Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 4. Микрокомпьютеры (1987)

Й Янсен К~~О цифрОсоОй электроники В 4-х томах Том 4 Микрокомпьютеры Перевод с голландского канд. фив.-мат. наук В. И. ИЛЮШЕНКО под редакцией д-ра техн. наук И. О. АТОВМЯНА 9 Москва еМирэ 19В7 А1тгако 17/02/2032 Янсен И. Я65 Курс цифровой электроники: В 4-х т. Т.

4. Микрокомпьютеры. Пер. с голланд. — М.: Мир, 198?. — 406 с,, нл. Курс создан крупным голламдским специалистом в областм минросхемотехваки. В томе 4 изложены прияципы построения микроЭВМ на базе современных мнкропроцеесоров. Описана структура отладонного комплекса и рассмотрены вопроси организапии ввода и вывода информации. Большое внимание уделено составлению программ на языке Бейсик, Для специалистов в области алектроники и вы«ислительной техники, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

2403000000-438 Я поди. Нзд. 041(01)-87 ББК 32.83 Редакция литеротурвг яо информатике и робототекнике ББК 32.85 Я65 УДК 621.38 © 1983 К1птеег Тесйпмсйе Вое1геп В. у.— ггеуеп1ег © перевод вй русский язык, «Мвр», 1987 ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА В последнее время микропроцессорные средства вычислительной техники стали широко применяться в приборах бытовой техники, в различных контрольно-измерительных устройствах, системах управления и т.д. Это связано с тем, что они обладают функциональной гибкостью, высокой надежностью, удобны при проектировании, способны реализовать сложные алгоритмы. Иа базе микропроцессоров разработаны вычяслительные машины нового класса, предназначенные для широкого использования.

В связи с этим компьютерная грамотность становится обязательной для любого специалиста. Использование микропроцессорных средств привело к существенному изменению процесса разработки вычислительной и управляющей аппаратуры. Главное внимание стало уделяться вопросам выбора структуры системы, организации подсистем ввода-вывода, создания программного обеспечения, отладки и тестирования разрабатываемой системы. Все эти вопросы в разной степени детализации нашли отражение в предлагаемом вниманию читателя четвертом томе курса по цифровой электронике.

Особенностью этой книги является то, что принципы построения и программирования микроЭВМ на базе микропроцессоров излагаются на уровне, доступном для ширикого круга читателей. При этом автор прибегает к наглядным аналогиям. Современные вычислительные системы представляют собой системы «человек — машина», при проектировании которых задача рационального распределения функций между человеком и машиной является одной из главных. Такая задача иллюстрируется в книге примером автоматизации управленческой деятельности. Принципы работы и архитектура микропроцессора рассматриваются на гримере микропроцессора 8085А фирмы 1п1е1, являющегося улучшенным вариантом широко распространенного микропроцессора 8080А (отечественный аналог КР580ИК80). Подробное описание набора команд 8085А, иллюстрируемое многочисленными примерами программ, позволит читателю детально познакомиться с особенностями програллмирования работы микропроцессоров.

Разработка и отладка программного обеспечения является трудоемким этапом проектирования микропроцессорных систем, требующим больших затрат времени и средств. Существенное расширение области применения микропроцессоряых систем, необходимость автоматизации разработки программного обеспечения привели к использованию разных по возможностям систем отладки программного обеспечения на базе микроЭВМ вЂ” аппаратно-программных комплексов проектировання. Специалистам, занимающимся вопросами проектирования микропроцессорных систем, приходится использовать либо промышленные образцы отладочных комплексов, либо простые комплексы собствен. ного изготовления. Подробное описание такого комплекса на базе микропроцессора 8085А, с которым можно познакомиться в данной книге, несомненно, представляет интерес для разработчиков микропроцессорных систем. Предисловие редактора перевода Построение подсистемы ввода-вывода представляет собой другую не менее сложную проблему проектирования микропроцессорных систем.

Подробное описание портов ввода-вывода, структур и режимов работы универсальных программируемых интерфейсов 8255А и 825!А фирмы 1и!е! (отечественные аналоги КР80ВВ55 и КР5808ВВ51 соответственно), примеры их применения, а также управляющих программ, обеспечивающих работу этих интерфейсов с внешними устройствами, несомненно, помогут читателю понять организацию ввода-вывода. Отдельная глава посвящена одной из версий Бейсика — простейшего диалогового языка, нашедшего широкое применение в микроЭВМ.

Подробное описание операторов и команд языка, сопровождаемое значительным количеством примеров, позволяет рекомендовать эту главу в качестве руководства при изучении языка Бейсик. Высокий методический уровень и простая форма изложения сложных вопросов теории и применения микропроцессоров, а также многочисленные практические примеры позволяют надеяться, что предлагаемая книга будет полезна не только для студентов, изучающих микропроцессорные средства, ио и для инженеров и научных работников, интересующихся вопросами цифровой электроники и вычислительной техники, И.

О. Атовмяв ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА В предыдущих томах большое внимание уделялось комбинационной логике, т. е. сложным логическим схемам, состоящим из элементов, реализующих простые функции. Некоторые сложные схемы поставляются в виде ИС. Такие устройства, как селекторные каналы, шифраторы, дешифраторы, регистры и т. д., можно использовать для создания схем, реализующих еще более сложные функции. Отличительной особенностью комбинационной логики является то, что реализуемая функция определяется межэлементными соединениями (связямн). При этом монтажная схема соединений служит своеобразным эквивалентом ЗУ и полностью задает режим обработки данных. Изменение какой-либо функции сводится к изменению монтажной схемы. В связи с этим возникает вопрос, а нельзя ли создать такую монтажнуюсхему, которая обеспечивала бы коммутацию межэлементных соединений, т. е.

чтобы в один момент времени схема реализовала функцию 1(х), а в другой — 1(у). В данный момент времени определенная схема не может реализовать одновременно две или большее число разных функций. Как известно, данные обычно обрабатываются последовательно. При этом центральный процессор, который в принципе может реализовать много функций, выполняет различные операции. Блоки обработки данных вводятся в действие с помощью устройства управления.

Команды, находящиеся в ЗУ, определяют вид обработки на данном шаге. Используя последовательный способ обработки данных, можно выполнить самые сложные операции с помощью одних и тех же простых цифровых схем. Если центральный процессор выполняет и арифметические операции, на его основе может быть создана вычислительная система, которую мы называем ЭВМ (компьютером). Обработка данных на ЭВМ осуществляется с помощью программ, состоящих из последовательности команд.

В четвертом томе рассмотрены основные аспекты как аппаратного, так и программного обеспечения ЭВМ, в том числе вопросы ввода и вывода данных. В последней главе описаны 16-разрядные микропроцессоры, которые в 80-х годах получили широкое распространение наряду с 8-разрядными микропроцессорами. Я выражаю искреннюю благодарность всем, кто содействовал мне в написании четвертого тома.

Хааерсвуде, весна !983 г. гт. Янсен Глава 1 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ЕЕ Введение Понятие «система» в этой книге используется применительно к сложным цифровым схемам. Такой системой является, например, ЭВМ. Под системным анализом можно понимать детальный анализ компьютерной системы, однако, обычно используя этот термин, имеют в виду нечто другое. На языке специалистов по автоматике системный анализ организационно-производственной системы (существующей или проектируемой) означает анализ с целью выяснения возможности ее автоматизации. В настоящей главе проводится системный анализ организационно-производственных и компьютерных систем. Здесь, в частности, показывается, как цифровые системы применяются при обработке административно-управленческой информации, Кроме того, уделяется внимание тем общим аспектам, на которых основана работа ЭВМ как системы.