WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОТРЕНАЖЕРА МТ1804 Пособие (специальность 010803 (014100) "Микроэлектроника и полупроводниковые приборы") Воронеж 2005 2 Утверждено научно-методическим советом физического факультета от 20 января 2005 г протокол №1.

Составители: Бормонтов Е.Н.

Быкадорова Г.В.

Пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов 4 и 5 курсов физического факультета специальности 010803 (014100) "Микроэлектроника и полупроводниковые приборы", студентов 4 и 5 курсов обучающихся в бакалавриатуре и, магистратуре по направлению "Физика" (программа "Физика полупроводников.

Микроэлектроника"), а также студентов специальности 210401 (2001) “Микроэлектроника и твердотельная электроника”.

3 Содержание 1. Позиционные системы счисления ……………………………………… 4 1.1. Двоичная система счисления ……………………………………….. 4 1.2. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления ………… 5 1.3. Перевод чисел из двоичной системы счисления в системы счисления с основанием 2n и обратно …………………………….. 6 1.4. Арифметические операции в позиционных системах счисления … 8 1.5. Представление целых чисел вЭВМ …………………………………... 8 2. Элементы алгебры логики ……………………………………………….. 12 2.1. Логические функции ………………………………………………… 12 2.2. Логические операции в системе компьютерной математики MathCAD …………………………………………………………….. 16 2.3. Логические основы устройства компьютера ………………………. 17 2.3.1. Базовые логические элементы ……………………………….. 17 2.3.2. Таблицы истинности составных логических функций…….. 19 2.3.3. Построение логических схем ………………………………... 19 2.3.4. Сумматор двоичных чисел …………………………………… 20 3. Программирование микропроцессорной секции К1804ВС1 …………… 28 3.1. Микропроцессорная секция К1804ВС1 ……………………………. 3.2. Местная регистровая память ………………………………………... 3.3. Операционная часть …………………………………………………. 3.4. Управляющая часть ………………………………………………. … 4. Программирование схем управления микропроцессорной серии К1804 4.1. Построение процессора ……………………………………………… 4.2. Управление адресом микрокоманды ……………………………….. 4.3. Управление последовательностью микрокоманд …………………. 5. Устройство и функционирование микротренажера МТ1804 ………….. 5.1. Структура микротренажера МТ1804 ……………………………….. 5.2. Конструкция устройства МТ1804 ………………………………….. 5.3. Порядок работы с устройством МТ1804 …………………………… 6. Методика составления, загрузки и выполнения микропрограмм устройства МТ1804 ………………………………………………………. 6.1. Формат микрокоманд ……………………………………………….. 6.2. Составление микропрограмм, их загрузка и выполнение ………… Литература ………………………………………………………………… 1. Позиционные системы счисления 1.1. Двоичная система счисления Использование двоичной системы счисления в ЭВМ обусловлено техническими возможностями, т.е. наличием элементов с двумя устойчивыми состояниями, условно принимаемыми за 0 и 1.

Основанием двоичной системы счисления является число 2, и разряды числа последовательно имеют следующие веса:

212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1 0.5 0,25 0,и так далее.

Преобразование из двоичной системы счисления в десятичную сводится к нахождению суммы произведений весов на число единиц соответствующих разрядов.

Пример 1.1. Преобразовать из двоичной системы счисления в десятичную следующие числа: 1012; 0,112; 10,012.

1012 =122 +021+120 =4+0+1= 0,112 =12-1+12-2 =0,5+0,25=0, 10,012 =121+020 +02-1+12-2 =2+0,25=2,.

Преобразование десятичных чисел вдвоичные производится по следующим алгоритмам:

а) преобразование целых чисел производится последовательным делением десятичного числа на основание 2 и чтением результата и остатков в обратном порядке.

Пример 1.2. Найти двоичный код целого десятичного числа 11.

10 1 10112;

б) преобразование дробных десятичных чисел проводится последовательным умножением дробной части на основание 2 и чтением целых частей результатов умножения.

Пример 1.3. Найти двоичный код дробного десятичного числа 0,875.

х 0,875 1,0,750 1,500 0,0,500 1,Пример 1.4. Найти двоичный код смешанного десятичного числа 10,52.

При преобразовании смешанного числа из десятичной системы счисления в двоичную, отдельно преобразуются целая и дробная части, а затем результаты преобразований суммируются.

0 10102;

х0,52 1,0,04 0,0,08 0,0,16 0,32 0,5210=0,0,32 0,0,64 1,0,28 0,Следовательно, 10,5210=1010,1000012.

1.2. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления Основанием восьмеричной системы счисления является число 8, а для записи чисел используются цифры 0,1,2,3,4,5,6,7.

Пример 1.5. Записать в развернутом виде восьмеричное число 1041,78.

1041,78 = 183 + 082 + 481 + 180 + 78-1.

Пример 1.6. Перевести из десятичной в восьмеричную систему счисления число 72810.

72 8 8 0 8 Следовательно, 72810 = 13308.

Основанием шестнадцатеричной системы счисления является число 16, а для записи чисел используются цифры 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.

Пример 1.7. Перевести из шестнадцатеричной в десятичную систему счисления число 2FA16.

2FA16 = 2162 + 15161 + 10160 = 778.

Пример 1.8. Записать в свернутой форме число С 162 + F161 + 2160 + 816-1 + D16-2.

