Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
25
СОДЕРЖАНИЕ
|
1. Учебный план дисциплины……………………………………………...... |
4 |
|
2. Основные сведения о дисциплине………………………………………… |
4 |
|
3. Рекомендуемая литература………………………………………………… |
5 |
|
4. Электронные средства информации……………………………………….. |
6 |
|
5. Электронный адрес кафедры для консультаций…………………………. |
6 |
|
6. Структура дисциплины…………………………………………………….. |
6 |
|
7. Учебная программа дисциплины………………………………………….. |
8 |
|
8. Терминология дисциплины (понятийный аппарат)……………………… |
16 |
|
9. Лабораторные занятия, их объем в часах………………………………… |
20 |
|
10. Контрольная работа, ее характеристики……………………………….. |
20 |
|
11. Курсовая работа, ее характеристики……………………………………. |
22 |
|
12. Приложение. Система команд микропроцессора К580……………….. |
22 |
1. Учебный план дисциплины
Структура и содержание дисциплины «Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины» соответствуют требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 160903 «Техническая эксплуатация авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов».
Дисциплина «Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины» изучается на IV курсе студентами заочного факультета.
Форма контроля: выполнение лабораторных работ, выполнение контрольной работы, выполнение курсовой работы, экзамен.
Форма проведения учебных занятий: лекции (22 часа), лабораторные работы (12 часов), консультации очные и по электронной почте, самостоятельная работа студентов над курсом (160 часов), подготовка и выполнение контрольной работы (20 часов), подготовка и выполнение курсовой работы (40 часов), подготовка к выполнению лабораторных работ (12 часов), подготовка к экзамену (20 часов). После выполнения лабораторного практикума и защиты контрольной и курсовой работы предусмотрен итоговый экзамен.
2. Основные сведения о дисциплине
В настоящее время все бортовые системы управления реализуются в виде цифровых логических схем или строятся на основе микропроцессорных комплектов. Для грамотной эксплуатации авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов необходимо знание основ микропроцессорной техники, принципов построения бортовых цифровых вычислительных устройств, бортовых компьютеров а также их системы команд и программного обеспечения.
Предметом дисциплины являются технические и программные средства бортовых цифровых вычислительных устройств и пилотажно-навигационных комплексов.
Целью дисциплины «Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины» является изучение, систематизация и закрепление знаний принципов построения и использования бортовых цифровых вычислительных средств, необходимых для их грамотной эксплуатации.
Основные задачи дисциплины:
– сформировать у студентов систематизированное представление о направлениях развития бортовой и наземной вычислительной техники, представления об основах построения бортовых вычислительных средств, знания основ машинной арифметики и логического проектирования элементов и основных блоков бортовых цифровых вычислительных машин;
- дать студенту представление о микропроцессорных комплектах интегральных микросхем, привить навыки системного подхода к освоению новых средств бортовой вычислительной техники.
Изучение данной дисциплины базируется на знаниях следующих дисциплин:
- физика;
- теоретические основы электротехники;
- авиационная электроника;
- общая электротехника и электроника.
Знания, полученные при изучении данной дисциплины, необходимы для усвоения дисциплин «Пилотажно-навигационные комплексы», «Системы автоматического управления полетом» и «Электрорадиоизмерения.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
1. Знать:
* методы логического проектирования узлов и устройств бортовых вычислительных комплексов;
* основные характеристики, состав, принцип функционирования наземных и бортовых микропроцессорных вычислительных комплексов;
* методику расчета и анализа основных характеристик бортовых вычислительных устройств как объектов эксплуатации, оценки влияния эксплуатационных факторов на надежность и другие характеристики бортовых вычислительных комплексов; комплексов, методы повышения их надежности.
* методику анализа причин отказов бортовых вычислительных
2. Уметь:
* использовать техническую и эксплуатационную документацию на отдельные узлы и блоки специализированных ЭВМ, входящих в состав бортовых вычислительных комплексов, при анализе их работоспособности;
* разрабатывать и эксплуатировать составные элементы систем контроля и управления бортового оборудования, построенного на базе цифровых вычислительных средств.
3. Рекомендуемая литература
Основная
1. Половов Р.М., Рощин А.Г. Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины: учебное пособие. Часть 1. – М: МГТУГА, 2003.
2. Половов Р.М., Рощин А.Г. Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины: учебное пособие. Часть 2. – М: МГТУГА, 2004.
3. Рощин А.Г. Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины. – М: МГТУГА, 2008.
4. Половов. Р.М., Рощин А.Г. Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины. – М: МГТУГА, 2004.
