Программа промежуточной аттестации (стр. 1 )

	Областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Ивановский промышленно-экономический колледж» Шуйский филиал

РАССМОТРЕНО на заседании ЦМК технологических дисциплин Протокол № __ от _____________ Председатель ЦМК ____________

УТВЕРЖДАЮ Руководитель образовательной и научно-методической службы _____________________ _____________________

ПРОГРАММА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

форма аттестации	Зачет
специальность[1]	270116
дисциплина (дисциплины)	Микропроцессорные системы
курс	6
семестр	1
учебный год
преподаватель
процедура проведения	Письменный дифференцированный зачет по вариантам заданий
	Задание содержит три теоретических вопроса.
перечень допустимых	Структурная схема ОМП К580
наглядных пособий
перечень допустимых	1. Справочник по системе команд ОМП К580
материалов справочного	2. Таблица перевода чисел из двоичной в шестнадцатеричную систему счисления
характера
документация	1. Перечень вопросов, выносимых на зачет
	2. Варианты контрольных заданий
3. Критерии оценки

Перечень вопросов к зачету

по дисциплине «Микропроцессорные системы»

для студентов заочного отделения 6 курса специальности 270116 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий

Общие принципы построения микропроцессорных систем

1.Что такое микропроцессор и микропроцессорная система?

2. В чем заключается принцип магистральности построения МПС?

3. В чем заключается принцип модульности построения МПС?

4. Какие виды памяти используются в МПС?

5. Какие функции выполняет интерфейс ввода-вывода?

Архитектура и функционирование ОМП К580 (i8080)

3. Для чего используются регистры общего назначения?

4. Что происходит при включении МП?

5. В каких режимах может работать ОМП К580?

6. Что происходит при возникновении запроса на прерывание?

7. В чем заключается режим прямого доступа к памяти?

Система команд ОМП К580 (i8080)

1. Какова длина заданной команды в байтах?

2. Что содержит каждый байт заданной команды?

3. Что получается в результате выполнения заданной команды?

Варианты контрольных заданий

Задание 1

1. Что такое микропроцессор и микропроцессорная система?

2. Для чего используются регистры общего назначения?

3. Какова длина в байтах команды MOV B, C, что содержит каждый байт данной команды, что получается в результате выполнения данной команды?

Задание 2

1. В чем заключается принцип магистральности построения МПС?

2. Что происходит при включении МП?

3. Какова длина в байтах команды MOV B, M, что содержит каждый байт данной команды, что получается в результате выполнения данной команды?

Задание 3

1. В чем заключается принцип модульности построения МПС?

2. В каких режимах может работать ОМП К580?

3. Какова длина в байтах команды MVI B, 3fh, что содержит каждый байт данной команды, что получается в результате выполнения данной команды?

Задание 4

1. Какие виды памяти используются в МПС?

2. Что происходит при возникновении запроса на прерывание?

3. Какова длина в байтах команды MOV M, cah, что содержит каждый байт данной команды, что получается в результате выполнения данной команды?

Задание 5

1. Какие функции выполняет интерфейс ввода-вывода?

2. В чем заключается режим прямого доступа к памяти?

3. Какова длина в байтах команды LDA, 0040h, что содержит каждый байт данной команды, что получается в результате выполнения данной команды?

Критерии оценки

Каждое задание содержит три теоретических вопроса.

За правильные ответы на все 3 вопроса ставится 5.

За правильные ответы на 2 вопроса ставится 4.

За правильный ответ на один вопрос ставится 3.

При отсутствии правильных ответов по всем вопросам ставится 2.

Общие принципы построения микропроцессорных систем

1.1.Основные понятия и определения

Микропроцессор (МП) — это устройство, которое осуществляет прием, об­работку и выдачу информации. Конструктивно МП содержит одну или не­сколько интегральных схем и выполняет действия, определенные програм­мой, записанной в памяти.

Микропроцессорная система — это вычислительная, контрольно-измерительная или управляющая система, основным устройством обработки ин­формации в которой является МП. Микропроцессорная система строится из набора микропроцессорных БИС.

