Лабораторная работа №15: "Вычитание одинаковых по длине чисел" (Лекция №10)

1. МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
АВИАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
СИСТЕМНОЕ
ПРОГРАММИРОВАНИЕ
ЛЕКЦИЯ №10

2. Общие сведения об интерфейсе

Под
интерфейсом
понимают
совокупность
аппаратных,
программных
и
конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных
функциональных узлов микропроцессорных систем и направленных на обеспечение
их информационной, электрической и конструктивной совместимости. Интерфейс МС
представляет собой систему шин, вспомогательных узлов и алгоритмов, предназначенных
для организации обмена информацией между микропроцессором, ОЗУ и внешними по
отношению к ним узлами и устройствами (ВУ).
Как отмечалось выше, в систему шин входят шина данных (ШД), шина адресов (ША) и
шина управления (ШУ).
Для подключения к центральной части МС (к процессору и ОЗУ) внешних узлов и
организации обмена информацией между ними используются интерфейсные схемы. Они
позволяют:
- передавать на шину управления сигналы готовности ВУ к обмену данными с МС;
- осуществлять буферизацию шин и хранение данных, адресов и команд, что необходимо
для синхронизации обмена информацией;
- выбирать требуемое внешнее устройство при работе МС с несколькими ВУ и
дешифрировать их адреса, посылаемые микропроцессором;
- дешифрировать коды и инициировать выполнение команд при работе с такими внешними
устройствами, которые помимо передачи данных выполняют другие операции;
- осуществлять синхронизацию и формирование управляющих сигналов, необходимых для
правильной реализации любой из перечисленных выше функций;
- управлять процессом передачи данных и преобразовывать их форматы;
- выполнять другие функции, обусловленные спецификой интерфейсной схемы.

3. Состав системы

Для более глубокого понимания и доступного изложения принципов
функционирования
микропроцессорных
систем
рассмотрим
простейшую систему (устройство), содержащую помимо центрального
(8-разрядного) процессора следующие элементы (рисунок 1):
- буфер шины данных (БД) или двунаправленный шинный
формирователь (рисунок 2), на входы CSwT которого подаются
соответственно сигналы Подтверждения захвата (ПЗх) и Приема (Прм) с
выходов центрального процессора;
- буфер шины адреса (БА), на вход CS которого подается сигнал
Подтверждения захвата (ПЗх), а на вход Т - постоянное напряжение (Т=
1) для реализации режима односторонней передачи (рисунок 2);
- формирователь управляющих сигналов (ФУС), который включает в
себя регистр состояния совместно с логическими элементами (рисунок
3);
- память (ПЗУ, ОЗУ с селектором адреса СА) и устройства ввода-вывода
(УВВ), построенные по схеме на рисунке 1 (см. также рисунок 4);
- генератор тактовых импульсов (ГТИ), вырабатывающий две
последовательности тактовых импульсов Ф1 и Ф2;
- шины данных (ШД), адреса (ША) и управления (ШУ).

4. Состав системы

Рисунок 1 - Микропроцессорная система с 8-разрядным процессором

5. Состав системы

Рисунок 2 - Буферизация шин: схема элемента с тремя состояниями выхода
(я); обозначения повторителя и инвертора с тремя состояниями выхода (б,
в) схема шинного формирования (г)

6. Состав системы

Рисунок 3 - Формирователь управляющих сигналов

7. Состав системы

Рисунок 4 - Принцип организации обращения к памяти и внешним
устройствам

8. Основная память компьютера

В основной памяти компьютера хранятся программы, команды и данные, с
которыми наиболее интенсивно взаимодействует процессор. Для
повышения
быстродействия
основная
память
строится
на
полупроводниковой основе и изготавливается в виде интегральных
микросхем.
По функциональному назначению компьютерную память можно разделить
на две части:
- на память, непосредственно взаимодействующую с центральным
процессором при исполнении программы. Эта память строится на
полупроводниковой основе, ее часто называют основной или внутренней
памятью компьютера;
- на память, с которой процессор взаимодействует через контроллеры с
помощью специальных программ (драйверов). К ней относится внешняя
память, выполненная на магнитных и оптических накопителях. Эта память
предназначена для длительного хранения данных.
Полупроводниковую память можно представить как совокупность
отдельных подсистем компьютерной памяти, играющих важную роль в
функциональном отношении.

9. Оперативная память

В компьютере предусматривается память для хранения программного
обеспечения, содержащего пользовательские программы и подлежащие
обработке данные, с целью оперативного обмена информацией (командами и
данными) между процессором, внешней дисковой памятью и периферийными
подсистемами (ввод-вывод, графика, коммуникации и т.п.).
К характерным особенностям (чертам, свойствам) оперативной памяти следует
отнести:
- данные и программы в памяти сохраняются только при включенном
компьютере, т.е. она является временным хранилищем на один сеанс работы с
компьютером, или энергозависимой памятью. Поэтому перед выключением
компьютера необходимо сохранить выполненную работу на жестком диске или
другом запоминающем устройстве, способном хранить информацию постоянно;
- три режима работы, запись, хранение и считывание данных;
- высокие быстродействие и производительность, позволяющие поддерживать
скорость и вычислительную мощность современных процессоров;
- большой объем памяти (сотни мегабайт, единицы гигабайт), обеспечивающий
хранение современного программного обеспечения;
- использование емкостных элементов памяти, позволяющих получить
наивысшую плотность упаковки микросхем;
- для доступа к памяти выделяется адресное пространство, т.е. оперативная
память входит в состав основной памяти компьютера;
- высокая надежность хранения данных, так как ошибка даже в одном бите может
привести к неточным результатам, искажению или полной потере данных.

10. Оперативная память

Для обозначения памяти с перечисленными свойствами используют
следующие названия:
- оперативная память, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ),
а иногда и основная память. Отметим, что термин оперативная
память часто толкуется как способ представления адресов памяти на
установленных
микросхемах
(логическое
отображение)
или
расположение данных и команд по конкретным адресам памяти
системы (размещение);
- энергозависимая память, так как после выключения компьютера
данные теряются;
- память с произвольным доступом (Random Access Memory - RAM),
поскольку обеспечивается доступ к любым данным, хранящимся в
оперативной памяти, т.е. доступ не зависит от порядка расположения
данных в памяти.
Существует
много
разновидностей
оперативной
памяти,
отличающихся
способами
построения,
технологическими
и
конструктивными особенностями.

11. Постоянная память

В компьютере предусматривается память для постоянного хранения
программного
обеспечения,
содержащего
вспомогательные
подпрограммы базовой системы ввода-вывода (BIOS) и драйверы
для
тех
плат
(например,
для
видеоадаптера),
которые
активизируются на начальном этапе его запуска.
К характерным особенностям постоянной памяти следует отнести:
- два основных режима работы запоминающего устройства считывание и хранение данных. Так как данные постоянно хранятся в
памяти, такую намять часто называют постоянной памятью;
- запись данных в память (или программирование памяти)
осуществляется один раз на достаточно длительный промежуток
времени. Запись занимает больше времени, чем считывание, так как
требует подачи специальных команд записи и верификации
(проверки правильности заносимой информации);
- постоянная память является энергонезависимой памятью, т.е.
любые записанные в нес данные сохраняются при выключении
питания;
- для доступа к памяти выделяется часть адресного пространства,
т.е. постоянная память (как и оперативная) входит в состав основной
памяти компьютера.

12. Постоянная память

Память с перечисленными выше свойствами
имеет следующие названия:
- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
- память только для чтения (Read Only Memory —
ROM),
энергонезависимая
память
(Non-Volatile
Storage).
Существует много разновидностей постоянной
памяти (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash
Memory, FRAM и др.), отличающихся способами
построения и областями применения.

13. Лабораторная работа №15  

Лабораторная работа №15
Цель лабораторной работы
Вычитание одинаковых по длине чисел
Выполнить операцию
двухбайтных чисел
вычитания
двух
Данная программа выполняет операцию
D3A416–881D16=4A8716
(5418010–3484510= 1933510).

14. Лабораторная работа №15   

Лабораторная работа №15
Программа PRG вычитания двух чисел
Адрес
Код
Мнемоника
Комментарий
0000
3E
MVI A,27
Младший байт первого слагаемого заносится в
0001
A4
0002
D6
SUI 83
0003
1D
ADD E
0004
32
STA adr
0005
50
MOV D,B
0006
00
NOP
0007
3E
MVI A,21
0008
D3
аккумуляторA416 A
Аккумулятор –1D16В аккумулятор
Переместить байт из ячейки Bв ячейку Dс адресом 50
Старший байт первого слагаемого заносится в
аккумуляторD316 A
LXI H,d16
Третий байт команды
записывается в регистр
Hрегистровой пары,
второй байт – в регистр L
0009
DE
SBI 10
000А
88
-
000В
32
STAadr
Аккумулятор - 10
Переместить байт из
ячейки Bв ячейку Dс
000С
51
MOVD,C
000D
00
NOP
000E
76
HLT
адресом 50
остановка

15. Лабораторная работа №15  

Лабораторная работа №15
До выполнения

16. Лабораторная работа №15  

Лабораторная работа №15
После выполнения программы

17.

Спасибо за внимание!