Дополнительная
4. Электронные средства информации
|
Адрес |
Содержание |
|
http://www.mstuca.ru/ biblio/eymk.php |
Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины |
5. Электронный адрес кафедры для консультаций
vmkss@mstuca.aero
6. Структура дисциплины
|
Раздел дисциплины |
Содержание раздела дисциплины |
|
1.Структурная организация бортовых цифровых вычислительных машин |
Обобщенная структурная схема бортовой ЦВМ и характеристика отдельных устройств. Назначение устройств. Принцип программного управления. Работа БЦВМ при реализации программ. |
|
2. Основы логического проектирования БЦВМ |
Комбинационные схемы и автоматы с памятью. Представление логических функций и их свойства. Формы логических функций. Логические элементы. Функционально полные системы элементов. Интегральные микросхемы. Методика синтеза комбинационных схем. |
|
3. Элементы памяти |
Элементы памяти. Триггеры. Типы триггеров. |
|
4. Узлы БЦВМ |
Операционные узлы БЦВМ. Регистры для хранения информации. Счетчики. Сумматоры. Дешифраторы и шифраторы. Мультиплексоры и демультиплексоры. Распределители сигналов. Преобразователи кодов. |
|
5. Основы машинной арифметики БЦВМ |
Формы представления чисел. Операции с фиксированной точкой. Операции с плавающей точкой. |
|
6. Процессоры БЦВМ |
Обобщенная структурная схема процессора. Система команд и режимы адресации. АЛУ. Устройство управления. |
|
7. Память БЦВМ |
Иерархическая структура памяти. Оперативная память. Постоянная память. Внешняя память. Магнитные и оптические диски. Флэш-память. |
|
8. Интерфейсы БЦВМ |
Преобразователи вида информации. Интерфейсы. Интерфейс USB. |
|
9. Устройства ввода-вывода БЦВМ |
Периферийные устройства БЦВМ. Дисплей. Печатающие устройства. Графопостроители. |
|
10. Основные понятия и определения микропроцессорной техники |
Микропроцессор (МП). МикроЭВМ. Микропроцессорный комплект (МПК). Микропроцессорная система (МПС). Структура МПС. Варианты организации МПС (с двумя и тремя шинами). |
|
11. Архитектура простейшего микропроцессора |
Архитектура МП и архитектура МПС. Рабочий цикл выполнения команды в МП. Структурная схема микропроцессора. Блок регистров. Блок арифметико-логического устройства. Блок регистра команд. Двунаправленная шина данных. Блок управления и синхронизации. |
|
12. Система команд микропроцессора |
Общая структура команд микропроцессора. Группы команд микропроцессора. Команды пересылки. Арифметические команды. Команды логических операций. Команды передачи управления. |
|
13. Выполнение команд в микропроцессоре |
Машинный цикл. Машинный такт. Типы машинных циклов. Байт состояния микропроцессора. Режимы при внешнем управлении: режим прерывания; режим захвата шин (прямого доступа к памяти); режим останова; режим включения процессора. |
|
14. Программирование микропроцессоров |
Язык ассемблера. Общий порядок программирования. Мнемокоды. Линейные, ветвящиеся и циклические программы. Использование подпрограмм. |
|
15. Организация связи с внешними устройствами |
Состав микроЭВМ. Контроллеры. Адресация памяти и портов ввода-вывода. Программируемый параллельный интерфейс. Программируемое устройство прямого доступа к памяти. |
7. Учебная программа дисциплины
Раздел 1. Структурная организация бортовых цифровых вычислительных машин
Тема 1. Структурная организация бортовых цифровых вычислительных машин
Предмет и структура дисциплины. Место дисциплины в системе подготовки специалистов. Задачи, решаемые БЦВМ.
Обобщенная структурная схема бортовой ЦВМ и характеристика отдельных устройств. Назначение устройств. Принцип программного управления. Работа БЦВМ при реализации программ.
Методические указания к изучению темы 1.
Литература [1, с.6-13].
Центральные вопросы темы
Состав и взаимодействие устройств БЦВМ, особенности работы БЦВМ в контуре управления, принцип программного управления, последовательность работы устройств БЦВМ при выполнении машинной команды.
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите основные особенности работы бортовой цифровой вычислительной машины в контуре управления самолетом.
2. Перечислите задачи, которые решаются на борту самолета с использованием БЦВМ.
3. Для чего нужны преобразователи информации в составе БЦВМ?
4. Чем отличается цифровой код команды от цифрового кода числа?
5. Что представляет собой код операции в команде?
6. Что представляет собой адрес, используемый в командах?
7. Чем отличается оперативная память БЦВМ от постоянной?
8. Где в процессоре формируется адрес очередной команды?
Раздел 2. Основы логического проектирования БЦВМ
Тема 2. Логические функции и их свойства
Типы цифровых автоматов. Комбинационные схемы и автоматы с памятью. Способы задания логических функций. Формы логических функций. Логическое проектирование цифровых схем.
Тема 3. Комбинационные схемы и автоматы с памятью. Представление логических функций и их свойства. Способы задания логических функций. Формы логических функций.
Тема 4. Логические элементы. Преставление информации физическими сигналами. Понятие элемента БЦВМ. Классификация элементов. Основные параметры и характеристики элементов.
Тема 5. Методика синтеза комбинационных схем. Нахождение минимальных форм логических функций. Особенности построения схем на элементах И-НЕ.
Методические указания к изучению раздела 2
Литература: [1, с.16-32]; [3, с.5-9].
Центральные вопросы раздела
Комбинационные схемы и автоматы с памятью. Логические переменные и логические функции. Способы задания логических функций. Формы логических функций. Логические элементы и их типы. Методика синтеза комбинационных схем. Минимизация логических функций.
Вопросы для самоконтроля
1. Чем отличается комбинационная схема от цифрового автомата с памятью?
2. Какие существуют типы цифровых автоматов с памятью, что в них общего и чем они отличаются друг от друга?
3. Перечислите основные элементарные логические функции алгебры логики.
4. Что такое номер набора и как он определяется?
5. Как осуществляется переход от таблицы истинности к аналитической записи логической функции в виде совершенной дизъюнктивной нормальной формы?