Мультипроцессорная система — система, которая образуется объединением некоторого количества универсальных или специализированных МП, благодаря чему обеспечивается параллельная обработка информации и распределенное управление.

Микропроцессорный комплект (МПК) — совокупность интегральных схем, совместимых по электрическим, информационным и конструктивным па­раметрам и предназначенных для построения электронно-вычислительной аппаратуры и микропроцессорных систем управления. В типичный состав МПК входят: БИС МП (один или несколько корпусов интегральных схем); БИС оперативных запоминающих устройств (ОЗУ); БИС постоянных за­поминающих устройств (ПЗУ); БИС интерфейсов или контроллеров внеш­них устройств; служебные БИС (тактовый генератор, регистры, шинные формирователи, контроллеры шин, арбитры шин).

Микропроцессоры и МПК классифицируют по таким признакам: назначе­ние; количество БИС; способ управления; тип архитектуры; тип системы команд.

По назначению МП разделяют на универсальные и специализированные.

Универсальными микропроцессорами являются МП общего назначения, кото­рые решают широкий класс задач вычисления, обработки и управления.

Специализированные микропроцессоры предназначены для решения задач лишь определенного класса. К специализированным МП относятся: сигнальные; медийные, мультимедийные МП и транспьютеры.

Сигнальные процессоры предназначены для цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени (например, для фильтрации сигналов, вычис­ления свертки, вычисления корреляционной функции, ограничения и пре­образования сигнала, выполнения прямого и обратного преобразования Фурье).

Медийные и мультимедийные процессоры предназначены для обработки ау­диосигналов, графической информации, видеоизображений, а также для решения ряда задач в мультимедиакомпьютерах, игровых приставках, бы­товой технике.

Транспьютеры предназначены для организации массовых параллельных вычислений и работы в мультипроцессорных системах. Для них характер­ным является наличие внутренней памяти встроенного межпроцессорного интерфейса, т. е. каналов связи с другими БИС МП.

По количеству БИС в МПК различают многокристальные МПК и однокри­стальные микроконтроллеры (ОМК). К многокристальным МПК относят МПК с однокристальными и секционными МП.

Однокристальный микропроцессор — это конструктивно законченное изделие в виде одной БИС. Другое название однокристальных МП —микропроцессоры с фиксированной разрядностью данных.

В секционных микропроцессорах в одной БИС реализуется лишь некоторая функциональная часть (секция) процессора. Другое название секционных МП —разрядно-модульные микропроцессоры или микропроцессоры с наращи­ванием разрядности.

Однокристальный микроконтроллер представляет собой устройство, выпол­ненное конструктивно в одном корпусе БИС и содержащее все основные составные части МПК. Микроконтроллеры предназначены для управления устройствами, поэтому они обладают б’ольшим быстродействием, меньшей стоимостью и энергопотреблением, а так же имеют более простое устройство в отличие от микропроцессоров и более ограниченную систему команд.

По способу управления различают МП со схемным и с микропрограммным управлением. Микропроцессоры со схемным управлением имеют фиксирован­ный набор команд, разработанный компанией-производителем, который реализован в виде жестких электронных схем и не может изменяться потребителем. В микропроцессорах с микропрограммным управлением каждая команда микропроцессора реализуется в виде микропрограммы, состоящей из совокупности микрокоманд, которые управляют элементами микропроцессора на самом низком аппаратном уровне, обеспечивая требуемую последовательность операций, необходимую для исполнения команды микропроцессора. Микропрограммы хранятся в отдельной ПЗУ или внутри самого МП и могут быть изменены. Таким образом в систему команд МП можно добавлять новые, или изменять имеющиеся.

1.2. Принципы построения микропроцессорных систем

В основу построения МПС-систем положено три принципа:

- магистральности;

- модульности;

- микропрограммного управления.

Принцип магистральности определяет характер связей между функциональ­ными блоками МПС — все блоки соединяются с единой системной шиной.

Принцип модульности состоит в том, что система строится на основе огра­ниченного количества типов конструктивно и функционально законченных модулей.

