Двоично-десятичный код. Назначение, перевод в ДДК. Алгоритм сложения чисел в ДДК

Для представления информации в десятичной системе счисления и выполнения операций над десятичными числами в цифровых устройствах используется двоично-десятичное кодирование, при котором каждая десятичная цифра представляется группой двоичных цифр. Число битов в таких группах строго фиксируется (их должно быть не менее четырех) с сохранением всех левых нулевых разрядов. В практике используется несколько разновидностей двоично-десятичных кодов (табл. 21.1), сохраняющих свое значение благодаря полезным специфическим особенностям.

Таблица 21.1

Операции над десятичными числами выполняются с помощью несколько дополненной двоичной арифметики. Так, при сложении двух чисел в коде прямого замещения 8421 необходимо добавить корректирующее слагаемое 6 0110а к каждой тетраде, в которой в процессе суммирования получена недопустимая цифра (1010, 1011, 1100, 1101, 1110) или возник перенос в следующую тетраду. Например:

При вычитании чисел в коде 8421 коррекция сводится к вычитанию 6, из каждой тетрады разности, которая потребовала заем. Например:

22. Устройство управления в структуре микропроцессора. Назначение. Характеристики.

Компьютер условно можно разделить на два основных блока: операционный и управляющий. Для реализации любой команды необходимо на соответствующие управляющие входы любого устройства компьютера подать определенным образом распределенную во времени последовательность управляющих сигналов. Часть цифрового вычислительного устройства, предназначенная для выработки этой последовательности, называется устройством управления.

Любое действие, выполняемое в операционном блоке, описывается некоторой микропрограммой и реализуется за один или несколько тактов. Элементарная функциональная операция, выполняемая за один тактовый интервал и приводимая в действие управляющим сигналом, называется микрооперацией. Например, в спроектированном АЛУ для умножения чисел в первом такте выполняются следующие микрооперации: TX=0, TY=0, RGX=|X|, RGY=|Y|, RGZ=0. Совокупность микроопераций, выполняемых в одном такте, называется микрокомандой (МК). Если все такты должны иметь одну и ту же длину, а именно это имеет место при работе компьютера, то она устанавливается по самой продолжительной микрооперации. Микрокоманды, предназначенные для выполнения некоторой функционально законченной последовательности действий, образуют микропрограмму. Например, микропрограмму образует набор микрокоманд для выполнения команды умножения.

Устройство управления предназначено для выработки управляющих сигналов, под воздействием которых происходит преобразование информации в арифметико-логическом устройстве, а также операции по записи и чтению информации в/из запоминающего устройства.

Устройства управления делятся на:

· УУ с жесткой, или схемной логикой и

· УУ с программируемой логикой (микропрограммные УУ).

В устройствах управления первого типа для каждой команды, задаваемой кодом операции, строится набор комбинационных схем, которые в нужных тактах вырабатывают необходимые управляющие сигналы.

В микропрограммных УУ каждой команде ставится в соответствие совокупность хранимых в специальной памяти слов - микрокоманд. Каждая из микрокоманд содержит информацию о микрооперациях, подлежащих выполнению в данном такте, и указание, какое слово должно быть выбрано из памяти в следующем такте.

Схемное устройство управления

Устройство управления схемного типа (рис. 4.1) состоит из:

· датчика сигналов, вырабатывающего последовательность импульсов, равномерно распределенную во времени по своим шинам (рис. 4.2) (n - общее количество управляющих сигналов, необходимых для выполнения любой операции; m - количество тактов, за которое выполняется самая длинная операция);

· блока управления операциями, осуществляющего выработку управляющих сигналов, то есть коммутацию сигналов, поступающих с ДС, в соответствующем такте на нужную управляющую шину;

· дешифратора кода операций, который дешифрирует код операции команды, присутствующей в данный момент в регистре команд, и возбуждает одну шину, соответствующую данной операции; этот сигнал используется блоком управления операциями для выработки нужной последовательности управляющих сигналов.

Рис. 4.1. Функциональная схема схемного устройства управления

Рис. 4.2. Временная диаграмма работы датчика сигналов

Датчик сигналов обычно реализуется на основе счетчика с дешифратором или на сдвиговом регистре.

Датчик сигналов на основе счетчика с дешифратором

Реализация датчика сигналов на основе счетчика с дешифратором представлена на рис. 4.3. По заднему фронту каждого тактового импульса, поступающего на устройство управления с системного генератора импульсов, счетчик увеличивает свое состояние; выходы счетчика соединены со входами дешифратора, выходы которого и являются выходами датчика сигналов (рис. 4.4).

Рис. 4.3. Схема датчика сигналов на основе счетчика с дешифратором

Рис. 4.4. Временная диаграмма работы датчика сигналов на основе счетчика с дешифратором

Датчик сигналов на сдвиговом регистре

Проектирование датчика сигналов на сдвиговом регистре требует лишь его "закольцовывания", то есть соединения выхода последнего разряда с входом, через который в регистр заносится информация при сдвиге, и первоначальной установки (рис. 4.5). В начальном состоянии регистр содержит "1" только в разряде 0. Входы параллельной загрузки регистра для его начальной установки и соответствующий этой операции управляющий вход регистра на схеме не показаны.

Рис. 4.5. Схема датчика сигналов на основе регистра сдвига

Временная диаграмма работы этой схемы приведена на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Временная диаграмма работы датчика сигналов на основе регистра сдвига

Наиболее сложной частью схемного устройства управления является блок управления операциями. Он представляет собой нерегулярную схему, структура которой определяется системой команд и составом оборудования процессора. Такое УУ может быть реализовано в виде специализированной интегральной схемы.