Раздел 3. Элементы памяти
Тема 6. Элементы памяти БЦВМ
Общие сведения об элементах памяти. Основные типы триггеров. Асинхронные и синхронные триггеры. Двухтактные триггеры. : RS-триггеры, JK-триггеры, D-триггеры и T-триггеры. Таблицы переходов и характеристическая таблица. Преобразования триггеров. Триггеры с дополнительными входами.
Методические указания к изучению темы 6
Литература [1, с.16-32]; [3, с.18-29].
Центральные вопросы темы
Элемент памяти. Триггер. Состояние триггера. Синхронизация триггеров. Типы триггеров. Логика работы триггеров. Таблицы переходов триггеров.
Характеристические таблицы триггеров.
Вопросы для самоконтроля
1. Из каких логических элементов можно построить схему триггера?
2. Чем отличаются синхронные триггеры от асинхронных триггеров?
3. Можно ли построить схему D-триггера на основе RS-триггера ?
4. Как построить схему Т-триггера, использовав схему RS-триггера и логические элементы?
5. В каких случаях таблица переходов JK-триггера совпадает с таблицей переходов RS-триггера, в каких случаях отличается?
6. Почему JK-триггер называется универсальным триггером?
7. Почему Т-триггер называется триггером со счетным входом?
Раздел 4. Узлы БЦВМ
Тема 7. Операционные узлы БЦВМ
Регистры для хранения информации. Счетчики. Сумматоры. Дешифраторы и шифраторы. Мультиплексоры и демультиплексоры. Распределители сигналов. Преобразователи кодов.
Методические указания к изучению темы 7
Литература [1, с. 66-95].
Центральные вопросы темы
Типы узлов БЦВМ. Узлы комбинационного и накапливающего типа. Дешифраторы, шифраторы, сумматоры. Регистры и счетчики. Использование узлов в цифровых схемах.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие узлы называются операционными узлами ?
2. Как изменяется содержимое регистра при сдвиге на один разряд вправо?
3. Охарактеризуйте регистры последовательного действия и параллельного действия.
4. Как изменяются внутренние коды суммирующего счетчика и вычитающего счетчика?
5. Как определить необходимое количество разрядов счетчика, если заданы коэффициент счета и максимальное значение внутреннего кода?
6. Чем отличается полный одноразрядный сумматор от полусумматора?
7. Дайте характеристику дешифратору кодов и преобразователю кодов.
Раздел 5. Основы машинной арифметики БЦВМ
Тема 8. Основы машинной арифметики БЦВМ
Формы представления чисел. Форма с фиксированной точкой. Форма с плавающей точкой. Машинные коды. Выполнение операций над числами в форме с фиксированной точкой. Выполнение операций над числами в форме с плавающей точкой.
Методические указания к изучению темы 8
Литература [1, с. 97-115].
Центральные вопросы темы
Формы представления чисел в БЦВМ. Машинные коды. Операции с фиксированной точкой. Операции с плавающей точкой.
Вопросы для самоконтроля
1.Чем отличается число с плавающей точкой от числа с фиксированной точкой?
2. Для чего используются машинные коды?
3. Как суммируются числа с фиксированной точкой?
4. Что такое переполнение разрядной сетки?
5. Как суммируются числа с плавающей точкой?
6. Какие операции выполняются при умножении чисел с фиксированной точкой?
7. Как определяется значение разряда частного при делении чисел с фиксированной точкой?
Раздел 6. Процессоры БЦВМ
Тема 9. Центральные устройства БЦВМ
Методические указания к изучению темы 9
Литература [5, с. 108-120].
Центральные вопросы темы
Обобщенная структурная схема процессора. Система команд. Форматы команд. Режимы адресации. Арифметико-логические устройства процессора для выполнения операций сложения чисел с фиксированной запятой. Состояние процессора. Система прерываний и приоритетов.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое процессор?
2. Что такое система команд?
3. Какие поля образуют команду?
4. Сколько адресов может содержать одна команда?
5. Что такое режим адресации?
6. Из каких этапов состоит машинный цикл?
7. Перечислите режимы работы процессора.
Раздел 7. Память БЦВМ
Тема 10. Хранение информации в БЦВМ
Методические указания к изучению темы 10
Литература [5, с.148-168].
Центральные вопросы темы
Назначение памяти. Основные характеристики памяти. Типы памяти. Оперативная память. Постоянная память. Кэш-память. Внешняя память. Флэш-память.
Вопросы для самоконтроля
1. Почему в компьютерах используются различные виды памяти?
2. Какие виды памяти Вы знаете?
3. Чем постоянная память отличается от оперативной памяти?
4. Что такое кэш-память?
5. Как организована выборка информации из ячейки оперативной памяти?
6. Какие функции выполняет постоянная память?
7. Как представляется информация на оптических дисках?
Раздел 8. Интерфейсы БЦВМ
Тема 11. Организация связи с внешними устройствами
Методические указания к изучению темы 11
Литература [1, с. 53-58]; [5, с. 169-186].
Центральные вопросы темы
Понятие интерфейса. Типы интерфейсов. Внешние интерфейсы. Способы управления обменом данными между памятью и процессором. Внутренние интерфейсы. Локальные интерфейсы. Интерфейс USB. Параллельные и последовательные интерфейсы.
Вопросы для самоконтроля
Раздел 9. Устройства ввода-вывода БЦВМ
Тема 12. Устройства ввода и вывода данных
Методические указания к изучению темы 12
Литература [5, с. 197-224].