Принципы магистральности и модульности позволяют наращивать управ­ляющие и вычислительные возможности МП путем подсоединения других модулей к системной шине.

Принцип микропрограммного управления состоит в возможности осуществле­ния элементарных операций — микрокоманд (сдвигов, пересылок инфор­мации, логических операций). Используя определенные комбинации мик­рокоманд, можно создать технологический язык, т. е. набор команд, который максимально соответствует назначению системы.

1.3. Архитектура микропроцессорных систем

Основные элементы микропроцессорной системы изображены на следующей схеме:

Здесь:

ЦП – центральный процессор. Реализуется на базе микропроцессора, который является основным структурным элементом микропроцессорной системы.

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство. Используется для хранения постоянных данных и программ. ПЗУ является энергонезависимой памятью, т. е. все данные в ней сохраняются при выключении питания.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Предназначено для хранения временных данных во время выполнения программ. Данная память является максимально быстродействующей, однако при выключении питания содержимое памяти теряется.

Системная шина состоит из параллельных линий, по которым передаются электрические сигналы от одного элемента МПС к другому, а так же устройства управления, которое координирует передачу данных по шине. Одновременно к шине могут быть подключены только 2 устройства - одно из них функционирует в роли передатчика, другое – в роли приемника. Системная шина состоит из трех отдельных шин: шины данных, шины адреса и шины управления. Шина данных предназначена для передачи содержимого ячеек памяти от ПЗУ или ОЗУ элементам микропроцессорной системы, либо наоборот – от устройств в память. Шина адреса используется для задания адреса ячейки памяти, к которой необходимо обратиться в процессе чтения или записи данных. Шина управления состоит из линий, по которым передаются управляющие сигналы между различными устройствами МПС. Данные сигналы выполняют функцию управления и оповещения различных устройств и служат для координирования работы всех устройств между собой.

Система прерываний обеспечивает реакцию МПС на сигналы, поступающие как от внутренних устройств МПС, так и от периферийных устройств, подключенных к ней извне. Без системы прерываний внешние устройства не смогли бы обращаться к МПС.

Устройства ввода и вывода предназначены для подключения к МПС внешних устройств и обеспечения обмена данными между МПС и внешними устройствами.

Таймер необходим для синхронизации работы всех устройств МПС. Каждое устройство работает не произвольно, в асинхронном режиме, а только под управлением синхронизирующих сигналов, поступающих на каждое устройство от таймера.

Кроме выше указанных элементов каждая МПС имеет в своем составе устройство управления, которое так же подключено к системной шине и служит для управления, координации и синхронизации всех устройств в составе МПС.

1.4. Архитектура микропроцессора

Любой микропроцессор (МП) позволяет выполнять программы, которые представляют собой последовательность команд. Совокупность всех команд, которые может исполнять тот или иной МП, называется системой команд МП.

Команды микропроцессора делятся на определенные группы в зависимости от характера действий, выполняемых командами. Есть команды, предназначенные для пересылки содержимого одной ячейки памяти в другую или содержимого ячейки памяти в регистр, или, наоборот – из регистра в ячейку памяти. Такие команды называются командами пересылки.

Имеются так же команды, выполняющие арифметические и логические операции над двумя числами и записывающие результат в регистр или ячейку памяти. При этом в результате выполнения данных команд формируются различные признаки, которые сохраняются в регистре флагов. К ним относятся такие как: 1) признак переноса, 2) признак нулевого значения, 3) признак отрицательного значения, 4) признак четности и др. Признак переноса равен 1, если при выполнении операции произошло переполнение. Признак нулевого значения равен 1, когда в результате выполнения операции получился 0. Признак отрицательного значения становится равным 1 в случае получения отрицательных чисел.

Есть так же группа команд, позволяющая изменять порядок выполнения команд программы либо принудительно, либо по какому-либо условию. Такие команды называются командами передачи управления. К ним относятся команды безусловного перехода и команды перехода по какому-либо условию.

