косвенной адресации пара регистров HL указывает на адрес операнда в памяти МП системы (однобайтная команда). В случае непосредственной адресации операнд считывается из второго (иногда из второго и третьего) байта команды. В случае прямой адресации второй и третий байт команды прямо указывают на адрес операнда в памяти МП системы.

В процессе выполнения арифметических и логических операций микропроцессором он устанавливает в 1 или 0 признаки, которые сохраняются в регистре признаков:

S - признак знака (S=1, при отрицательном результате);

Z - признак нуля (Z=1, при результате равном нулю);

СY - признак переполнения - заема (СY=1 при переполнении (заеме) разрядности результата аккумулятора);

АC - признак десятичной коррекции (АС=1, если при выполнении команды возникает единица переноса из третьего разряда аккумулятора);

P - признак четности (P=1, если в результате четное количество единиц).

Распределение признаков по разрядам в регистре F показано на рис. 1.

Рис. 1. Распределение признаков по разрядам

Машинные команды микропроцессора делятся на группы: команды пересылки данных, арифметические команды, команды поразрядной обработки данных, команды передачи управления, команды управления микропроцессором.

3

4

Группа команд пересылки данных:

команды пересылки данных общего назначения (MOV, MVI, LDA, STA, LHLD, SHLD, LXI, LDAX, SPHL, STAX, XCHG, XTHL);

команды обращения к стеку (PUSH и POP); команды ввода (IN) и вывода (OUT).

Группа арифметических команд:

команды сложения (ADD, ADI, ADC, ACI, INR, INX, DAD); команды вычитания (SUB, SUI, SBB, SBI, DCR, DCX);

команда десятичной коррекции содержимого аккумулятора (DAA).

Группа команд поразрядной обработки данных:

логические команды (ANA, ANI, ORA, ORI, XRA, XRI);

команды сравнения (CMP, CPI);

команды сдвига (RLC, RRC, RAL, RAR);

команда инверсии содержимого аккумулятора (CMA).

Группа команд передачи управления: команды безусловного перехода (JMP, PCHL);

команды условного перехода (JNC, JC, JNZ, JZ, JPO, JPE, JP, JM);

команды безусловного вызова подпрограмм (CALL, RST); команды условного вызова подпрограмм (CNZ, CZ, CNC, CC, CPO,

CPE, CP, CM);

команда безусловного возврата из подпрограммы (RET);

команды условного возврата из подпрограмм (RNZ, RZ, RNC, RC, RPO, RPE, RP, RM).

Группа команд управления микропроцессором: команды управления признаком переноса (CMC, STC);

команды управления триггером разрешения прерывания (EI, DI); команда “нет операции” (NOP);

команда останова микропроцессора (HLT).

Число различных команд микропроцессора составляет 78, и для них зарезервировано 78 имен команд, перечисленных выше. Многие базовые команды из числа 78 порождают несколько различных кодов операций, поэтому общее число кодов команд составляет 244 (см. табл.2). В табл. 2 младший разряд приведен кодом в горизонтальной

4

5

строке, а старший разряд в столбце. Например, команда MOV A,B имеет код 7816, команда ADD B – код операции 8016. Полная система команд микропроцессора приведена в прил. 1.

Используются следующие правила записи команд: а) записывают мнемокод команды;

б) при необходимости записывают приемник данных (имя регистра или адрес ячейки памяти);

в) записывают источник данных (имя регистра, адрес ячейки памяти или непосредственно байт данных).

2. ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

2.1. Ознакомиться с таблицей шестнадцатиричных кодов команд, расположенной на лицевой панели учебно-отладочной микроЭВМ. Записать код заданной преподавателем команды.

2.2.Преобразовать шестнадцатиричный код команды в двоичный код, а затем этот двоичный код в десятичное число. Увеличить полученное десятичное число на 10 и преобразовать его в шестнадцатиричное число.

2.3.Взять младший байт полученного шестнадцатиричного числа и произвести с ним операции:

а) циклического сдвига вправо два раза; б) арифметического сдвига влево два раза.

