ИЗУЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ МИКРОЭВМ УМК

Лабораторная работа 1

ИЗУЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ МИКРОЭВМ (УМК)

 

Часть 1

Цель работы: изучить структуру учебной микро ЭВМ, конструкции отдельных узлов, назначения органов управления.

СОСТАВ И КОНСТРУКЦИЯ УЧЕБНОЙ МИКРОЭВМ

Микро ЭВМ является основной составной частью и управляет работой всей учебной микро ЭВМ. Все обращения к памяти, операции ввода/вывода, вычисления… Пульт оператора предназначен для взаимодействия оператора с микро ЭВМ. Блок питания обеспечивает постоянными стабилизированными напряжениями микро ЭВМ, а также макетный ТЭЗ М1.

Рис 1.1

Выполнение программ может быть остановлено нажатием управляющей кнопки “ПР”.

При этом состояние всех регистров ЦП сохраняется в ОЗУ, откуда они опять могут быть загружены в ЦП и выполнение программы продолжается, начиная с точки останова.

Конструктивно микро ЭВМ выполнена, в виде ТЭЗ ПЦ, пульт оператора — в виде ТЭЗ ПИН, платы ПИ и платы ПК.

Таблица 1.1

Состояние ОУ	Разряды регистра состояния ЦП
D0 INTA	D1 WO	D2 STACK	D3 HLTA	D4 OUT	D5 MI	D6 INP	D7 MEMR
Выбор команды
Чтение памяти
Запись в память
Чтение стека
Запись в стек
Ввод
Вывод
Прерывание
Останов
Прерывание
В останове

 

ОПИСАНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ УЗЛОВ УЧЕБНОЙ МИКРОЭВМ

ТЭЗ ПЦ

Схема соединения учебной микро ЭВМ представлена на рис 1.2.

ТЭЗ ПЦ (рис. 1.3) состоит из функциональных устройств:

· центрального процессора (CPU) — D3;

· схемы фиксации слова состояния (RG) — D4;

· формирователя управляющих сигналов (логика управления);

· двунаправленного буфера данных (BF) — D2;

· буфера адреса (RG) — D15;

· дешифратора адресного пространства памяти (DC) — D5;

· постоянного запоминающего устройства (ПЗУ1, ПЗУ2) — D27, D30;

· операционного запоминающего устройства (ОЗУ) — D28;

· схемы пошагового выполнения программ;

· генератора синхронизации — D9.

ЦП выполняет арифметические и логические операции над данными, поступающими либо из памяти, либо из устройств ввода/вывода. Повторители, необходимы для уменьшения нагрузки на выходы микропроцессора.

Рис 1.2

рис 1.3

 

Помимо последовательности тактовых импульсов Ф1 и Ф2, поступающих на соответствующие входы микропроцессора, генератор тактовых импульсов D9 вырабатывает также сигналы RESET/ и READY, в зависимости от входных сигналов RESIN/ и READY, приходящих от пульта оператора, и сигнал ST.STB/ для фиксации слова состояния в регистре состояния D4.

Формирователь управляющих сигналов в зависимости от кода, записанного в регистре состояния, вырабатывает сигналы 10RC/, 10WC/, MRDC/MWTC.

Двунаправленный буфер данных служит для передачи байта данных с входов/выходов микропроцессора на шину данных (D0…D7) и в обратном направлении. Большую часть времени буфер данных осуществляет передачу информации от микропроцессора на шину данных и переключается в обратном направлении при появлении сигнала DBIN.

Буфер адреса служит для уменьшения нагрузки на адресные выходы микропроцессора.

Дешифратор адреса вырабатывает сигналы, свидетельствующие о том, что в данном машинном цикле идет обращение к памяти по адресам 0H … 3FFH, 400H … 7FFH, 800H … BFFH.

В ПЗУ хранятся не изменяющиеся программы и данные. 1 Кбайт ПЗУ занимает программа “Монитор” и имеет адреса с 0Н … 3FFН. Еще 1 КБайт ПЗУ, имеющий адреса с 400Н по 7FFН, зарезервирован за пользователем.

ОЗУ используется для хранения изменяющихся программ и данных. ОЗУ занимает адреса с 800Н по BFFН и имеет емкость 1 КБайт.

Схема пошагового выполнения программы переводит ЦП в состояние “Ожидание” либо в каждом рабочем цикле, либо при чтении первого байта команды. Вызов пошагового режима выполнения осуществляется переключателем “РБ/ШГ” в состояние “ШГ”. Выбор величины шага осуществляется переключателем “КМ/ЦК”.

ТЭЗ ПИН

ТЭЗ ПИН состоит из следующих функциональных узлов (рис 1.3):

· БИС параллельного интерфейса (PPI) — D10;

· двунаправленного буфера данных (BF) — D11;

· схемы усиления сигналов индикации;

· схемы управления шестиразрядным дисплеем;

· триггеров управляющих кнопок (ТТ).

Плата ПИ

Плата ПИ состоит из следующих узлов (рис.1.2):

· клавиатуры;

· светодиодов;

· шестиразрядного дисплея.

Плата ПК

· кнопок “СБ”, “ПР” и “ШГ”; · переключателей “РБ/ШГ”, “КМ/ЦК”. Посредством БИС параллельного интерфейса микроЭВМ управляет динамической индикацией информации на шестиразрядном…

Устройство блока питания (БП)

Напряжение сети подается через предохранитель на трансформатор. Пониженное напряжение выпрямляется двухполупериодными выпрямителями и поступает на сглаживающие емкостные фильтры и стабилизаторы напряжения.