Работа микропроцессора заключается в считывании команд программы, записанной в ПЗУ, и их выполнении. При включении питания или подачи управляющего сигнала «Сброс» считывается команда, которая находится в самой первой ячейке памяти ПЗУ. Далее, после выполнения данной команды, автоматически считывается следующая, затем следующая, и т. д. до конца программы. Если в программе имеются команды безусловного перехода, то после их выполнении считывается не следующая команда, а та, адрес которой указан в команде передачи управления. При выполнении команд перехода по условию сначала проверяется заданное условие, а затем, если оно выполняется, осуществляется переход к команде по заданному адресу. Если же условие не выполняется, переход производится к следующей команде. Таким способом реализуется логика программы.

Если какое-то внешнее устройство выставляет запрос на обработку, возникает прерывание, т. е. выполнение текущей программы приостанавливается, а управление передается другой программе, которая производит обработку данного запроса. После завершения программы обработки прерывания приостановленная ранее основная программа продолжает выполнятся с той команды, которая следовала за командой, исполняемой в момент возникновения прерывания. Когда происходит прерывание, микропроцессор автоматически считывает команду, расположенную в определенной ячейке памяти программ, адрес которой прошивается при изготовлении МП. В этой ячейке должна размещаться команда, которая передает управление программе обработки прерывания. Программа обработки прерывания содержит команды, с помощью которых производится обмен данными с тем устройством, от которого поступил запрос на обработку.

Структура любого микропроцессора включает внутреннюю оперативную память, состоящую из регистров. Каждый регистр может записывать, хранить и выдавать данные, так же как и ячейки внешней оперативной памяти. Однако регистры обладают гораздо большим быстродействием, чем внешнее ОЗУ. Они используются для хранения наиболее оперативных данных в процессе выполнения команд, например, при сложении двух чисел результат в первую очередь записывается в регистр, называемый аккумулятором. Затем содержимое аккумулятора может быть записано в какую-либо ячейку памяти, или отправлено какому-либо внешнему устройству через порт ввода-вывода и т. п.

Некоторые из таких регистров перечислены ниже:

1. Регистры общего назначения (РОН) применяются для временного хранения адресов, операндов и результатов операций по усмотрению программиста.

2. Аккумулятор используется одновременно для хранения операнда и результата операции и позволяет накапливать результат нескольких последовательных операций.

3. Буферные регистры предназначены для промежуточного хранения данных.

4. Регистр указателя команд содержит адрес команды, которая должна быть исполнена процессором после выполнения текущей команды.

5. Регистр команд содержит код команды после ее считывания из памяти. Данный регистр анализируется устройством управления для определения дальнейших действий, соответствующих данной команде.

6. Регистр флагов содержит отдельные разряды, являющиеся признаками выполнения операций, например признак нуля, переноса, четности и др.

Для выполнения арифметических и логических операций над числами в составе микропроцессора имеется арифметико-логическое устройство, на вход которого подаются операнды, а с выхода считывается результат и признаки выполнения операций.

Приложение 1

СИСТЕМА КОМАНД ОМП КР580ВМ80

1. Команды пересылок

Команды пересылок предназначены для выполнения следующих операций:

- запись байта данных в регистр;

- запись байта данных из одного регистра в другой;

- запись байта данных из регистра в оперативную память;

- запись байта данных из оперативной памяти в регистр;

- запись двухбайтного слова данных в парный регистр;

- запись двухбайтного слова данных из парного регистра в оперативную память;

- запись двухбайтного слова данных из оперативной памяти в парный регистр;

- обмен содержимого между двумя парными регистрами;

- сохранение двухбайтных слов в стеке;

- восстановление двухбайтных слов из стека.

Команды пересылки могут состоять из одного, двух или трех байтов. Первый байт содержит код операции, остальные – данные или адреса. Если команда содержит фиксированное значение адреса, ее длина всегда составляет 3 байта, т. к. адрес всегда двухбайтный.

Программная модель микропроцессора состоит из регистров общего назначения, которые являются программно-доступными. В их число входят следующие регистры: A,B,C,D,E,HL,SP.

Регистр A называется аккумулятором. Он может использоваться для хранения как операндов, так и результатов операций.