Структурная схема микропрограммного устройства управления

Микропрограммное устройство управления представлено на рис. 4.7. Преобразователь адреса микрокоманды преобразует код операции команды, присутствующей в данный момент в регистре команд, в начальный адрес микропрограммы, реализующей данную операцию, а также определяет адрес следующей микрокоманды выполняемой микропрограммы по значению адресной части текущей микрокоманды.

Рис. 4.7. Функциональная схема микропрограммного устройства управления (УСi - управляющие сигналы, вырабатываемые устройством управления)

На таблице 4.1 приведен пример микропрограммы для выполнения операции умножения чисел в дополнительном коде. Предполагается, что начальный адрес микропрограммы равен 300, количество разрядов множителя равно 2, а адресная часть микрокоманды содержит адрес микрокоманды, которая должна быть выбрана в следующем такте. В последней микрокоманде в регистр команд загрузится очередная команда, код операции которой определит начальный адрес очередной микропрограммы. В реальных микропрограммных устройствах управления формирование адреса следующей микрокоманды проводится более сложным образом, учитывающим возможности ветвлений и циклического повторения отдельных фрагментов микропрограмм.

Из анализа структуры и принципов работы схемного и микропрограммного устройств управления видно, что УУ первого типа имеют сложную нерегулярную структуру, которая требует специальной разработки для каждой системы команд и должна практически полностью перерабатываться при любых модификациях системы команд. В то же время оно имеет достаточно высокое быстродействие, определяемое быстродействием используемого элементного базиса.

Устройство управления, реализованное по микропрограммному принципу, может легко настраиваться на возможные изменения в операционной части ЭВМ. При этом настройка во многом сводится лишь к замене микропрограммной памяти. Однако УУ этого типа обладают худшими временными показателями по сравнению с устройствами управления на жесткой логике.

Устройство управления – выполняет функции управления всеми процессами внутри МП, так и вне его в соответствии с алгоритмом реализуемом МП. Управление отдельной операцией происходит в соответствии с текущем кодом команды, при этом после выполнения предыдущей команды УУ инициирует обращение к памяти, через счетчик команд, за кодом следующей операции. Первое чтение памяти подразумевает, что извлекается именно код команды -> считанная информация загружается в регистр команд. Содержимое РК дешифрируется и определяется последовательность действий МП на микрокомандном уровне для реализации кода операции.

Принцип реализации устройства управления – это программная реализация на МПЗУ. В МПЗУ на уровне отдельных под алгоритмов реализованы микропрограммы реализации команд (реализация отдельных МЦ).

УУ работает следующим образом:

Код команды поступает в ДК и далее в ЛП, определяется набор под алгоритмов необходимых для реализации команды. В СМК записывается начальный адрес первого под алгоритма (считывание первой микрокоманды в МПЗУ). Код микрокоманды поступает в ДМК -> преобразуется в последовательность управляющих воздействий. Автоинкремент СМК.

Важнейшей функцией управления является синхронизация работы.

Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:

· формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;

· формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;

· получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.

23. Регистры общзего назначения микропроцессора. Назначение. Содержание

Блок РОН содержит шесть 8-разрядных регистров, обозначаемых буквами В, С, D, E, H, L, которые могут использоваться как одиночные 8-разрядные регистры, как регистровые 16-разрядные пары ВС, DE, HL. Объединение регистров в пары дает возможность хранить 16-разрядные двоичные числа. Все регистры имеют 3-разрядные кодовые обозначения. Регистровая пара обозначается кодом старшего регистра в паре. Например, регистр D имеет кодовое обозначение 010. Такое же кодовое обозначение имеет и регистровая пара DE, обозначаемая условно D.

25. Назначение системной программы «Монитор» в структуре МП КР580ВМ80А. Карта памяти микропроцессора

Память в УМК распределена следующим образом (рис. 3):

Рисунок 3 – Карта памяти УМК

· по адресам 0000₁₆÷07FF₁₆ включительно расположены 2 Кбайт памяти ПЗУ. Из них первый 1 Кбайт памяти ПЗУ занимает программа «Монитор», а второй 1 Кбайт памяти зарезервирован за пользователем;

· по адресам 0800₁₆÷0ВFF₁₆ включительно расположен 1 Кбайт памяти ОЗУ пользователя. Причем надо иметь ввиду, что при своей работе программа «Монитор» использует последние 54 ячейки ОЗУ для записи оперативной информации (стек программы «Монитор») и не должны использоваться под программу или данные. В противном случае нарушается работа программы «Монитор». Поэтому реально за пользователем для написания и отладки программ остается объем памяти с ячейки 0800₁₆ до ячейки 0ВС9₁₆ включительно.

Дисплей УМК в штатном режиме предназначен для выдачи информации о работе микропроцессора (обслуживания программы «МОНИТОР»), а при написании специальных программ на экране дисплея можно сформировать разнообразную символьную информацию.

Клавиатура УМК в штатном режиме предназначена для обслуживания программы «МОНИТОР», а при написании специальных программ ее можно использовать для ввода в микропроцессор дискретной информации.

При программировании работы необходимо иметь ввиду, что ППИ, обслуживающий клавиатуру и дисплей УМК, занимает в адресном пространстве четыре адреса:

· адрес регистра управляющего слова (РУС) – FBh;

· адрес порта РА – F8h;

· адрес порта РВ – F9h;

· адрес порта РС – FAh.

Практические задания

1.Организовать условных переход в программе МП К580ВМ80А, если в 7 бите числе записана «1», а в 1 бите числа – «0»

2.

3. Адресация, сложение 3 чисел

4 Флаги, вычитание

Машинные циклы