Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

«Электроника» кафедрасы

  

 

 

МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ТЕХНИКА НЕГІЗДЕРІ

2-бөлім 

5B070300 – Информациялық жүйелер

мамандығының барлық оқу түрінің студенттерінің

зертханалық жұмыстарды орындауына арналған әдістемелік  нұсқаулар

 

 

Алматы 2011

 

ҚҰРАСТЫРУШЫ: О.Т. Шанаев. Микропроцессорлық техника негіздері. 2-бөлім. 5B070300 – Информациялық жүйелер мамандығының барлық оқу түрінің студенттерінің “Микропроцессорлық техника негіздері” пәні бойынша зертханалық жұмыстарды орындауына арналған әдістемелік  нұсқаулар. – Алматы: АЭжБУ, 2011. – 21 б. 

 

Ұсынылып отырылған әдістемелік құралымда микропроцессорлық жүйелердің құрылымын моделдеуге, яғни олардың құрылу принциптері мен олардың іскерлік құрама бөліктемелерінің қажетті жұмыстардың орындалуы кезіндегі өзара әрекеттесуін қамтамасыз ету жолдарын оқуға арналған зертханалық жұмыстар келтірілген. Демек, бұл жұмыстар студенттердің микропроцессорлық жүйелердің құрылым негіздеріне де, олардың жұмысын бағдарлау негіздеріне де қатысты білімін қалыптастыруға бағытталған.

Автордың Electronics Workbench моделдеу жүйесінде дайындаған микропроцессорлық жүйенің моделінде виртуалды тәжірибе түрінде жүзеге асырылатын бұл жұмыстардың орындалуы студенттердің микропроцессорлық жүйенің құрылым принциптерін де, олардың жұмысын бағдарлау жолдарын да игеруіне мүмкіндік береді.

Зертханалық жұмыстарға берілген әдістемелік нұсқаулар 5B070300 – Информациялық жүйелер мамандығының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған. Бұл нұсқауларды өзге мамандықтарға жоспарланған осы сияқты пәндердің сәйкесті тақырыптарынан зертханалық жұмыстар ұйымдастыру үшін де пайдалануға болады.

Без.8, кест. 2, әдеб. көрсеткіші. – 9 атау. 

 

Пікір беруші:   физ-мат. ғыл. д-р., проф. С. Б. Бимурзаев        

 

“Алматы энергетика және байланыс университеті” коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2011 ж. басылым жоспары бойынша басылады.

 

© “Алматы энергетика және байланыс университеті КЕАҚ, 2011 ж.

 

Кіріспе

Микропроцессорлық жүйелердің құрылым принциптері мен іскерлік негіздерін оқып үйренуге арналған Микропроцессорлық техникапәні өзара байланысты және өзара толтырымды екі бөліктен тұрады: аппараттық бөлігі (hardware) және бағдарламалық бөлігі (software). Пәннің толықтай игерілуі үшін оның аппараттық бөлігінінен де, бағдарламалық бөлігінен де білім қалыптастырылуын қамтамасыз ету керектігі түсінікті.

Бұдан бұрынғы әдістемелік құралымда [1] микропроцессорлық жүйелердің аппараттық бөлігіне, яғни олардың құрама бөліктемелерінің (енгізу құрылғыларының, жады жүйесінің, интерфейстерінің) құрылым принциптері мен жұмыс тәртібін (параллель, тізбелі және бөгеуілге шыдамды жіберілімдердің ұйымдастырылуын) оқуға арналған зертханалық жұмыстар келтірілген болатын.

Ұсынылып отырылған әдістемелік құралымда микропроцессорлық жүйелердің құрылымын моделдеуге, яғни олардың құрылу принциптері мен олардың іскерлік құрама бөліктемелерінің қажетті жұмыстардың орындалуы кезіндегі өзара әрекеттесуін қамтамасыз ету жолдарын оқуға арналған зертханалық жұмыстар келтірілген. Демек, бұл жұмыстар студенттердің микропроцессорлық жүйелердің құрылым негіздеріне де, олардың жұмысын бағдарлау негіздеріне де қатысты білімін қалыптастыруға бағытталған.

Зертханалық дәрістердің жұмыс тапсырмаларын орындау, микропроцессорлық жүйенің автор дайындаған моделінде жүзеге асырылады. Оның негізін, арнайы іскерлік мүмкіндіктер енгізілген, төртразрядты микропроцессор құрады. Жүйенің одан өзге құрама бөліктемелері ретінде бұрын қарастырылған құрылғылар (енгізу және жады жүйелері) пайдаланылды. Жүйе құруға қолданылған әдістеме студенттердің білімінің қалыптастырылуының ұштастырылуын және олардың цифрлық жүйелерді құру жолдарын игеруін қамтамасыз етуге бағытталған, ал бұл олардың болашақтағы кәсіби жұмыстарына аса қажет негіздеме болады.