Центральные вопросы темы
Система ввода-вывода. Основные функции системы ввода-вывода. Устройства ввода данных. Клавиатура, мышь. Устройства вывода данных. Принтеры. Дисплеи. Стримеры. Модемы.
Вопросы для самоконтроля
Раздел 10. Основные понятия и определения микропроцессорной техники
Тема 13. Микропроцессоры и микроЭВМ
Методические указания к изучению темы 13
Литература [2, с. 5-8].
Центральные вопросы темы
Микропроцессор (МП). МикроЭВМ. Микропроцессорная система (МПС). Архитектура МПС. Основные функции микропроцессора. Обобщенная структурная схема МПС.
Вопросы для самоконтроля
Раздел 11. Архитектура простейшего микропроцессора
Тема 14. Архитектура микропроцессора
Методические указания к изучению темы 14
Литература [ 2, с. 10-14].
Центральные вопросы темы
Структурная схема микропроцессора. Назначение функциональных блоков. Блок регистров. Блок АЛУ. Блок регистра команд. Блок управления и синхронизации.
Вопросы для самоконтроля
2. Какие регистры входят в состав блока регистров?
Раздел 12. Система команд микропроцессора
Тема 15. Машинные команды
Методические указания к изучению темы 15
Литература [2, с.16-26].
Центральные вопросы темы
Группы команд микропроцессора. Команды пересылки. Команды арифметических операций. Команды логических операций. Команды управления. Команды ввода-вывода. Мнемокоды, двоичная и шестнадцатеричная запись машинных команд.
Вопросы для самоконтроля
Раздел 13. Выполнение команд в микропроцессоре
Тема 16. Общая последовательность выполнения машинных команд микропроцессора
Методические указания к изучению темы 16
Литература [2, с. 28-33].
Центральные вопросы темы
Командный цикл микропроцессора. Машинный цикл микропроцессора. Машинный такт микропроцессора. Содержание цикла «Выборка». Режимы работы процессора.
Вопросы для самоконтроля
Раздел 14. Программирование микропроцессоров
Тема 17. Составление программ для микропроцессора
Методические указания к изучению темы 17
Литература [2, с. 35-48].
Центральные вопросы темы
Этапы составления программ на языке ассемблера. Анализ поставленной задачи. Построение структурной схемы алгоритма решения задачи. Построение структурной схемы программы. Запись исходной программы на ассемблере в символических командах. Запись объектной программы в машинных кодах. Составление линейных программ. Составление ветвящихся программ. Составление циклических программ.
Вопросы для самоконтроля
Раздел 15. Организация связи с внешними устройствами
Тема 18. Построение микроЭВМ на базе микропроцессорного комплекта
Методические указания к изучению темы 18
Литература [2, с. 50-72].
Центральные вопросы темы
Состав микроЭВМ. Модуль центрального процессора. Модуль памяти для хранения данных и программ. Модуль ввода-вывода. Системный контроллер. Способы разделения адресов памяти и портов ввода-вывода. Интерфейсы.
Вопросы для самоконтроля
Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Часть процессора, выполняющая над данными арифметические, логические и другие машинные операции.
Бит (Bit) — минимальный элемент информации в ПК, обозначающий 0 или 1 — логическое «да» или «нет».
Байт (Byte) — элемент информации, состоящий из 8 бит. В отличие от бита может обозначать практически любой знак или цифру (общее число знаков, которые может обозначать байт — 256). Именно в байтах (и более крупных величинах — килобайтах, мегабайтах, гигабайтах), как правило, измеряется объем компьютерной информации, а также емкость устройств для ее хранения.
Демультиплексор выполняет функцию, обратную мультиплексору. Он обеспечивает передачу цифровой информации, поступающей по одной линии, на несколько выходных линий.
Дешифратор (декодер) — цифровая логическая схема, выполняющая операцию преобразования m-элементного входного кода в сигнал «1» на одном из выходов (дешифратор высокого уровня), либо в сигнал «0» на одном из выходов (дешифратор низкого уровня). Так как на m входах может быть 2m наборов входных переменных, максимальное число выходов равно 2m.
Интерфейс (Interface) — посредник, стандартизированная система сигналов и способ представления информации, предназначенных для обмена информацией между устройствами, входящими в состав компьютера, а также между компьютером и пользователем.
Компью́тер (computer — «вычислитель») — многозначный термин, наиболее часто употребляется в качестве обозначения программно управляемого электронного устройства обработки информации. Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в русскоязычной научной литературе, являются синонимами. Электро́нная вычисли́тельная маши́на (ЭВМ) — вычислительная машина, построенная с использованием в качестве функциональных элементов электронных устройств вместо механических. Термин употреблялся в качестве исторического преемника (механической) вычислительной машины.
Кэш или кеш ( cache, от фр. cacher — «прятать»; произносится [kæʃ] — «кэш») — промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из оперативной (ОЗУ) и быстрее внешней (жёсткий диск или твердотельный накопитель) памяти, за счёт чего уменьшается среднее время доступа и увеличивается общая производительность компьютерной системы. Прямой доступ к данным, хранящимся в кэше, программным путем невозможен.
Логическая функция - это функция логических переменных, которая может принимать только два значения: 0 или 1. В свою очередь, сама логическая переменная (аргумент логической функции) тоже может принимать только два значения: 0 или 1.
Логический элемент компьютера – это часть электронной логической схемы, которая реализует элементарную логическую функцию. .
