Микропроцессорная техника

Если в  выполнении операции участвуют регистры, то один или два из них могут  быть указаны в первом байте команды. При этом под номера регистров  в поле команды отводятся вполне  определенные  разряды: три младших разряда (b2 - b0) кодируют номер регистра источника, содержащего операнд, а три средних (b5 - b3) - номер регистра-приемника, в который засылается результат операции.  В тех случаях,  когда оба или один из этих регистров не участвуют в  выполнении  операции, соответствующие разряды используются под код операции.

   Принято следующее кодирование регистров:

        000 - регистр В,             100 - регистр Н,

        001 - регистр С,             101 - регистр L,

        010 - регистр D,             110 - ячейка памяти,

        011 - регистр Е,             111 - аккумулятор А.

   Код 100  является  признаком косвенной  адресации к памяти с помощью 16-разрядного адреса,  размещенного в регистрах Н и L. В зависимости  от расположения этого кода в команде,  обращение к соответствующей ячейке памяти производится или за операндом,  или для записи результатов операции. 

   

   Ряд команд МП предусматривает  обработку  или  передачу  чисел двойной  длины. В этих случаях пары регистров В и С, D и Е или Н и L объединяются в 16-разрядные регистры,  имеющие номера 00,  01 и  10 соответственно. Под номера регистровых пар в командах отводятся разряды b2 и b1 (регистр-источник),  b5  и b4  (регистр-приемник), а разряды b0 и b3 используются для указания кода операции.

   К двухбайтным командам в МП относятся команды с  непосредственной адресацией  и  команды ввода-вывода.  Соответственно второй байт команды этой группы содержит 8-разрядный операнд или 8-разрядный адрес устройства ввода или вывода.

   В трехбайтных командах второй и третий байты  содержат  16-разрядные адреса (в командах с прямой адресацией) или 16-разрядные операнды (в командах загрузки регистровых пар и указателя стека).

   После выполнения каждой  операции  а  АЛУ  вырабатывается  пять признаков, значения  которых  могут влиять на выполнение последующих команд обработки информации и условной передачи  управления.  Однако следует иметь ввиду,  что различные команды по-разному влияют на отдельные признаки.

   Для удобства  сохранения и восстановления состояния МП во время прерываний и перехода к подпрограммам все указанные признаки  сохраняются в  специальном  регистре  - регистре признаков. Расположение признаков в разрядах регистра приведено в таблице. 

где  S - признак  “знака” (принимает значение  старшего  разряда

            результата);

   Z - признак нулевого результата;

   АС -признак вспомогательного переноса (если есть перенос 

          между тетрадами байта, то АС=1, иначе АС=0;

   Р - признак четности результата (если число единиц в байте

        результата четно, то Р=1, иначе  Р=0);

   С - признак переноса или заема  (если при выполнении коман-

        ды возник перенос из старшего  разряда или заем в стар-

        ший разряд то С=1, иначе С=0).

   Примечание: Для команд логического умножения признак вспомогательного переноса АС принимает значение четвертого разряда результата.

   Полностью система команд МП серии КР580ВМ80 приведена в приложении учебного пособия "Микропроцессоры и микропроцессорные системы". Там же для каждой команды указывается как,  после ее выполнения, изменяется значение каждого признака: устанавливается в соответствии с результатом операции (+), не изменяется (-), сбрасывается в нуль (0) или устанавливается в единицу (1).

   В общем случае команда должна содержать  следующую информацию:

   -код  операции,  указывающий операцию,  которую должен выполнить МП;

   -адреса  двух операндов (слагаемых,  вычитаемых  и т.д.). Если какой- либо из  операндов является константой, то вместо его адреса в команде может быть задано значение самого операнда. Однако это обстоятельство должно быть отобржено в коде операции,  что бы МП использовал соответствующую часть команды с указанным ее  назначения;

   -адрес  ячейки памяти в которую должен  быть помещен результат операции;

   -адрес  следующей команды.

   Т.е. команда в общем случае является четырехадресная.  Однако, такая  структура команд приводит к более длинному формату  команд, что, в свою очередь, сопряжено с более сложным процессом их обработки и структурой процессора. Поэтому, в МП технике наибольшее распространение  получили безадресные и одноадресные команды, позволяющие построить простой процессор.  Однако,  при выполнении сложных операций находят применение различные форматы команд.

   В системе команд МП серии 580 имеются  однобайтные, двухбайтные и трехбайтные  команды.

   Информация  о способе адресации выполняемой  команды содержится  в коде операции первого байта команды.

   Для ускорения вычислений некоторые  операнды хранятся в блоке РОН. Команды, работающие с этими операндами, используют укороченные адресные коды (регистровую  адресацию).

   Эти команды  позволяют  исключить  сравнительно длинный цикл обращения к ОЗУ и тем самым существенно повысить скорость выполнения операций. В связи с ограниченной разрядностью РОН и при работе с большим массивом данных,  используются другие методы адресации, которые позволяют обращаться к операндам, расположенным во внешней по отношению к МП памяти. Наиболее распространенной является косвенная регистровая адресация,  которая использует регистровую пару HL. 