Зертханалық сабақтардың ұсынылған ұйымдастырылу әдістемесі автордың көптеген жылдық сабақ жүргізу барысында тексеріліп, уақыт тәжірибесінен өткен. Дәрістік зерттелімдердің ұйымдастырылуының түр-түрлілігі студенттердің цифрлық жүйелердің және олардың құрама бөліктемелері мен элементтері жөніндегі теориялық білімінің тереңірек қалыптастырылуына үлкен әсер етеді және олардың моделдеу арқылы зерттелімдер жүргізуге икемділігін дамытады.


1  Қажетті мәліметтер мен әдістемелік ұсынылымдар

1.1 суретте құрамына микропроцессор (MP4M), енгізу құрылғысы (In), жады жүйесі (Mem) және жүйенің жұмыс режимін қою блогы (Regime) енгізілген, 4-разрядты микропроцессорлық жүйенің моделі келтірілген.

1.1 Сурет

Оқу моделінің құрылым негізі ретінде микропроцессорлық жүйелердің жалпы құрылым принциптері алынды, олар:

-       модулдік;

-       магистралдік;

-       микробағдарламалы басқару.

Магистралдік принцип МПЖ-нің қызмет блоктарының арасындағы байланыс сипатын анықтайды; жүйенің барлық блогы өзара жүйе магистралі арқылы жалғанады және сол арқылы ақпарат алмастырылуы жүзеге асырылады. Жүйе магистралінің құрамына дерек желісі (DB, Data Bus), адрес желісі (AB, Address Bus) және басқару желісі (CB, Control Bus) кіреді. Оқу моделінің дерек желісі мен адрес желісі – төртразрядты, ал басқару желісінің жолдарының саны жүйенің құрама бөліктерінің мен олардың ішкі бөліктемелерінің және олардың жұмыс режимдерінің санымен анықталады.

Модулдік принцип жүйенің, қызметі жағынан толықтай бітірілген, жеке блоктар негізінде құрылатындығын сипаттайды. Оқу моделінің құрама блоктары: микропроцессор (MP4M, Microprocessor 4-bit, Modified), дерек енгізу құрылғысы (In, Input) және жады жүйесі (Mem, Memory). Жүйе блоктарының ішкі құрылымы да осы магистральдік және модулдік принциптерінің негізінде құрылды.

Микробағдарламалы басқару принципі жүйе бағдарламасын құруға пайдаланылатын командалардың әрбіреуінің қарапайым операциялар – микрокомандалар (ақпарат жіберілімі, арифметикалық және логикалық операциялар, өсірілімдер) арқылы жүзеге асырылу мүмкіндіктерін сипаттайды.

Жүйе модулдерінің ішкі құрылымдарын қарастыралық.

1.1 Микропроцессор

Микропроцессор құрамына келесі блоктар кіреді (1.2 суретті қара):

-       арнайы қызметтік регистрлер жинағы (RGs, Registers);

-       арифметикалық-логикалық құрылғы (ALU, Arithmetic-Logic Unit);

-       команда регистрі (BUF, Buffer Register);

-       команда дешифраторы (DC_16, Decoder 16-bit);

-       таймер (CLK, Clock);

-       микробағдарламалық құрылғы (Combi, Combinational Circuit.

1.2 Сурет

 

 

Әрбіреуі нақтылы қызмет атқаруға арналған регистрлер жинағының (RGs) құрамына келесі регистрлер кіреді (1.3 суретті қара):

1.3 Сурет

-       74169 микросхемасының негізінде құрылған A регистрі аккумулятор (Accumulator) қызметін атқарады, онда арифметикалық және логикалық операцияларға қатысты операндтардың біреуі немесе операциялардың орындалу нәтижесі сақталады. Аккумуляторға дерек жадыдан (LD A командасы) немесе ALU-дан (кезекті арифметикалық немесе логикалық операция орындалғаннан кейін) енгізіледі;

-       7493 микросхемасының негізінде құрылған A1 регистрі айналымды қосылымдардың ұйымдастырылуы кезінде туатын тасылымдарды жинауға арналған. Ол бағдарламаның іске қосылуы кезінде және аккумуляторға (A регистріне) енгізілу кезінде тазартылады. Ондағы дерек Space түймесін қысқа уақытқа басу арқылы аккумулятор көрсеткіштеріне шығарылады;

