- •2 Модуль
- •3 Модуль
- •4 Модуль
- •1 Вузли обчислювальної техніки та мікропроцесорних систем.
- •2 Програмування мікропроцесорів фірми Intel.
- •1 Модуль
- •1 Обчислювальні та мікропроцесорні системи
- •1.1 Основні визначення
- •1.2 Принципи побудови та функціонування обчислювальних систем
- •1.2.1 Архітектура обчислювальних систем
- •1.2.2 Класифікація комп’ютерів
- •1.3 Принципи побудови та функціонування мпс
- •1.4 Функціонування обчислювального пристрою
- •2 Операції над даними в обчислювальних системах
- •2.1 Подання даних в обчислювальних системах
- •2.2 Подання даних у кодах
- •2.3 Порозрядні операції над даними
- •3 Цифрові автомати
- •3.1 Визначення цифрових автоматів
- •3.2 Синтез логічних схем
- •3.3 Розробка ца
- •4 Типові пристрої обчислювальних систем (Для самостійного вивчення)
- •4.1 Суматори
- •4.2 Цифрові компаратори
- •4.3 Арифметико-логічний пристрій
- •4.4 Програмовні логічні інтегральні схеми (пліс)
- •5 Принципи побудування запам’ятовувальних пристроїв мпс з заданою організацією
- •5.1 Запам’ятовувальні пристрої мпс та їх класифікація
- •5.2 Постійні запам’ятовувальні пристрої
- •5.3 Оперативні запам’ятовувальні пристрої
- •5.4 Умовне позначення мікросхем пам’яті
- •5.5 Побудування модуля запам’ятовувального пристрою мпс з заданою організацією
- •6 Інтерфейс
- •6.1 Організація інтерфейсів
- •6.2 Організація послідовних інтерфейсів введення-виведення
- •7 Мікропроцесори
- •7.1 Архітектура мікропроцесорів
- •7.2.1 Організація 8-розрядних мікропроцесорів (Для самостійного вивчення)
- •Інтерпретація даних у мп к580вм80а
- •Програмна модель мп к580вм80а
- •Формат команд мп к580вм80а
- •Способи адресації операндів мп к580вм80а
- •Мікропроцесорна система кр580
- •Стекова пам’ять
- •Функціонування мпс
- •Виконання команди пересилання з регістра с у регістр в
- •Робота мпс при виконанні команди in n введення даних з порту n в акумулятор мп а
- •Реакція мпс на виконання команди зупину
- •Робота мпс у режимі переривань
- •7.2.2 Організація 16-розрядних мікропроцесорів
- •7.2.3 Організація 32-розрядних мікропроцесорів (Для поглибленого вивчення)
- •Співпроцесори мп і80386
- •7.3 Продуктивність мікропроцесорів та її оцінювання
- •7.3.1 Технічна продуктивність мікропроцесора
- •7.3.2 Реальна продуктивність мікропроцесора
- •7.3.3 Архітектура сучасних мікропроцесорів
- •8 Використання мп фірми intel у
- •Процесори Athlon та Duron фірми amd
- •Список рекомендованої літератури до 1 модулю
- •2 Модуль
- •9 Програмування мікропроцесорів фірми intel
- •9.1 Сегментування пам’яті мікропроцесорами
- •9.2 Способи адресування операндів мп фірми Intel Регістрове адресування операндів
- •Безпосереднє адресування операндів
- •Пряме адресування
- •Непряме регістрове адресування
- •Пряме адресування з індексуванням
- •Адресування за базою з індексуванням
- •Непряме адресування з масштабуванням
- •9.3 Мова програмування Асемблер-86
- •9.3.1 Формат команди
- •9.3.2 Команди пересилань
- •9.3.3 Команди перетворення даних мови Асемблер-86
- •9.3.4 Команди умовних та безумовних переходів
- •9.3.5 Команди організації циклів
- •9.4 Створення програм на мові Асемблер-86
- •9.4.1 Лінійні програми
- •9.4.2 Розгалужені програми
- •9.4.3 Циклічні програми
- •10 Програмна реалізація вузлів телекомунікаційного обладнання на мові асемблер-86
- •10.1 Способи реалізації алгоритмів
- •10.2 Розробка апаратно-програмних комплексів
- •10.3 Приклади реалізації простих вузлів телекомунікацій
- •10.3.1 Ініціалізація послідовного асинхронного адаптера rs-232-c
- •10.3.2 Фрагмент програми передавання даних через асинхронний адаптер rs-232-c
- •10.3.3 Фрагмент програми приймання даних через асинхронний адаптер rs-232-c
- •10.3.4 Приклад програми ініціалізації rs-232-c та введення-виведення даних, написаної у програмному середовищі turbo assembler (tasm)
- •10.3.5 Програмна реалізація генератора імпульсних послідовностей
- •10.3.6 Програмне вимірювання періоду імпульсної послідовності det
- •10.3.7 Програмна реалізація мультиплексора
- •Список рекомендованої літератури до 2 модулю
- •3 Модуль
- •11 Мікропроцесорні системи на універсальних мп фірми motorola
- •11.2 Побудова мпс на 16-розрядних мікропроцесорах фірми Motorola