Микропроцессор - процессор, выполненный в виде одной либо нескольких взаимосвязанных интегральных схем. Микропроцессор состоит из цепей управления, регистров, сумматоров, счетчиков команд и очень быстрой памяти малого объема.
Микропроцессорная система (МПС) представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом микропроцессорных: микропроцессора и/или микроконтроллера.
МикроЭВМ (микро-ЭВМ), вычислительная машина, выполненная на основе микропроцессора.
Модем (Modem) — от английского — «модулятор-демодулятор», устройство для преобразования цифровых сигналов в аналоговые (и обратно) для передачи их по телефонным линиям.
Мультиплексор - устройство для коммутации одного из 2m информационных входов на один выход. Для реализации необходимой коммутации мультиплексор имеет кроме информационных входов также m адресных входов. Значение числа в двоичном коде на адресных входах определяет адрес коммутируемого информационного входа.
НЖМД — в отечественной терминологии — устаревшее обозначение жесткого диска (HDD) — накопитель на жестком магнитном диске.
Оперативная память (RAM) — быстрая память, используемая компьютером для загрузки и работы с часто используемыми данными и программами. При отключении питания содержимое этой памяти исчезает.
Операционная система - программное обеспечение, осуществляющее управление выполнением компьютерных программ, распределением памяти, организацией данных.
Программное обеспечение — комплекс компьютерных программ, обеспечивающий обработку или передачу данных.
Порт (программный или аппаратный) — место для подключения к компьютеру каких-либо устройств либо канал доступа в компьютер извне (например, с помощью сети).
Принтер (Printer) — устройство для печати на бумаге информации (текста или графики).
Процессор (CPU) —центральное устройство ЦВМ, выполняющее заданные программой преобразования информации и осуществляющее управление всем вычислительным процессом и взаимодействием устройств вычислительной машины.
Регистр– это схема, состоящая из последовательности триггеров. Регистр предназначен для хранения многоразрядного двоичного числового кода, которым можно представлять и адрес, и команду, и данные.
Прикладное программное обеспечение (прикладная программа, приложение) — программа, предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве операционных систем прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием посредством операционной системы.
Системное програ́ммное обеспе́чение — это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой - приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.
Сканер (Scanner) — устройство для перевода изображения с бумажного носителя в цифровой (компьютерный) формат.
Сумматор– это цифровая схема, предназначенная для суммирования двоичных кодов.
Счетчик импульсов предназначен для подсчета количества импульсов, поступающих, например, с измерительных датчиков на счетные входы (или один счетный вход) счетчика.
Тактовая частота — основной параметр, характеризующий скорость обработки информации процессором, а также рядом других микросхем и отдельных плат, входящих в состав компьютера. Измеряется в мегагерцах (МГц).
Транслятор (translator — переводчик) — это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются. Компилятор (compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. Интерпретатор (interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. После того как программа откомпилирована ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы.
Триггер – это цифровая схема, способная сохранять одно из двух состояний до подачи нового сигнала на вход. Это, по сути, разряд памяти, способный хранить 1 бит информации.
Файл (File) — от английского «карточка, документ». Минимальный логический элемент информации, с которым работает пользователь ПК. Может включать документ, программу (или ее отдельный элемент). В отличие от кластеров, файлы могут существовать автономно друг от друга и содержат законченный, самодостаточный объем информации.
Флэш-память (Flash Memory) — перезаписываемая память, содержимое которой не исчезает при отключении питания. Карты и микросхемы флэш-памяти используются для хранения параметров работы различных устройств (например, модемов), а также в качестве носителей информации (цифровые фотокамеры).
Шина данных — шина, предназначенная для передачи информации. В компьютерной технике принято различать выводы устройств по назначению: одни для передачи информации (например, в виде сигналов низкого или высокого уровня), другие для сообщения всем устройствам (шина адреса) — кому эти данные предназначены. На материнской плате шина может также состоять из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников (например, в архитектуре IBM PC). Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт.
Чип (Chip) или интегральная микросхема — миниатюрное электронное устройство определенного функционального назначения, элементы которого неразрывно связаны (объединены) конструктивно, технологически и электрически. Представляет собой цифровую схему, выполненную на полупроводниковом кристалле.
Чипсет (Chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Центральный элемент компьютерной платы (например, материнская плата, видеокарта и т.д).
Шифратор (кодер) — цифровая логическая схема с m входами и п выходами, преобразующая сигнал 1 на одном из входов в п-элементный параллельный код на выходах, который представляет собой номер активного входа.
Элемент памяти (ЭП) может хранить один бит информации (запоминать два состояния 0 или 1). В качестве элемента памяти может использоваться триггер, участок поверхности магнитного или оптического диска и т.д.
Учебным планом предусмотрено проведение трех лабораторных работ:
Объем каждой работы составляет 4 академических часа.
Содержание каждой работы, порядок подготовки к работе, ее выполнения и содержание отчета приведены в [3].
Учебным планом предусмотрено выполнение одной контрольной работы. Задание на контрольную работу заключается в составлении программы на машинном языке микропроцессора К580. Варианты заданий приведены в таблице.
|
Номер варианта |
Содержание задания |
Примечание |
|
0 |
Составить программу выбора наименьшего из 10010 чисел, расположенных в соседних ячейках памяти |
Определить число и номер ячейки |
|
1 |
Составить программу размещения 8016 чисел в соседних ячейках памяти в порядке убывания |
Числа разместить в тех же ячейках |
|
2 |
Составить программу выбора наибольшего из 9010 чисел, расположенных в соседних ячейках памяти |
Определить число и номер ячейки |
|
3 |
Составить программу размещения 5016 чисел в соседних ячейках памяти в порядке возрастания |
Числа разместить в тех же ячейках |
|
4 |
Составить программу выбора четных из заданных 7010 чисел и размещения их в порядке убывания |
Числа разместить в тех же ячейках |
|
5 |
Составить программу выбора наибольшего из положительных чисел, расположенных в соседних 5016 ячейках памяти |
Определить число и номер ячейки |
|
6 |
Составить программу выбора положительных из заданных 6010 чисел и размещения их в порядке возрастания |
Числа разместить в тех же ячейках |
|
7 |
Составить программу выбора наименьшего из отрицательных чисел, расположенных в соседних 3016 ячейках памяти |
Определить число и номер ячейки |
|
8 |
Составить программу выбора отрицательных из заданных 4010 чисел и размещения их в порядке убывания |
Числа разместить в тех же ячейках |
|
9 |
Составить программу выбора наибольшего из нечетных чисел, записанных в 3016 ячейках памяти |
Определить число и номер ячейки |
Вариант задания определяется по последней цифре номера зачетной книжки.
Задание выполняется в следующем порядке:
1. Анализ поставленной задачи.
2. Построение структурной схемы алгоритма решения задачи.
3. Построение структурной схемы программы.
4. Запись исходной программы на ассемблере в символических командах.
5. Запись объектной программы в машинных кодах.
Содержание каждого этапа и пример составления программы приведены в [4, с. 37-44].
Курсовая работа по дисциплине «Бортовые цифровые вычислительные устройства и машины» является самостоятельной учебно-научной работой. Ее целью является закрепление теоретических знаний, полученных при самостоятельном изучении дисциплины и выработка практических навыков использования методов разработки и анализа цифровых схем при техническом обслуживании ЭС и ПНК.
Курсовая работа выполняется по единой тематике с различными вариантами исходных данных для каждого студента. Всего предусмотрено 100 вариантов заданий. Варианты индивидуальных заданий, требования к содержанию и оформлению, а также пример выполнения работы приведены в [4].
12. Приложение. Система команд микропроцессора К 580
1. Коды регистров, пар регистров
|
Код |
000 |
001 |
010 |
011 |
100 |
101 |
110 |
111 |
|
Имя |
B |
C |
D |
E |
H |
L |
M |
A |
|
Код RP |
00 |
01 |
10 |
11 |
|
|
Имя гр |
B |
D |
H |
PSW |
|
|
РГ |
Старший |
B |
D |
H |
A |
|
пара |
Младший |
C |
E |
L |
Байт призн. |
|
КОП |
DDD |
SSSS |
RJG |
SSS |
КОП |
DDD |
КОП |
|||
|
г) |
д) |
е) |
||||||||
|
КОП |
КОП |
RP |
КОП |
КОП |
||||||
|
port (адрес порта) |
||||||||||
|
ж) |
з) |
и) |
||||||||
|
КОП |
КОП |
DDD |
КОП |
КОП |
DDD |
КОП |
||||
|
data 8 (операнд) |
data 8 (операнд) |
addr (мл. байт) |
||||||||
|
addr (ст. байт) |
||||||||||
|
к) |
л) |
|||||||||
|
КОП |
КОП |
|||||||||
|
addr (мл. байт) |
data (мл. байт) |
|||||||||
|
addr (ст. байт) |
data (ст. байт) |
|
Код ССС |
Обозн. сс |
Условие |
Код ССС |
Обозн. сс |
Условие |
|
000 |
NZ |
Не нуль (z=0) |
001 |
Z |
Нуль (z=1) |
|
010 |
NC |
Нет пер.(c=0) |
011 |
C |
Перен.(c=1) |
|
100 |
PO |
Нечет/ (p=0) |
101 |
PE |
Четн.(c=1) |
|
110 |
P |
Плюс (s=0) |
111 |
M |
Минус (s= 1) |
|
S |
Z |
0 |
AC |
0 |