Стабилизаторы напряжения выполнены по схеме линейного стабилизатора и последовательным включением регулирующего транзистора с нагрузкой; предусмотрена регулировка выходного напряжения, имеется защита от перегрузки.

Подготовка изделия к работе

3.1. Установите кнопку “~” в отжатое состояние.

3.2. Подключите изделие к сети переменного тока 220В ± 22В частотой 50Гц ± 1Гц.

3.3. Переключатель “РБ/ШГ” установите в состояние “РБ”.

3.4. Включите УМК, нажав кнопку “~”.

3.5. Нажмите управляющую кнопку “СБ”. При этом в крайней левой позиции дисплея должен появиться знак “_”, после чего изделие готово к работе.

Порядок выполнения работы

4.1. Изучить структуру и принцип действия УМК.

4.2. Определить расположение органов управления и индикации на лицевой панели учебной микроЭВМ.

4.3. Осуществить включение установки.

4.4. Составить отчет о проделанной работе, в котором привести структурную схему микроЭВМ (плата ПЦ), описать ее работу.

Содержание отчета

5.1. Структурная схема УМК.

5.2. Описание функционирования основных узлов.

5.3. Описание управляющих клавиш и их функций.

5.4. Схема распределения адресного пространства УМК.

5.5. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Как осуществить включение учебной установки?

2. Что такое пошаговое выполнение программы?

3. Какие виды состояния ЦП отражаются в регистре состояния?

4. Какой объем памяти ПЗУ имеет УМК?

 

Часть2

ИЗУЧЕНИЕ КОМАНД СИСТЕМНОЙ ПРОГРАММЫ

«МОНИТОР»

Цель работы: Изучить команды системы “Монитор” и особенности их использования.

Назначение программы

Для выполнения той или иной функции оператор должен ввести с клавиатуры встроенного дисплея соответствующую директиву и необходимые параметры.… Вся вводимая информация представляется в шестнадцатеричном коде.

Описание клавиатуры и индикации

Директивные клавиши служат для вызова директив и имеют следующие обозначения: “П” — чтение и изменение содержимого памяти; “РГ” — чтение и изменение регистров микропроцессора;

Индикация и изменение содержимого памяти

«П» Х1 Х2 Х3 Х4 «__» D1 «__» D2 . . . DN «ВП», где Х1, Х2, Х3 и Х4 — адрес ячейки памяти, задается с помощью информационных… Нажмите клавишу «__», после чего на дисплее высвечивается следующий адрес ячейки памяти и ее содержимое в виде…

Индикация и изменение содержимого регистров

А — регистр А (8 бит) B — регистр B (8 бит) C — регистр C (8 бит)

Передача управления программе пользователя

«СТ» АДРЕС1 «__» АДРЕС2 «__» АДРЕС3 «ВП», где АДРЕС 1 — начальный адрес программы, АДРЕС 2 и АДРЕС 3 — адреса выполнения… Производится передача управления программе по АДРЕСУ1. АДРЕСА 2 и 3 воспринимаются как адреса, до которых должна…

Определение контрольной суммы массива памяти

Нажмите последовательно следующие клавиши:

“ПМ” АДРЕС1 “__” АДРЕС2 “ВП”,

где адрес 1 и АДРЕС 2 соответственно начальный и конечный адреса массива памяти.

Контрольная сумма массива представляет собой сумму содержимого всех ячеек массива по модулю 256 без учета переполнения. После выполнения директивы на экране дисплея индицируется контрольная сумма массива.

Заполнение массива памяти константой

Нажмите последовательно следующие клавиши:

“ЗК” АДРЕС1 “__” АДРЕС2 “__” D “ВП”,

где адрес 1 и АДРЕС 2 соответственно начальный и конечный адреса массива памяти, D — байт данных, подлежащий занесению в память.

Подпрограмма директивы заполняет массив памяти данными с адреса 1 по адрес 2 включительно. Попытка заполнить информацией последние 54 ячейки ОЗУ приводит к разрушению стека монитора.

Перемещение массива памяти в адресном пространстве

Нажмите последовательно следующие клавиши:

“ПМ” АДРЕС 1 “__” АДРЕС 2 “__” АДРЕС 3 “ВП”,

где адрес 1 и АДРЕС 2 соответственно начальный и конечный адреса массива памяти, АДРЕС 3 — начальный адрес массива размещения.

Массив памяти, ограниченный адресами А1 и А2 включительно, переписывается в область памяти, начиная с АДРЕСА 3. Массивы перемещения и назначения не должны перекрываться, в противном случае происходит утеря информации.

Прерывание выполнения программы пользователя

Регистры сохраняются в стеке пользователя, а в случае отсутствия такового — в стеке монитора. На дисплее индицируется содержимое счетчика команд,… После этого пользователь может вызвать выполнение любой из существующих… При попытке прервать выполнение программы “Монитор” на дисплее индицируется знак “?”.

Пошаговое выполнение программы

Для вызова пошагового режима: установите переключатель “РБ/ШГ” в состояние “ШГ”, при этом происходит подключение световой индикации;

Порядок выполнения работы

4.1. Определить на пульте управления расположение и назначение клавиатуры и индикации.

4.2. Осуществить включение установки.

4.3. Поочередно выполнить все команды.

4.4. Составить отчет о проделанной работе.

Содержание отчета

5.1. Описание клавиатуры и системы команд.

5.2. Алгоритм выполнения команд “Монитор”.

5.3. Примеры задач для проверки работы УМК при выполнении команд “Монитор”

5.4. Выводы

Контрольные вопросы

1. Назовите функции каждой клавиши управления на клавиатуре.

2. Перечислите все команды монитора.

3. Опишите формат каждой команды монитора.