-       74169 микросхемасының негізінде құрылған B регистрі микропроцессордың ішкі регистрлері мен жады арасындағы дерек жіберілімдерінің адрес регистрінің қызметін атқарады (LD C, LD IP, LD SP, LD A командалары). LD C, LD SP, LD A командалары орындалғаннан кейін B регистріндегі сан ұлғайтылады (яғни, оған бір қосылады). Бұл регистрге дерек LD B командасымен енгізіледі, оған адрес регистрі ретінде C регистрі пайдаланылады. Ол бағдарламаның іске қосылуы кезінде тазартылады;

-       74169 микросхемасының негізінде құрылған C регистрі (1.4 суретті қара) арифметикалық және логикалық операцияларға қатысты екінші операндтың адрес регистрінің қызметін атқарады. Сәйкесті командалар орындалғаннан кейін С регистріндегі сан ұлғайтылады, бірақ оның бағытын (B регистрінен ерекше) өзгертуге болады, ол I түймесі арқылы қойылады және оның жағдайы (I) - Dcr/Inr көрсеткішінде көрсетіледі: I=0 кезінде тура бағытта (Increment), ал I=1 кезінде теріс бағытта (Decrement). Ондағы санды өзгермеген түрінде де қалдыруға болады, бұндай жағдай туралы жүйенің жұмыс режимдерін суреттеу кезінде айтылады. Бұл регистрге дерек LD C командасымен жүзеге асырылады.

Бағдарламаның іске қосылуы кезінде бұл регистр 1111 жағдайына қойылады (XOR элементтері арқылы). Кез келген бағдарламаның құрамында дерек тарату командаларының болатындығынан, бағдарламаның бірінші командасы B регистріне дерек енгізу командасы (LD B) болу керек.

C регистрінің сұлбасындағы  төрткірісті OR элементі регистрдің нөлдік жағдайын анықтауға арналған, ол арқылы айналымды операциялардың ұйымдастырылуы кезінде шартты ауысу жүзеге асырылады;

1.4 Сурет

-       74169 микросхемасының негізінде құрылған SP регистрі стек көрсеткішінің (Stack Pointer) қызметін атқарады, яғни PUSH және POP командалуы кезінде адрес регистрінің рөлінде болады:  ондағы адрес PUSH командасының орындалар алдында кемітіледі (Predecrement) және POP командасы орындалғаннан кейін ұлғайтылады (Postincrement). Бұл регистрге дерек LD SP командасымен жүзеге асырылады. Бағдарламаның іске қосылуы кезінде бұл регистр 1111 жағдайына қойылады;

-       74169 микросхемасының негізінде құрылған IP регистрі команда көрсеткішінің (Instuction Pointer) қызметін атқарады. Кезекті команданың коды жадыдан шығарылып, команда регистріне сақталғаннан кейін ондағы адрес ұлғайтылады. Бұл регистрге дерек LD IP командасымен жүзеге асырылады. Ондағы адрес, жүйенің кейбір альтернативті жұмыс режимдерінде анықталатын, шартты ауысу кезінде де өзгертіледі. Ол бағдарламаның іске қосылуы кезінде тазартылады.

Барлық регистрдің кірістері ішкі дерек желісіне, ал шығыстары (үш жағдайлы буферлік элементтер арқылы) атқаратын қызметіне сәйкесті дерек желісіне немесе адрес желісіне қосылған.

 

Арифметикалық-логикалық құрылғы (ALU, Arithmetic-Logic Unit) арифметикалық және логикалық операциялардың орындалуын жүзеге асырады. Оның құрамында сәйкесті операциялардың орындалуын жүзеге асырушы бөліктемелер (sum, not, and, or, xor) және операндтар мен орындалған операцияның нәтижесін уақытша сақтауға раналған буферлік регистрлер болады (1.5 суретті қара).

1.5 Сурет

Бірразрядты қосуыштар негізінде құрылған sum (summation) бөліктемесі нің құрамындағы (1.6, а суретті қара) com (complement) блогы арқылы алу операциясының орындалуы кезінде алындының қосымша коды қалыптастырылады (1.6, b суретті қара). Сонымен, sum блогын қосу операциясын да, алу операциясын да орындай алады. Операция түрі (S) - Sub/Add ауытырғышының жағдайымен анықталады: S=0 кезінде қосу (Addition), ал S=1 кезінде алу (Subtraction) операциясы орындалады.

D-триггерінің негізінде құрылған Tc бөліктемесі тасымалдың сақталуын және команда түріне (ADS немесе ACS) байланысты қосуышқа жіберілу/жіберілмеуін қамтамасыз етеді.

Сұлбаның соңғы бөлігіндегі логикалық элементтер деректің нақтылы разрядындағы бірлік битті іздеу қызметін атқаруға пайдаланылатын биттік операцияның жүзеге асырылуын қамтамасыз етеді. Берілген разрядтағы бірлік биттің табылуы айналымды операциялардың орындалуы кезіндегі ауыспаларды жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

74194 микросхемасының негізінде құрылған буферлік команда регистріне (IR) кезекті команданың коды жазылады да, ол онда команданың орындалу барысында сақталады.

a

b

1.6 Сурет

Команда дешифраторы (DC_16) кезекті команданың кодына сәйкесті орындаушы микробағдарламасын іске қосады, яғни осы команданың орындалуына қатысты құрылғыларға жіберілетін басқару сигналдарының қалыптастырылу жолын анықтайды.

 

Таймер (CLK) командалардың орындалуына қатысты құрылғыларға жіберілетін басқару сигналдарының уақыттық таралымын анықтайды.

 

Қиыстырмалы микробағдарламалы құрылғы (Combi, Combinational Circuit) кезекті команданың орындалуын қамтамасыз етуші кеңістіктік және уақыттық басқару сигналдарын қалыптастырады.

 

1.2 Деректер енгізу құрылғысы

Жүйенің жұмысына қажетті ақпаратты (команд кодтары мен деректер) жады жүйесіне енгізуге арналған енгізу құрылғысы (In) екі бөліктемеден тұрады (1.7 суретті қара):

-       түймелік құрылғы (0_F);

-       кодтау құрылғысы (CD).

Аталымдары оналтылық символдармен белгіленген түймелер негізінде құрылған түймелік құрылғы (0_F) түймелердің басылуы кезінде теріс импульстің қалыптастырылуын қамтамасыз етеді.

Мәртебелі шифраторлар негізінде құрылған кодтау құрылғысы (CD) басылған түймеге сәйкесті екілік кодын қалыптастырады.

1.7 Сурет

1.3 Жады жүйесі

Жады жүйесінің (Mem, Memory) негізгі құрылым бөліктемелері (1.8 суретті қара):

-       жады блоктары (mem, memory);

-       жадыны басқару блогы  (MCon, Memory Control);

-       адрес регистрі (Add_4);

-       буферлік элементтер.

1.8 Сурет

 

Құрылымы бірдей екі жады блогы (mem) команда кодтары мен деректердің бөлек сақталуын қамтамасыз етеді.

Жадыны басқару блогы  (MCon) енгізу құрылғысынан немесе микропроцессордан түсетін басқару сигналдарына байланысты екі жады блогының біреуінің (бағдарлама немесе дерек жадысының ) және оның жұмыс режимінің (енгізу, жазу, оқу) таңдалуын қамтамасыз етеді.

Екі жады блогына ортақ адрес регистрі (Add_4) жадының жандандырылған ұяшығының адресін ақпараттың жазылу немесе оқылу кезінде сақтауға арналған.

Үш жағдайлы буферлік элементтер (! және i) орындалушы командаға байланысты дерек жіберілімінің бағытын анықтайды.

1.4 Жүйенің жұмыс режимдері

Жүйе бірнеше режимде істей алады, олар режим таңдау блогындағы (Regime) түймелердің жағдайымен анықталады. Олардың жағдайы сәйкесті көрсеткіштерде суреттеледі (1.1 суретті қара). Осы режимдерді суреттелік.

 

Енгізу құрылғысынан жады жүйесіне ақпарат енгізу M=1 кезінде жүргізіледі. Егер бұл кезде P=1 болса, онда ақпарат бағдарлама жадысына (бағдарлама коды F тоқтату командасымен аяқталу керек), ал P=0 кезінде дерек жадысына енгізіледі. Жады құрамын тексеру Space түймесін қысқа уақытқа басып, жады ұяшығының адресін өзгерту арқылы жүргізіледі. P түймесінің жағдайы өзгертілгенде жады адресі тазартылады.

 

Бағдарламаны іске қосу M түймесін M=0 жағдайына ауыстыру арқылы жүзеге асырылады. Егер бұл кезде P=1 болса, онда арифметикалық және логикалық командалардың орындалуы кезінде C регистрінің жағдайы өзгертіледі (I мәніне сәйкесті), ал P=0 кезінде оның жағдайы өзгермеген жағдайда қалады.

 

S=0 кезінде ADS және ACS командалары арқылықосу операциялары, ал  S=1 – алу операциялары орындалады.

 

V=0 кезінде AND командасы арқылы екі операнд арасында қалыпты логикалық көбейту операциясы, ал V=1 кезінде деректің нақтылы разрядындағы бірлік битті табуға арналған биттік операция жүзеге асырылады. Бұл биттік операцияның орындалуы үшін аккумуляторға қажетті разрядында ғана бір тұрған санауыш енгізілу керек. Суреттелген биттік операция сыртқы құрылғыдан келетін сұраныс сигналын немесе іс жүзіндегі қолданба жүйелердегі құптау сигналын тануды елестетеді.

Жүйені суреттелген режимдердің біреуіне ауыстыру бағдарламаны іске қосу алдында жүргізіледі, бірақ оны бағдарламаның жұмысының барысында да жүзеге асыруға болады, бұл жүйенің бағдарламалық мүмкіндіктерін кеңейтеді. Мысалы, жұмыс барысында қосу операцияларын алу операцияларына өзгертуге болады. Сол сияқты, конъюнкцияны биттік операцияға ауыстыруға болады.

1.5 MP4M микропроцессорының командалары

MP4M микропроцессорының командалары мен олардың сипаттамалары 1.1 кестеде, ал жүйенің жұмыс режимдерінің қойылу тәртібі 1.2 кестеде келтірілген.

1.1 К е с т е – MP4M микропроцессорының командалары

Мн-ка

Код

Операция

Hex

V=0

P

S

V=1; I=1

LD B

0

B←[(C)];  C(C)+1

 

 

 

LD C

1

C←[(B)];  B(B)+1

 

 

 

LD IP

2

IP←[(B)]

 

 

 

LD SP

3

SP←[(B)]; B(B)+1

 

 

 

LD A

4

A←[(B)];  B(B)+1

 

 

 

ST

5

[(B)]←(A);B(B)+1

 

 

 

INR

6

A←(A)+1

 

 

 

NOT

7

A←

 

 

 

ADS

8

A←(A)±[(C)]; TC

P=1: C←var(I)

P=0: C = invar

S=1: SUB (–)

S=0:ADD,ADC (+)

Zc = 0:       IP←IP+1

ACS

9

A←(A)±[(C)±TC; TC

 

 

 

AND

A

A←(A)۸[(C)]

 

 

Zc۸Za=0:  IP←IP+1

OR

B

A←(A)۷[(C)]

 

 

 

XOR

C

A←(A)[(C)]

 

 

 

PUSH

D

SP←(SP)–1; (SP)]←(A)

 

 

 

POP

E

A←(SP)]; SP←(SP)+1

 

 

 

HLT

F

IP = invar

 

 

 

 

1.2 К е с т е – MP4M микропроцессорының жұмыс режимдерінің қойылуы

Кілттермен

көр

M/R = 1

M/R → 0: Running: A,B,IP ← 0; C,SP ← F

P=1:   C←var(I);               P=0:     C = invar

S = 0

P/D = 1:

MemPr←IN

P/D = 0:

MemD←IN

Addition         (+)

A ← (A) + [(C)]

S = 1

Subtraction     (–)

A ← (A) – [(C)]

I = 1

PostDecrement  C(C) –1

C←(C)–1; (C)=0: Zc ← 0

I = 0

PostIncrement   C(C) +1

C ← (C) + 1

V = 0

Logical Operation

A ← (A) {۸ / ۷ / } [(C)]

V = 1

Verifying of Byte

(A)=0010…bi = 1: Za ← 0

 

1.6 Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       компьютер;

-       Electronics Workbench Professional (C:\EWB5PRO) бағдарламасы;

-       BMPT(Bases of the Microprocessor Technology) бумасы;

-       MP4M.ewb файлы.


2 Зертханалық жұмыс. MP4M моделі

Жұмыс мақсаты:

-       микропроцессорлық жүйенің моделінің құрылымымен танысу;

-       МПЖ моделімен жұмыс істеу тәртібін игеру;

-       жіберілім командаларының әрекетін түсіну;

-       МПЖ-нің құрылым және істеу принциптерін игеру.

2.1 Жұмыс тапсырмасы

2.1.1 EWB5PRO бағдарламасын ашып, MP4M.ewb файлын таңда. Жүйенің (1.1 суретті қара) негізгі және ішкі блоктарын ашып және жүйе жөніндегі мәліметтерді оқу арқылы олардың құрылымымен, құралым бөліктемелерімен және жұмыс принциптерімен таныс.

2.1.2 EWB5PRO бағдарламасын  түймесімен жандандыр да, оның жағдайын жұмыс соңына дейін өзгертпе (жадыға жазылған ақпаратты жоғалтып алмас үшін).

2.1.3 M және P түймелерін M=1 және P=1 жағдайына қою арқылы жүйені бағдарлама енгізу режиміне дайындап, жадыға келесі бағдарламаның команда кодтарын енгіз.

 

Адрес

Командалар

Кодтар

Адрес

Командалар

Кодтар

0

LD B

0

5

POP

E

1

LD A

4

6

ST

5

2

LD SP

3

7

PUSH

D

3

LD C

1

8

PUSH

D

4

POP

E

9

HLT

F

 

2.1.4 P түймесін P=0 жағдайына ауыстыру арқылы жүйені дерек енгізу режиміне ауыстырып, жадыға деректер енгіз де (мысалы, нақтылы бір мәннен басталған сандар тізбесін), оларды жұмыс дәптеріне жазып ал.

2.1.5 Жады түрін P түймесімен ауыстыра отырып, жадыға енгізілген ақпараттың (бағдарлама мен деректердің) дұрыстығын Space түймесін қысқа уақытқа басу арқылы тексер.

2.1.6 Алдымен P түймесін P=1 жағдайына қойып, сосын M түймесін M=0 жағдайына ауыстыру арқылы бағдарламаны іске қос. Көрсеткіштердің жағдайын бақылай отырып, бағдарлама жұмысын тексер. Қажетті жағдайда бағдарлама жұмысын  түймесімен тоқтата тұруға немесе M түймесін екі рет басу арқылы бағдарлама жұмысын қайта бастауға болады.

2.1.7 Бағдарлама жұмысы тоқтатылғаннан кейін жүйені енгізу жүйесіне ауыстырып, дерек жадысын тексер. Ондағы өзгерістердің себебін анықта.

2.1.8 Бұрынғы деректерді қалпына келтіріп және деректер жадысының адресі F ұяшығынағы деректі өзгертіп, бағдарламаны қайтадан іске қос та, оның жұмысын тексер.

2.2 Тексерім сұрақтары

1.     Микропроцессорлық жүйенің моделінің және оның қызмет блоктарының құрылымын түсіндір.

2.     Микропроцессор мен оның құрама бөліктемелерінің ішкі құрылымын және қызметін түсіндір.

3.     Зерттелген бағдарламадағы дерек тарату командаларының әрекетін түсіндір.

 

3 Зертханалық жұмыс. Арифметикалық операциялар

Жұмыс мақсаты:

-       МПЖ моделімен жұмыс імтеу тәртібін игеру;

-       арифметикалық командалардың қосу операцияларын жүргізу кезіндегі әрекетін түсіну;

-       арифметикалық командалардың алу операцияларын жүргізу кезіндегі әрекетін түсіну.

3.1 Жұмыс тапсырмасы

3.2.1 EWB5PRO бағдарламасын ашып, онда MP4M.ewb файлын таңда да, EWB5PRO бағдарламасын  түймесімен жандандыр.

3.2.2 Жүйені бағдарлама енгізу режиміне дайындап (M=1, P=1), жадыға келесі қосу бағдарламасының команда кодтарын енгіз.

 

Адрес

Командалар

Кодтар

Адрес

Командалар

Кодтар

0

LD B

0

6

ADS

8

1

LD C

1

7

ADS

8

2

LD A

4

8

ACS

9

3

INR

6

9

ACS

9

4

INR

6

A

ACS

9

5

ADS

8

B

HLT

F

 

3.2.3 Жүйені дерек енгізу режиміне ауыстырып (M=1, P=0), жадыға нақтылы бір мәннен басталған сандар тізбесі түріндегі деректер енгіз де, оларды жұмыс дәптеріне жазып ал.

3.2.4 Space түймесімен жадыға енгізілген ақпараттың (бағдарлама мен деректердің) дұрыстығын тексер.

3.2.5 Енгізілген бағдарламаны іске қос (P=1, затем M=0). Көрсеткіштердің жағдайын бақылай отырып, бағдарлама жұмысын тексер. Қажетті жағдайда бағдарлама жұмысын  түймесімен тоқтат.

3.2.6 Бағдарлама жұмысы тоқтатылғаннан кейін Space түймесін қысқа уақытқа басу арқылы A1 регистріндегі санды анықта (оны бағдарламаның жұмыс барысында да тексеруге болады). Ондағы нәтижені түсіндір. Оған қиындық туса, онда M түймесін екі рет басу арқылы бағдарламаны қайтадан іске қосып, қосу операцияларының кезінде туатын тасымалдарды ұқыпты бақыла.

3.2.7 Жүйені бағдарлама енгізу режиміне ауыстырып, S түймесін S=1 жағдайына ауыстыр, нәтижесінде қосу бағдарламасы алу бағдарламасына айналады, яғни ADC және ACS командаларының орындалуы кезінде алу операциялары (тасымалды және тасымалсыз) орындалады.

3.2.8 Бағдарламаны іске қос (P=1, затем M=0). Көрсеткіштердің жағдайын бақылай отырып, бағдарлама жұмысын тексер. Қажетті жағдайда бағдарлама жұмысын  түймесімен тоқтат.

3.2.9 Арифметикалық операциялардың қосымша кодта орындалатынын ескере отырып, алу бағдарламасындағы барлық алу операцияларын қолмен есепте де, оны жүйеде алынған нәтижелермен салыстыр.

3.2 Тексерім сұрақтары

1.     Бағдарламада пайдаланылған қосу командаларының әрекетін түсіндір.

2.     ADS және ACS командаларының әрекеттерінің айырмашылығы қандай?

3.     Қандай жағдайда тасымалдар A1 регистрінде жиналады?

4.     Бағдарламада пайдаланылған алу командаларының әрекетін түсіндір.

 

4 Зертханалық жұмыс. Логикалық операциялар

Жұмыс мақсаты:

-       МПЖ моделімен жұмыс імтеу тәртібін игеру;

-       логикалық командалардың әрекетін түсіну;

-       деректердің нақтылы разрядындағы бірлік битті анықтау әдістемесін игеру.

4.1 Жұмыс тапсырмасы

4.1.1 EWB5PRO бағдарламасын ашып, онда MP4M.ewb файлын таңда да, EWB5PRO бағдарламасын жандандыр.

4.1.2 Жүйені бағдарлама енгізу режиміне дайындап, жадыға келесі бағдарламаның команда кодтарын енгіз.

 

Адрес

Командалар

Кодтар

Адрес

Командалар

Кодтар

0

LD B

0

6

XOR

C

1

LD C

1

7

LD A

4

2

LD A

4

8

AND

A

3

NOT

7

9

OR

B

4

AND

A

A

XOR

C

5

OR

B

B

HLT

F

 

4.1.3 Жүйені дерек енгізу режиміне ауыстырып, жадыға деректер енгіз де, оларды жұмыс дәптеріне жазып ал.

4.1.4 Енгізілген бағдарламаны іске қос (P=1, затем M=0). Көрсеткіштердің жағдайын бақылай отырып, бағдарлама жұмысын тексер. Қажетті жағдайда бағдарлама жұмысын тоқтат немесе оның жұмысын қайта қос.

4.1.5 Жүйені бағдарлама енгізу режиміне ауыстырып, V түймесін V=1 жағдайына ауыстыр да, жадыға төменде келтірілген деректің нақтылы разрядындағы бірлік битті анықтау бағдарламасын енгіз.

 

Адрес

Командалар

Кодтар

Адрес

Командалар

Кодтар

0

LD B

0

5

AND

A

1

LD C

1

6

AND

A

2

LD A

4

7

AND

A

3

AND

A

8

AND

A

4

AND

A

9

HLT

F

 

4.1.6 Жүйені дерек енгізу режиміне ауыстырып, адресі F ұяшыққа – 7 санын, адресі 8 ұяшыққа – 2 санын, ал қалған ұяшықтарға кез келген сандар енгіз. Бұл деректерді дәптерге жазып ал.

4.1.7 Енгізілген бағдарламаны іске қос. Көрсеткіштердің жағдайын бақылай отырып, бағдарлама жұмысын тексер. Екінші разрядында бір тұрған санның табылуы Bit көрсеткішінің жануымен хабарланады.

4.1.8 Жүйені дерек енгізу режиміне ауыстырып, адресі 8 ұяшыққа 4 жазып, бағдарламаны қайтадан іске қос та, бағдарлама жұмысын бақыла.

4.2 Тексерім сұрақтары

1.     Бағдарламада пайдаланылған логикалық командалардың әрекетін түсіндір. Сәйкесті операциялардың орындалу тәртібін мысалдармен түсіндір.

2.     Деректердің нақтылы разрядындағы бірді табу тәртібін мысалдармен түсіндір.

3.     Деректердің нақтылы разрядындағы нөлді қалай табуға болар еді?

 

5 Зертханалық жұмыс. Айналымды бағдарламалық құрылымдар

Жұмыс мақсаты:

-       МПЖ моделіндегі айналымды бағдарламалы құрылымдарды ұйымдастыру принциптерін игеру;

-       деректер жинамымен жұмыс істеу әдістемесін игеру;

-       қосылымын есептеу бағдарламасын түсіну;

-       бірнеше санның ішіндегі нақтылы разрядындағы бірлік биті бар санды табу әдістемесін игеру.

 

5.1 Жұмыс тапсырмасы

5.1.1 EWB5PRO бағдарламасын ашып, онда MP4M.ewb файлын таңда да, EWB5PRO бағдарламасын жандандыр.

5.1.2 Жүйені бағдарлама енгізу режиміне дайындап, жадыға N санның (бұл жағдайда N=5) қосындысын анықтауға арналған келесі бағдарламаның команда кодтары мен деректерді енгіз.

 

Адрес

Ком-лар

Кодтар

Адрес

Деректер

Адрес

Деректер

0

LD B

0

0

6

1

LD C

1

1

8

7

5

2

ADS

8

2

D

8

2

3

LD IP

2

3

A

4

HLT

F

4

9

 

 

 

 

 

5

B

F

7

 

5.1.3 Енгізілген бағдарламаны P=1, S=0, I=1 жағдайында іске қос. Бағдарлама тоқтатылғаннан кейін нәтижені кіші тетрадасы аккумуляторда (A регистрінде) болады, ал A1 регистріндегі үлкен тетрадасын Space түймесін тез басу арқылы анықтауға болады.

5.1.4 Адресі 1…5 ұяшықтардағы сандардың қосындысын қолмен есептеу арқылы анықтап, оны жүйеде алынған нәтижемен салыстыр.

5.1.5 Жүйені енгізу режиміне ауыстырып, жадыға адресі 1…5 арасында орналастырылған деректердің ішінен үшінші разрядында бір тұрған санды (бұл жағдайда адресі  2 ұяшықта орналасқан D санын) табу бағдарламасының команда кодтары мен деректерді енгіз.

 

Адрес

Ком-лар

Кодтар

Адрес

Деректер

Адрес

Деректер

0

LD B

0

0

6

1

LD C

1

1

8

7

5

2

LD A

4

2

D

8

4

3

AND

A

3

A

9

3

4

LD IP

2

4

9

5

HLT

F

5

B

F

7

 

5.1.6 Енгізілген бағдарламаны іске қос. Көрсеткіштердің жағдайын бақылай отырып, бағдарлама жұмысын тексер. Ізделген сан табылған кезде Bit көрсеткіші жанады да, бағдарлама жұмысын тоқтатады.

5.1.7 Жүйені енгізу режиміне ауыстырып, адресі 2 ұяшыққа 3 енгізіп, бағдарламаны қайта іске қос. Бұл жағдайда бағдарлама адресі 1…5 арасындағы барлық санды тексеріп, оның ішінен қажетті санды таба алмай, жұмысын тоқтатады.

 

5.2 Тексерім сұрақтары

1.     Оқу моделінде айналымды бағдарламалық құрылымдардың ұйымдастырылу принциптерін түсіндір.

2.     Дерек жинамдарымен жұмыс ұйымдастырылуының принциптерін түсіндір.

3.     Сандардың қосындысын есептеу бағдарламасының құрылымын түсіндір.

4.     Дерек жинамдарының ішіндегі нақтылы разрядында бір тұрған санды табу бағдарламасының құрылымын түсіндір.

 

Әдебиеттер тізімі

1.     Шанаев О.Т. Основы микропроцессорной техники. Методические указания к выполнению лабораторных работ  по первой части курса. – Алматы: АИЭС, 2003.

2.     Шанаев О.Т. Electronic Workbench моделдеу жүйесі / қазақ және орыс тілдерінде. – Алматы: АИЭС, 2003.

3.     Шанаев О.Т. Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар: Оқу құралы / Алматы: АЭжБИ, 2009.

4.     Шанаев О.Т. Микропроцессорлық жүйелер: Оқу құралы / Алматы: АЭжБИ, 2009.

5.     Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

6.     Токхайм Р. Микропроцессоры. Курс и упражнеия: Пер. с. англ. – М.: Мир, 1988.

7.     Уэйкерли Дж. Ф. Проектирование цифровых устройств: Пер. с. англ. – М.: Постмаркет, 2002.

8.     Хамахер К. И др. Организация ЭВМ. Пер. с. англ. – СПб.: Питер, 2003.

9.     Сугано Т. Дж., Уидмер Н. С. Цифровые системы. Теория и практика: Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2004.

  

Мазмұны 

Кіріспе  3

1 Қажетті мәліметтер мен әдістемелік ұсынылымдар  4

2 Зертханалық жұмыс. MP4M моделі 13

3 Зертханалық жұмыс. Арифметикалық операциялар  14

4 Зертханалық жұмыс. Логикалық операциялар  15

5 Зертханалық жұмыс. Айналымды бағдарламалық құрылымдар  16

Әдебиеттер тізімі 18

Жинақ жоспар 2011 ж., орны 205