2.4.Сложить полученные в п. 2.3 числа в двоичной форме счисления, определить и записать значения признаков P, S, Z, AС, СУ.

3.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

1. Систему команд микропроцессора серии 580.

2. Описание работы, выполненной по п. 2.1-2.4, и полученные результаты.

5

6

Таблица 2

Система команд микропроцессора К580ВМ80

Примечание: N - номер порта ввода/вывода; & - двухбайтовый операнд D16; * - двухбайтовый операнд ADR; # - однобайтовый операнд D8

Пример: команда STAX D имеет код операции 12, а команда IN N имеет код DB

6

7

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое полная и краткая формы записи числа?

2.Какие цифры используются в двоичной и шестнадцатиричной системах счисления?

3.Какие признаки формируются в МП серии 580 и после выполнения каких операций?

4.Что хранится в аккумуляторе МП до и после выполнения логических и арифметических операций?

Лабораторная работа № 2

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С РАБОТОЙ НА УЧЕБНОЙ МИКРОЭВМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомление со структурой учебной микроЭВМ, картой памяти, органами управления и режимами работы.

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

1.1. Назначение микроЭВМ

Учебно-отладочная микроЭВМ “Электроника К-580” предназначена для знакомства с особенностями построения микроЭВМ на микропроцессоре с фиксированным набором команд и может быть использована для исследования методов программирования, а также как управляющая ЭВМ при создании и исследовании работы систем управления различными объектами.

1.2. Структура микроЭВМ

На рис. 2 приведена структурная схема микроЭВМ. Схема состоит из блока микропроцессора с генератором тактовых импульсов ГТИ, формирующим два сдвинутых по фазе сигнала Ф1 и Ф2, сигналы RESET, READY и некоторые другие; 16-разрядного однонаправленного буфера шины адреса БА, формирующего сигналы на шине адреса для обращения к ячейкам памяти, отдельным узлам микроЭВМ и внешним устройствам;

7

Рис. 2. Структурная схема учебной микроЭВМ

8

9

8-разрядного двунаправленного буфера шины данных БД, обеспечивающего обмен данными между микропроцессором МП, памятью и внешними устройствами; регистра слова состояния РСС и формирователя управляющего слова ФУС, предназначенных для формирования на шине управления сигналов чтения и записи для микросхем памяти и внешних устройств; дешифратора адреса ДА, выбирающего сигналом CS конкретные микросхемы памяти и интерфейса, к которым происходит обращение микропроцессора. Блок запоминающих устройств БЗУ состоит из перепрограммируемого запоминающего устройства ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием типа К573РФ2, емкостью 2кБ, в котором хранится монитор (управляющая программа), и статического оперативного запоминающего устройства ОЗУ емкостью 2кБ, выполненного на 16 микросхемах К565РУ2А. Блок интерфейсов БИФ предназначен для взаимодействия микропроцессора и памяти с внешними устройствами (блоком индикации БИ, клавиатурой и магнитофоном для ввода и вывода программ). В БИФ входят: схема прямого доступа к памяти ПДП, благодаря которой можно прочитать и изменить содержимое ячейки ОЗУ; программируемый параллельный интерфейс типа К580ВВ55, обеспечивающий взаимодействие с клавиатурой и работу индикаторных светодиодов. На дисплее можно прочитать адрес и содержание ячейки ОЗУ или программно-доступного регистра микропроцессора, флага нуля и флага переноса аккумулятора, режима чтения или записи на магнитофон.

1.3. Адресация в учебной микроЭВМ

Первые 2 кБ памяти (адреса 0000-07FF) принадлежат ПЗУ, в котором 1 кБ (адреса 0000-03FF) занимает монитор, а остальные ячейки не используются.

Адреса 8000-87FF занимают ячейки встроенного в микроЭВМ ОЗУ, из которых ячейки с адресами 83Е0-83FF составляют служебную область, т.е. их использует монитор, и они не должны быть заняты данными и программами пользователя.

1.4. Режимы работы учебной микроЭВМ

Управляющая программа микроЭВМ (монитор) состоит из 16 подпрограмм, обеспечивающих следующие режимы работы микроЭВМ:

9