P |
1 |
C |
|
Отриц. |
Нуль |
Перенос из 3 разр. |
Четно |
Перенос из 7 разр. |
|||
Система команд
|
Операция |
Адреса- ция |
Мнемо- ника |
Двоич- ный код |
Фор-мат |
К-во байт |
Описание |
Инди- каторы |
|
А. Команды пересылки и загрузки |
|||||||
|
Передать (r2) в (r1) |
Регистро- вая |
MOV r1, r2 |
01DDDSSS |
a) |
1 |
(r 2) (r 1) |
|
|
Поместить M в r |
Косвенно регистро-вая |
MOV r, M |
01DDD110 |
a) |
1 |
((HL)) (r) |
|
|
Поместить (r) в M |
Косвенно регистровая |
MOV M, r |
01 110SSS |
a) |
1 |
(r) ((HL)) |
|
|
Загрузить (r) данными |
Непосредственная |
MVI r, data8 |
00DDD110 |
з) |
2 |
data (r) |
|
|
Загрузить ((M) данными |
Непосред-ственная |
MVI M, data8 |
00110110 |
з) |
2 |
data ((HL)) |
|
|
Загрузить ((rp) данными |
Непосредственная |
LXI rp, data8 |
00RP0001 |
д) |
3 |
data (rp) |
|
|
Загрузить А из (addr) |
Прямая |
LDA addr |
00111010 |
к) |
3 |
(addr) A |
|
|
Загрузить (HL) из (addr) (addr+1) |
Прямая |
LHLD addr |
00101010 |
к) |
3 |
addr (L) (addr+1) (H) |
|
|
Загрузить А из (rp) |
Косвенно Регистро-вая |
LDAX rp |
00RP1010 |
д) |
1 |
((rp)) A |
|
|
Обмен данными (HL) и (DE) |
Безадрес-ная |
XCHG |
11101011 |
г) |
1 |
(HL) (DE) (DE) (HL) |
|
|
Записать А в (addr) |
Прямая |
STA addr |
00110010 |
к) |
3 |
(А) (addr) |
|
|
Записать (HL) в (addr) и (addr+1) |
Прямая |
SHLD addr |
00100010 |
г) |
3 |
(L) addr (H) (addr+1) |
|
|
Записать А в (rp) |
Регистро-вая |
STAX rp |
00RP0010 |
д) |
1 |
(A) (rp) |
|
Б. Команды арифметические и логические |
|||||||
|
Сложение |
|||||||
|
Сложить (А) с ((r) |
Регистровая |
ADD r |
10000SSS |
б) |
1 |
(А) +(r) (А) |
SZP ACC |
|
Сложить (А) с (M) |
Косвенно регистровая |
ADD M |
10000110 |
б) |
1 |
(А) + ((HL)) (А) |
SZP ACC |
|
Сложить (А) с данными |
Непосредст- венная |
ADI data8 |
11000110 |
ж) |
1 |
(А) + data (А) |
SZP ACC |
|
Сложение с переносом |
|||||||
|
Сложить (А) с (r) и с |
Регистровая |
ADС r |
10001SSS |
б) |
1 |
(А) +(r) + с (А) |
SZP ACC |
|
Сложить (А) с (M) и с |
Косвенно регистровая |
ADС M |
10001110 |
б) |
1 |
(А) + ((HL)) + c (А) |
SZP ACC |
|
Сложить (А) с данными и с |
Непосредст- венная |
AСI data8 |
11001110 |
ж) |
1 |
(А) + data) + с (А) |
SZP ACC |
|
Вычитание |
|||||||
|
Вычесть из (А) (r) |
Регистровая |
SUB r |
10010SSS |
б) |
1 |
(А) - (r) (А) |
SZP ACC |
|
Вычесть из (А) (M) |
Косвенно регистровая |
SUB M |
10010110 |
б) |
1 |
(А) - ((HL)) (А) |
SZP ACC |
|
Вычесть из (А) данные |
Непосредст- венная |
SUI data8 |
11010110 |
ж) |
2 |
(А) - data (А) |
SZP ACC |
|
Вычитание с заемом |
|||||||
|
Вычесть из (А) (r) и с |
Регистровая |
SBB r |
10011SSS |
б) |
1 |
(А) - (r) – (c ) (А) |
|
|
Вычесть из (А) ((M) и с |
Косвенно регистровая |
SBB M |
10011110 |
б) |
1 |
(А) - ((HL)) - (c ) (А) |
|
|
Вычесть из (А) данные и с |
Непосредст- венная |
SBI data8 |
11011110 |
ж) |
2 |
(А) – data - (c ) (А) |
|
|
Логическое умножение |
|||||||
|
(А) & (r) |
Регистровая |
ANA r |
10100SSS |
б) |
1 |
(А) & (r) (А) |
SZP ACC |
|
(А) & ((HL)) |
Косвенно регистровая |
ANA M |
10100110 |
б) |
1 |
(А) & ((HL)) (А) |
SZP ACC |
|
(А) & data |
Непосредст- венная |
ANI data8 |
11100110 |
ж) |
2 |
(А) & data (А) |
SZP ACC |
|
+ Исключающее или (сложение по модулю 2) |
|||||||
|
+ (А) (r) |
Регистровая |
ADС r |
10001SSS |
б) |
1 |
(А) +(r) + с (А) |
SZP ACC |
|
+ (А) ((HL)) |
Косвенно регистровая |
ADС M |
10001110 |
б) |
1 |
(А) + ((HL)) + c (А) |
SZP ACC |
|
(А) data) |
Непосредст- венная |
AСI data8 |
11001110 |
ж) |
2 |
(А) + data) + с (А) |
SZP ACC |
|
Логическое или |
|||||||
|
(А) ν (r) |
Регистровая |
SUB r |
10010SSS |
б) |
1 |
(А) ν (r) (А) |
SZP ACC |
|
(А) ν ((HL)) |
Косвенно регистровая |
SUB M |
10010110 |
б) |
1 |
(А) ν ((HL)) (А) |
SZP ACC |
|
(А) ν ((HL)) |
Непосредст- венная |
SUI data8 |
11010110 |
ж) |
2 |
(А) ν data (А) |
SZP ACC |
|
Сравнение |
|||||||
|
Сравнить (А) с |