- •11.2.1 Підсистема центрального процесорного елемента mc68000
- •11.2.2 Розподіл адресного простору мпс
- •11.2.3 Організація підсистеми пам’яті
- •11.2.4 Організація підсистем введення-виведення
- •11.4 Побудова мпс на 32-розрядних мікропроцесорах фірми Motorola
- •11.4.1 Підсистема центрального процесорного елемента
- •11.4.2 Розподіл адресного простору мпс
- •11.4.3 Організація підсистеми пам’яті мпс
- •11.4.4 Організація підсистеми введення/виведення
- •11.4.5 Підключення співпроцесора
- •12 Програмування універсальних мп
- •12.1 Мова Асемблер програмування мп фірми Motorola
- •Непряма регістрова адресація з постіндексуванням
- •Непряма регістрова адресація з преіндексуванням
- •Непряма відносна адресація з індексуванням
- •12.2 Система команд мп мс680х0 (Для самостійного вивчення)
- •12.2.1 Команди пересилання
- •12.2.2 Команди арифметичних операцій
- •12.2.3 Команди логічних операцій
- •12.2.4 Команди зсувів
- •12.2.5 Команди безумовних переходів
- •12.2.6 Команди умовних переходів
- •12.2.7 Команди організації програмних циклів
- •12.2.8 Команди звернення до підпрограм
- •12.3 Побудова програм з різною структурою на мові Асемблер мп фірми Motorola
- •12.3.1 Лінійні програми
- •12.3.2 Розгалужені та циклічні програми. Підпрограми
- •12.4 Створення програмного забезпечення мпс на мп фірми Motorola
- •Список рекомендованої літератури до 3 модулю
3.3 Розробка ца
Необхідно розробити ініціальний синхронний ЦА (пристрій керування), на основі жорсткої логіки, призначений послідовно формувати чотири дев’ятирозрядні вихідні сигнали (y0 – y8). Вхідними сигналами ЦА є сигнали, які формуються на виходах дешифратору станів (елементи DC1 – DC4), при обробці сигналів стійких станів Q0 – Q3 (відповідно z0 – z3, у табл. 3.1, 3.2). Таким чином, схема КС 1 на рис. 3.1 є схемою дешифратору станів і вхідною логікою керування запам’ятовувальними комірками.
У якості запам’ятовувального пристрою КС1 використовується чотирьохрозрядний паралельний регістр, який побудовано на JK-тригерах. Використання таких тригерів обумовлено наявністю в них досить розвинутої схеми формування вхідних сигналів, що спрощує побудування логічної схеми КС 1.
Після формування чотирьох вихідних сигналів ЦА повинний повертатися у нульовий стан. При цьому слід ураховувати, що формування першого стану (першої мікрокоманди пристрою керування) і скидання ЦА здійснюється асинхронно.
Для формування тактових імпульсів у схемі необхідно передбачити схему формування цих імпульсів і схему керування їх надходженням на входи синхронізації запам’ятовувального пристрою.
Алгоритм роботи цього ЦА наведено у табл. 3.1 – 3.3 і на рис. 3.2 – 3.3.
Приклад побудови такого ЦА подано рис. 3.8
Розробка принципової схеми такого ЦА передбачає правильне з’єднання елементів для подання сигналів станів по ланцюгам зворотного зв’язку і синтез схеми КС 2.
Таким чином, таблиця переходів (табл. 3.1) може бути використана для розробки ланцюгів зворотного зв’язку у вигляді табл. 3.5.
Розробка схеми з використанням цієї таблиці відображена на рис. 3.8. На вхід ЦА у деякий момент часу надходить сигнал у вигляді логічної 1, котрий необхідно записати у регістр як сигнал першого стану. Це легко зробити, подавши цей сигнал на асинхронні входи тригерів TT0 і TT2. Так як активним рівнем сигналу для асинхронних входів є рівень логічного 0, то вхідний сигнал необхідно проінвертувати, для чого використовується інвертор. Запис цього сигналу переведе регістр у стійкий стан – 5, після дешифрування якого буде сформовано сигнал на виході дешифратора DC1. Цей сигнал надійде на вхід S4 тригера T4 і переведе його у одиничний стан, що дозволить імпульсам тактової частоти надходити на синхровходи С регістру станів. Крім того, цей сигнал надійде на вхід J1 і підготує його до переключення у одиничний стан при надходженні тактового імпульсу. Сигнали стану по шині надходять на входи КС 2, яка сформує на своїх виходах сигнали відповідно табл. 3.2. Слід зазначити, що на вхід J1 сигнал керування повинен надходити двічі (згідно з табл. 3.2, стани 5 і 9), тому для організації підведення двох сигналів використовується логічний елемент АБО.