Регистры HL и SP используются, как правило, для хранения адресов.

Регистр SP называется указателем стека и содержит адрес вершины стековой области памяти. Регистры H,L,B,C,D,E могут использоваться как парные двухбайтные регистры HL, BC и DE. В командах парные регистры обозначаются по первому регистру, т. е. H,B,D.

К программно-недоступным относятся такие регистры, как: PC (счетчик команд), PA (регистр адреса), F (регистр флагов), а так же T,W,Z (регистры временного хранения данных).

Номер пп	Мнемоника	Код	Число циклов	Число тактов	Длина в байтах	Содержание операции	Описание операции
1	MOV dst, srs	01DDDSSS	1	5	1	dst <- srs	Пересылка байта между регистрами
2	MOV dst, M	01DDD110	2	7	1	dst <- (HL)	Пересылка байта в регистр из ячейки памяти с адресом из HL
3	MOV M, srs	01110SSS	2	7	1	(HL) <- srs	Пересылка байта из регистра в ячейку памяти с адресом из HL
4	MVI dst, data8	00DDD110	2	7	2	dst <- data8	Запись однобайтного значения в регистр
5	MVI M, data8	36	3	10	2	(HL) <- data8	Запись однобайтного значения в ячейку памяти с адресом из HL
6	LDA addr	3A	4	13	3	A <- (addr)	Запись байта в аккумулятор из ячейки памяти с заданным адресом
7	STA addr	32	4	13	3	(addr) <- A	Запись байта из аккумулятора в ячейку памяти с заданным адресом
8	LDAX B	0A	2	7	1	A <- (BC)	Запись байта в аккумулятор из ячейки памяти с адресом из BC
9	LDAX D	1A	2	7	1	A <- (DE)	Запись байта в аккумулятор из ячейки памяти с адресом из DE
10	STAX B	02	2	7	1	(BC) <- A	Запись байта из аккумулятора в ячейку памяти с адресом из BC
11	STAX D	12	2	7	1	(DE) <- A	Запись байта из аккумулятора в ячейку памяти с адресом из DE
12	LXI B, data16	01	3	10	3	BC <- data16	Запись двухбайтного слова в регистр BC
13	LXI D, data16	11	3	10	3	DE <- data16	Запись двухбайтного слова в регистр DE
14	LXI H, data16	21	3	10	3	HL <- data16	Запись двухбайтного слова в регистр HL
15	LXI SP, data16	31	3	10	3	SP <- data16	Запись двухбайтного слова в регистр указателя стека
16	LHLD addr	2A	5	16	3	HL <- (addr)	Запись двухбайтного слова в регистр HL из двух последовательных ячеек памяти с заданным адресом первой ячейки
17	SHLD addr	22	5	16	3	(addr) <- HL	Запись двухбайтного слова из регистра HL в две последовательные ячейки памяти с заданным адресом первой ячейки
18	SPHL	F9	1	5	1	SP <- HL	Запись двухбайтного слова из регистра HL в регистр указателя стека
19	PUSH B/D/H	C5/D5/E5	3	11	1	(SP) <- BC/DE/HL	Запись двухбайтного слова из регистра BC (DE или HL) в ячейку памяти с адресом из регистра указателя стека (SP)
20	PUSH PSW	F5	3	11	1	(SP) <- PSW	Запись слова состояния процессора в ячейку памяти с адресом из регистра указателя стека (SP)
21	POP B/D/H	C1/D1/E1	3	10	1	BC/DE/HL <- (SP)	Запись двухбайтного слова в регистр BC (DE или HL) из ячейки памяти с адресом из регистра указателя стека (SP)
22	POP PSW	F1	3	10	1	PSW <- (SP)	Восстановление слова состояния процессора из ячейки памяти с адресом из регистра указателя стека (SP)
23	XCHG	EB	1	4	1	DE <-> HL	Обмен содержимого регистров DE и HL
24	XTHL	E3	5	18	1	(SP) <-> HL	Обмен содержимого ячейки памяти с адресом из регистра указателя стека и регистра HL

2. Команды логических операций