Регистровая |
CMP r |
10111SSS |
б) |
1 |
(А) = (r) |
SZP ACC |
|
Сравнить (А) с |
Косвенно регистровая |
CMP M |
10111110 |
б) |
1 |
(А)= ((HL)) |
SZP ACC |
|
Сравнить (А) с |
Непосредст- венная |
CPI data |
11111110 |
ж) |
2 |
(А) = data ) |
SZP ACC |
|
Увеличение |
|||||||
|
Инкремент (r) |
Регистровая |
INR r |
00DDD100 |
a) |
1 |
( r) + 1 ( r) |
SZP ACC |
|
Инкремент (M) |
Косвенно регистровая |
INR M |
00110100 |
a) |
1 |
((HL)) + 1 ((HL)) |
SZP ACC |
|
Инкремент (rp) |
Регистровая |
INX rp |
00RP0011 |
a) |
1 |
(rp) + 1 (rp) |
SZP ACC |
|
Уменьшение |
|||||||
|
Декремент (r) |
Регистровая |
DCR r |
00DDD101 |
a) |
1 |
(r) - 1 (r) |
SZP ACC |
|
Декремент (M) |
Косвенно регистровая |
DCR M |
00110101 |
a) |
1 |
((HL)) - 1 ((HL)) |
SZP ACC |
|
Декремент (rp) |
Регистровая |
DCX rp |
00RP1011 |
a) |
1 |
(rp) - 1 (rp) |
SZP ACC |
|
Сложение в регистровых парах |
|||||||
|
Декремент (r) |
Регистровая |
DAD rp |
00RP1001 |
д) |
1 |
((HL)) + (rp) |
C |
|
Циклический сдвиг влево |
|||||||
|
Сдвиг на 1 разряд с записью в мл. |
Безадресная |
RLC |
00000111 |
г) |
1 |
|
C |
|
Циклический сдвиг вправо |
|||||||
|
Сдвиг на 1 разряд с записью в ст. |
Безадресная |
RRC |
00001111 |
г) |
1 |
|
C |
|
Циклический сдвиг влево через перенос |
|||||||
|
Сдвиг на 1 разряд через перенос с записью в мл. |
Безадресная |
RAL |
00010111 |
г) |
1 |
|
C |
|
Циклический сдвиг вправо через перенос |
|||||||
|
Сдвиг на 1 разряд с записью в ст. |
Безадресная |
RAR |
00011111 |
г) |
1 |
|
C |
|
Десятичная коррекция аккумулятора |
|||||||
|
Преобраз. А в двоич.дес. код |
Безадресная |
RAL |
00010111 |
г) |
1 |
(A) дв. дес. код. |
SZP ACC |
|
Инвертирование |
|||||||
|
Преобр.в обр. код |
Безадресная |
DAA |
00100111 |
г) |
1 |
(A) обр. код. |
|
|
Установка разряда переноса С |
|||||||
|
Установка С=1 |
Безадресная |
CMA |
00110111 |
г) |
1 |
1 C |
C=1 |
|
Инвертирование разряда переноса С |
|||||||
|
Инвертирование С |
Безадресная |
СМС |
00111111 |
г) |
1 |
С C |
C |
|
В. Команды управления, ввода-вывода и работы со стеком |
|||||||
|
Безусловный переход к (addr) |
Прямая |
JMP addr |
11000011 |
к) |
3 |
Передача управления по (addr) |
|
|
Косвенный переход к ((HL)) |
Безадресная |
PCHL |
11101001 |
г) |
1 |
Передача управления по ((HL)) |
|
|
Условный переход по ССС |
Прямая |
Jcc addr |
11CCC010 |
и) |
3 |
Если условие сс=1, то переход по (addr) |
|
|
Обращение к подпрограмме |
Прямая |
CALL addr |
11001101 |
к) |
3 |
(PC) (SP), (SP)-2, (addr) |
|
|
Условное обращение к подпрограмме |
Прямая |
Ccc addr |
11CCC100 |
и) |
3 |
Если сс=1, то CALL иначе переход по(addr) |
|
|
Возврат из подпрограммы |
Безадресная |
RET |
11001001 |
г) |
1 |
Переход к команде по адресу в стеке |
|
|
Условный возврат из подпрограммы |
Безадресная |
Rcc |
11CCC000 |
a) |
1 |
Если сс=1, то вып-ся RET, иначе след. ком. |
|
|
Повторный запуск микропроцессора |
Безадресная |
RST n |
11NNN111 |
a) |
1 |
Запуск с адреса 8-NNN111 (0, 8, 16,..56) |
|
|
Загрузка стека |
Регистровая |
PUSH rp |
11RP0101 |
д) |
1 |
(rp) стек по адресу ((sp)-1), ((sp)-2) ((sp)-2) (sp) |
|
|
Выдача данных из стека |
Регистровая |
POP rp |
11RP0001 |
д) |
1 |
(г) (rp), т.е. ((sp)) и ((sp)+1) (rp) ((sp)+2) (sp) |
|
|
Обмен данными стека и регистра |
Безадресная |
XTHL |
11100011 |
г) |
1 |
(стек) (HL) (HL) (стек) |
|
|
Пересылка (HL) в вершину стека |
Безадресная |
SPHL |
11111001 |
г) |
1 |
(HL) (SP) |
|
|
Ввод данных в А из адр. порта |
Безадресная |
IN port |
11011011 |
е) |
2 |
(port) (А) |
|
|
Вывод данных из А в адр. порта |
Безадресная |
OUT port |
11010011 |
е) |
2 |
(А) (port) |
|
|
Разрешение прерывания |
Безадресная |
EI |
11111011 |
г) |
1 |
||
|
Запрещение прерывания |
Безадресная |
DI |
1111001 |
г) |
1 |
||
|
Останов |
Безадресная |
HLT |
01110110 |
г) |
1 |
||
|
Нет операции |
Безадресная |
NOP |
00000000 |
г) |
1 |