Зміна стану ЦА відбувається при надходженні на синхровходи С негативного перепаду імпульсу тактової синхронізації, відповідно сигналів, які діють на синхронних керуючих входах J i K тригерів регістру стану.
При дешифруванні сигналу 4 стану на виході DC4 формується сигнал, який надходить на вхід R тригера T4 і переводить його у нульовий стан. Це забороняє надходження сигналів тактової синхронізації на входи регістру станів. Сигнал з виходу DC4 також надходить на вхід інвертора, з виходу якого – на входи асинхронного скидання усіх тригерів регістру станів. При цьому, ЦА встановлюється у нульовий стан, який буде утримуватись до надходження наступного вхідного імпульсу. Тривалість ЦА у 11 стані визначається швидкістю формування сигналу скидання і надходження його на відповідні входи R0, R1, R2, R3.
Рисунок 3.8 – Схема цифрового автомату
Таблиця 3.5 – Таблиця переходів ЦА
Стани ЦА, Q |
Побітне значення алфавіту станів ЦА |
Перехід |
Адреса подавання сигналів зворотного зв’язку |
|||
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
|||
Нульовий |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 → 5 |
Вх → S0, S2 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 → 7 |
DC1 → J1, S4 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
7 → 9 |
DC2 → K1, K2 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 → 11 |
DC3 → J1 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
11 → 0 |
DC4 → R0, R1, R2, R3, R4 |
Часові діаграми, що описують роботу ЦА для одного робочого циклу наведено на рис. 3.9.
Рисунок 3.9 – Часові діаграми для опису роботи ЦА
Табл. 3.2 визначає значення всіх сигналів y0 – y8 для кожного з станів у табличному вигляді. Виконаємо синтез логічної схеми відповідно до цієї таблиці. При аналізі значення окремих стовпчиків y0 – y8 бачимо, що значення стовпчика y1 дорівнює значенню Q0, значення стовпчиків y2, y4, y7 співпадають, також співпадають значення стовпчиків y0 і y6. Таким чином, необхідно зробити синтез 5 різних логічних схем.
Усі функції є частково визначеними, тому що до інших комбінацій, які не приведено у таблиці, значення функцій y є індиферентними.
Нанесемо функцію, яка відповідає y2, y4, y7 на діаграму Вейча (рис 3.10 а) і виконаємо її мінімізацію. Розміщення координат на діаграмі Вейча вибираємо таким, як на рис. 3.5. З урахуванням невизначених станів можливо об’єднати сусідні групи клітинок, які складають верхній і нижній рядки діаграми. Тоді значення логічної функцій y2, y4, y7 дорівнює Q3
y2, = y4 = y7 = Q3
Рисунок 3.10 – Діаграми Вейча для мінімізації логічних функцій, які описують роботу пристроя КС 2
На рис. 3.10 б показана діаграма Вейча для мінімізації логічної функції y0, y6 . Видно, що значення цієї функції у МДНФ становить
Аналогічно виконуємо мінімізацію інших функцій. На рис 3.10 в показана діаграма Вейча для логічної функції y3, на рис. 3.10 г – для функції y5 і на рис.3.10 д – для функції y8 . Ці функції у МДНФ матимуть значення:
По отриманим значенням будуємо схему пристрою КС 2. Схема зображена на рис. 3.11. Нумерація проводів у шині зберігається такою як і на рис. 3.8.
Рисунок 3.11 – Схема пристрою КС 2 цифрового автомату
Контрольні запитання:
1 Побудувати схему з’єднання 4-х розрядного регістру станів (ЗП) з входами дешифратору станів ініціального частково визначеного ЦА, який працює за алгоритмом, що наведено у таблиці переходів
-
Стани ЦА, Q
Побітне значення алфавіту станів ЦА
Перехід
Q3
Q2
Q1
Q0
Нульовий
0
0
0
0
0 → 3
3
0
0
1
1
3 → 8
8
1
0
0
0
8 → 5
5
0
1
0
1
5 → 12
12
1
1
0
0
12 → 0
2 Побудувати схему пристрою КС2 відповідно наступної таблиці виходів
Стани ЦА, Z |
Побітне значення алфавіту станів ЦА |
Вихід-ний алфавіт
|
Побітне значення алфавіту вихідних сигналів |
|||||||||||
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
y8 |
y7 |
y6 |
y5 |
y4 |
y3 |
y2 |
y1 |
y0 |
||
Z0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Y0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Z1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Y1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Z2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Y2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Z3 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Y3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
Z4 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Y4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |