2 (Б.Б.Михайлов, О.И.Елисеева, А.Б.Шведов - Исследование микропроцессора серии К1801)
Описание файла
Файл "2" внутри архива находится в папке "Б.Б.Михайлов, О.И.Елисеева, А.Б.Шведов - Исследование микропроцессора серии К1801". Документ из архива "Б.Б.Михайлов, О.И.Елисеева, А.Б.Шведов - Исследование микропроцессора серии К1801", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "элементы электронной и микропроцессорной техники" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "элементы электронной и микропроцессорной техники" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "2"
Текст из документа "2"
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени Н.Э.БАУМАНА
Кафедра РК-10
Б.Б.Михайлов, О.И.Елисеева, А.Б.Шведов
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №2
«Исследование микропроцессора серии К1801»
по курсу «Элементы электроники и микропроцессорной
техники РТС»
Москва 2006г.
1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРА К1801ВМ1
1.1. Основные технические характеристики.
1. Разрядность данных и адресов – 16 .
2. Типы используемых команд: безадресные, одноадресные и двухадресные.
3. Число регистров общего назначения – 8х16 р.
4. Количество каналов обмена информацией – 1.
5. Тип канала обмена информацией: совмещенный асинхронный (типа Q-шина).
6. Количество уровней запроса прерывания – 4.
7. Количество команд – 76.
8. Объем адресуемой памяти 64 Кбайта.
9. Тактовая частота от 100 кГц до 5 мГц.
10. Напряжение питания +5В +/-10%.
11. Время выполнения команд типа «регистр-регистр» – 1,6 мкс.
1.2. Структура микропроцессора.
Упрощенная структурная схема микропроцессора приведена на рис.1. Основными узлами процессора являются: арифметическо - логическое устройство (АЛУ), регистры общего назначения (РОНы), устройство управления (УУ) и регистр состояния процессора (РСП).
АЛУ предназначено для обработки информации. В нем выполняются все арифметические и логические операции, команды управления, изменения содержимого регистров и т.д. Перечень необходимых команд микропроцессора приведен в табл.3.
РОНы предназначены для хранения операндов и результатов вычисления. В процессорах серии К1801 имеется восемь 16р регистров (R0…R7).
Регистры общего назначения могут использоваться в качестве:
-
накопителя для хранения операнда или результата;
-
указателя адреса операнда;
-
указателя адреса, значение которого меняется при обращении к этому регистру (автоинкремент, автодекремент);
-
индексного регистра, содержимое которого прибавляется к индексному слову при вычислении адреса операнда.
Два регистра имеют специальное назначение:
-
регистр R6 используется в качестве аппаратно реализованного указателя стека;
-
регистр R7 выполняет функции счетчика команд (программного счетчика).
Устройство управления предназначено для обмена информацией с внешними устройствами. Оно формирует шину управления и сигналы синхронизации работы всего процессора.
Регистр состояния процессора содержит информацию о текущем состоянии процессора; значения четырех младших разрядов зависят от результата выполненной команды. Разряды регистра состояния имеют следующее назначение:
- С=1, если в результате выполнения команды был перенос из старшего разряда;
- V=1, если в результате выполнения команды произошло арифметическое переполнение;
- Z=1, если результат равен нулю;
- N=1, если получен отрицательный результат;
- Т – служебный разряд, который в основном используется для тестирования процессора;
- 7р – служит для запрета и разрешения прерывания работы процессора от внешних устройств.
1.3 Система команд микропроцессора
В микропроцессорах серии К1801 для представления адресов и данных используется двоично-восьмеричная система счисления. Шестнадцатиразрядное число представляется в виде пяти восьмеричных разрядов и одного (старшего) двоичного разряда. Значение каждого разряда (кроме старшего) меняется от 0 до 7 (рис.2), т.е. минимальное значение операнда или адреса равно 000000, максимальное – 177777.
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 09 | 08 | 07 | 06 | 05 | 04 | 03 | 02 | 01 | 00 |
| 0/1 | 0…7 | 0…7 | 0…7 | 0…7 | 0…7 | ||||||||||
Рис.2. Представление адресов и данных
В микропроцессорах серии К1801 используется три типа команд: безадресные, одноадресные и двухадресные. Безадресные команды содержат только код операции (выполняемую функцию). Одноадресные и двухадресные содержат: код операции, номер РОНа (или РОНов) и метод адресации.
К ячейкам памяти можно адресоваться как к байтам, так и к словам. . К регистрам тоже можно адресоваться как к байту, но только к младшему. А вот команды процессора всегда кратны двум байтам (слову).