   4 ПРОГРАММИРУЕМОЕ  УСТРОЙСТВО ВВОДА-ВЫВОДА

      ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ  КР580ВВ55 

   БИС КР580ВВ55 представляет собой программируемый периферийный адаптер (ППА), используемый для ввода-вывода параллельной информации. Схема позволяет осуществлять обмен 8-разрядными  данными  по трем каналам: А, В и С.  Направление обмена и режима работы для каждого канала задается програмно.  Каналы служат  для  передачи как данных, так и управляющих слов. Упрощенно схема состоит из регистра управления и трех регистров, предназначенных для ввода-вывода данных. Структурная схема ППА КР580ВВ55 приведена на рисунке 10,а, а ее условное графическое обозначение на рисунке 10,б. 

   

   Назначение  выводов:

   D0-D7 - двунаправленная магистраль данных  для передачи данных, управляющих  слов и информации состояния;

   КА0-КА7 - двунаправленная магистраль данных канала А;

   КВ0-КВ7 - двунаправленная магистраль данных канала В;

   КС0-КС7 - двунаправленная магистраль данных канала С (магистрали каналов передачи данных, управляющих сиггналов и сигналов запроса на прерывание от ВУ и МП;

   А0-А1 - входы, необходимые для выбора одного из каналов А, В, С или регистра управляющих слов РУС (на приведенном рисунке РУС входит в состав схемы выбора канала и управления);

   ЧТ - вход, на который подается сигнал на выдачу данных из внутренних регистров  схемы на ШД;

   ЗП - вход, на который подается сигнал на ввод данных во внутренние регистры схемы;

   ВУ - вход разрешения работы схемы;

   R - вход, используемый для начальной  установки схемы. При подаче  сигнала на этот вход содержимое всех внутренних регистров схемы обнуляется.

   Для микро-ЭВМ схему можно представить  состоящей из четырех ВУ, либо из четырех ячеек памяти.

   Упрощенная  программная модель и интерфейс  схемы  КР580ВВ55 состоит из трех регистров  А,  В, С, предназначенных для ввода-вывода данных и регистра управляющего слова (РУС). Регистр канала С может быть подразделен на два 4-разрядных регистра ввода-вывода данных КС0-КС3 и КС4-КС7, доступ к которым осуществляется как к независимым регистрам.

   Кроме того, имеется возможность подразделения  трех каналов на две группы:

   - группа  А, которая включает канал А  и КС4-КС7,  где линии КС4-КС7 выполняют функции управления обменом по КА0-КА7;

   - группа  В, которая включает канал В  и КС0-КС3, где линии КС0-КС3 выполняют  функции управления обменом по  КВ0-КВ7.

   Режимы  работы каналов задаются путем записи управляющего слова в РУС. Формат управляющего слова УС приведен на рис.11.

   УС, где в старшем разряде “1”,  программирует группы А, В и С  для параллельного обмена в нескольких режимах:

   Режим 0. Линии РА7...0,  РВ7...4 и РС...0 индивидуально настаиваются на простой ввод или вывод в соответствии со значениями разрядов D4,  D3, D1, D0 управляющего слова (рис.4.28).  
 

   

   В режиме <<0>> с помощью УС=10010001 линии РА7...0 и РС3...0 настраивается  на ввод,  а линии РВ7...0,  РС7...4-на вывод.  Обмен с  МП осуществляется по инициативе МП обращением к РА,РВ и РС.

   В режиме 0 могут работать все три  порта,  причем порт С разделяется  на два независимых 4-битных порта. Выводимые  данные фиксируются в регистрах- защелках этих портов,  а вводимые данные не запоминаются.

   Режим 0 применяется в программно-управляемом вводе-выводе  с медленнодействующими периферийными устройствами.

   Режим 1. Этот режим позволяет осуществлять обмен данными по каналам А и В с помощью сигналов управления,  передаваемых по каналу С. При расширенном интерфейсе возможно информирование  МП о готовности данных по вводу.  Режим 1 предназначен для стробируемого ввода-вывода однонаправленных  передач  данных, инициируемых прерываниями.

   Режим 2. Канал А используется для двунаправленной передачи данных, а канал С - для записи управляющих сигналов, обеспечивающих передачу данных по каналу А. (В режиме 2 может работать только канал А.)

   Вводимые  и выводимые данные фиксируются  в  регистрах-защелках.

   Наиболее  часто группы А и  В  используются  в  режиме  0 (простого ввода или  вывода). Формат УС предназначен для побитового управления каналом  С.

   В разрядах D3...D1 содержится двоичный код NNN номера бита РС, который должен быть установлен в состояние,  определяемое  разрядом D0 УС.

   Интерфейс БИС КР580ВВ55 включает  двунаправленную  шину данных D7...D0, линии управления направления передачи по шине данных WR (запись), RD (чтение), вход системного сброса R, сигнал выборки  микросхемы  CS и разряды шины адреса А1,  А0 для выборки регистров (00 -регистр А, 01- регистр В, 10 - регистр С, 11 - регистр  УС).  Такой набор линий интерфейса позволяет легко подключать до 64 микросхем КР580ВВ55 и МП КР580ИК80.