Формат безадресной команды:
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 09 | 08 | 07 | 06 | 05 | 04 | 03 | 02 | 01 | 00 |
| Код команды | |||||||||||||||
Рис. 3
Формат одноадресной команды:
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 09 | 08 | 07 | 06 | 05 | 04 | 03 | 02 | 01 | 00 |
| Код команды | адресация | РОН | |||||||||||||
Рис. 4
Формат двухадресной команды (src-источник, dst-приемник):
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 09 | 08 | 07 | 06 | 05 | 04 | 03 | 02 | 01 | 00 |
| Код команды | адресация | РОН | адресация | РОН | |||||||||||
Рис.5
Разряды 00…02 определяют один из восьми РОНов, который используется в конкретной команде (с R0 по R7).
Разряды 03…05 определяют метод адресации следующим образом:
- ноль в третьем разряде соответствует прямой адресации, единица – косвенной;
- код 00 в пятом и четвертом разрядах соответствует регистровой адресации, 01 – автоинкрементной, 10 – автодекрементной, 11 – индексной.
В двухадресных командах назначение разрядов 06…11 соответствует назначению разрядов 00…05. Например, в команде ХХ3405 используется косвенная автоинкрементная адресация к регистру R4 и прямая адресация к регистру R5.
Методы адресации процессора 1801 представлены в таблице 1.
Таблица 1
Методы адресации процессора 1801
| Код адресации | Название | Описание | Двухадресн. командa | Одноадресн. командa |
| 000 | Регистровый | Операнд находится в регистре | mov R0,R4 | INC R0 |
| 010 (28) | Автоинкрементный | В регистре находится адрес операнда, после выполнения регистр увеличивается на 1(байтовая операция) или на 2(словная операция) | mov R0,(R4)+ | INC(R0)+ |
| 100 (48) | Автодекрементный | То же, но регистр уменьшается ДО выполнения команды | mov R0,-(R4) | INC-(R0) |
| 110 (68) | Индексный | Адресом операнда является сумма регистра и следующего за командой слова | mov R0, 10(R4) | CLR200(R3) |
| 001 | Косвенно- регистровый | Адрес операнда в регистре | mov R0,(R4) | CLR@(R3) |
| 011 (38) | Косвенно- автоинкрементный | В регистре находится адрес адреса (!), после выполнения команды регистр инкрементируется также, как при автоинкрементной адресации | mov R0,@(R4)+ | INC@(R0)+ |
| 101 (58) | Косвенно- автодекрементный | Содержимое выбранного РОН уменьшается на 2, а затем используется как косвенный адрес, т. е. адрес ячейки, в которой находится адрес операнда | mov R0,@-(R4) | INC@-(R0) |
| 111 (78) | Косвенная индексация | Адресом адреса операнда является сумма содержимого регистра и следующего за командой слова | mov R0,@10(R4) | CLR @200(R3) |
| Следующие режимы адресации можно выделить как специальные, поскольку в качестве регистра в них используется R7 (PC), указывающий на адрес инструкции, подлежащей исполнению. | ||||
| (278) | Непосредственная | Операнд следует за словом инструкции. По сути, это автоинкрементная адресация с иcпользованием PC | mov #1,R0 | |
| 011 111 (378) | Абсолютная | Слово, следующее за словом команды, является абсолютным адресом операнда | mov R0,@#1000 | INC@#4000 |
| 110 111 (678) | Относительная | Адресом операнда является сумма PC и смещения в следующем за командой слове. Код получается перемещаемый! | mov R0,ADRES | CLR200 |
| 111 111 (778) | Относительно- косвенная | Адрес адреса операнда вычисляется как сумма PC и следующего за командой слова | mov R0,@ADRES | CLR@200 |
010 111Список команд центрального процессора серии К1801 приведен в табл.3. Часть команд может выполнять операции как с 16 р словами, так и с отдельными байтами. В последнем случае эти команды имеют обозначение (В) после основного имени. Для задания этих команд при выполнении байтовых операций в старший (15) разряд команды записывается единица, а при работе со словами – ноль. В табл.3 этот разряд обозначен *. Например, команда инвертирования слова имеет код 0051DD, а команда инвертирования младшего байта – код 1051DD, соответственно.
Дополнительно в табл.3 использованы следующие обозначения:
R – регистр общего назначения:
SS – поле адресации источника;
DD – поле адресации приемника результата;
В приложении 1 показаны последовательности операций выполнения команды при использовании разных методов адресации. При регистровом методе адресации операнд должен находится в выбранном регистре. Следовательно, любой из восьми РОНов может быть использован как накопитель.