С 162 + F161 + 2160 + 816-1 + D16-2 = CF2,8D16.

1.3. Перевод чисел из двоичной системы счисления в системы счисления с основанием 2n и обратно Если основанием рассматриваемой системы счисления является степень числа 2, топеревод чисел из этой системы счисления в двоичную и обратно можно проводить по более простым правилам.



Для того чтобы целое двоичное число представить в системе счисления с основанием 2n (n=2, 3, …), нужно выполнить следующие действия:

- двоичное число разбить справа налево на группы по n цифр в каждой;

- если в последней левой группе окажется меньше n разрядов, тодополнить эту группу слева нулями до нужного числа разрядов;

- каждую группу, представляющую собой n-разрядное двоичное число, записать соответствующейцифрой в системе счисления с основанием 2n.

Пример 1.9. Двоичное число 1011011000110102 перевести в шестнадцатеричную систему счисления.

Разбиваем данное число справа налево на тетрады и под каждой из них записываем соответствующую шестнадцатеричную цифру. При этом неполную тетраду слева дополняем нулями.

0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 5В 1А 5 B 1 А Для перевода дробных двоичных чисел в систему счисления с основанием 2n (n=2, 3, …), нужно выполнить следующие действия:

- двоичное число разбить слева направо на группы по n цифр в каждой;

- если в последнейправой группе окажется меньше n разрядов, то необходимо дополнить эту группу справа нулями до нужного числа разрядов;

- каждую группу, представляющую собой n-разрядное двоичное число, записать соответствующейцифрой в системе счисления с основанием 2n.

Пример 1.10. Перевести в восьмеричную систему счисления двоичное число 0,01011100112.

0, 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0,27148.

0, 2 7 1 При переводе произвольного двоичного числа, содержащего целую и дробную части, в систему счисления с основанием 2n (n=2, 3, …) необходимо отдельно перевести целую и отдельно дробную части, затем объединить их через запятую.

Для того чтобы произвольное число, записанное в системе счисления с основанием 2n, перевести в двоичную систему счисления, нужно каждую цифру этого числа заменить ее n-значным эквивалентом в двоичной системе счисления.

Пример 1.11. Перевести шестнадцатеричное число 2F0,C716 в двоичную систему счисления.

2 F 0, C 7 1011110000, 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0, 1 1 0 0 0 1 1 1.4. Арифметические операции в позиционных системах счисления Арифметические операции в позиционных системах счисления выполняются по тем же правилам, чтои в десятичной. Следует только помнить, чтопри выполнении операции вычитания всегда из большего по абсолютной величине числа вычитается меньшее и ставится соответствующий знак большего по абсолютной величине числа.

Пример 1.12. Выполнить следующие действия в двоичной системе счисления:

а) 1101+1,101; в) 101 х 0,11;

б) 1110-101,1; г) 110 : 10.

110 а) 1101 б) 1110 в) х 101 г) + - _1,101 _101,1 0, 1110,101 1000,1 101_ 11,1.5. Представление целых чисел вЭВМ Наиболее простое представление целых чисел – прямой код, когда знак числа кодируется в старшем разряде:

0 – знак “+”, (положительное число);

1 – знак “–”, (отрицательное число).

Так, в восьмиразрядных машинах под знак числа отводится старший разряд, а семь остальных под код числа.

Пример 1.13. Представить в прямом коде на восьми разрядах целые положительные и отрицательные числа: 127; 43; –127 ; –43.

+12710=011111112 -12710=+4310=001010112 -4310=Максимальное значение целого отрицательного числа, представленного на n-разрядном регистре в формате целое число со знаком, равно 2n-1-1.

Минимальное значение целого неотрицательного числа, представленного на nразрядном регистре в формате целое число со знаком, равно 2n-1.

Но наиболее широкое распространение в ЭВМ получило представление целых чисел в дополнительном коде, чтопозволяет заменить вычитание или сложение чисел с разными знаками только операциейсложения.

Дополнительный код отрицательного двоичного числа получается по следующему правилу:

- получить обратный код модуля двоичного числа заменой 1 на 0 и 0 на 1;

- прибавить к обратному коду 1.

Пример 1.14. Получить дополнительный код отрицательного числа –1011 на восьмиразрядном регистре.

Число: Обр. код: + _Доп. код: Положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах изображаются одинаково – двоичными представлением с 0 в знаковом разряде.

Пример 1.15. Представить в формате 1 байтположительное число 1710=100012 в прямом, обратном и дополнительном кодах.

0 0010001 – прямой код;

0 0010001 – обратный код;

0 0010001 – дополнительный код.

Как было отмечено выше, отрицательные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах имеют разное представление.

Пример 1.16. Представить в формате 1 байтотрицательное число -2610=110102 в прямом, обратном и дополнительном кодах.

1 0011010 – прямой код;

0 0011010 – прямой код абсолютного значения данного числа;

1 1100101 – обратный код;

1 1100110 – дополнительный код.

Задания 1.1 Перевести из двоичной системы счисления в десятичную следующие числа:

а) 111001112; 112; 11100012;

б) 0,01112; 0,112; 0,0012; 0,11012;

в) 11,012; 1,012; 1011,0012; 10,12.

1.2. Перевести из десятичной системы счисления в двоичную следующие числа:

а) 50; 11110; 18; 252; 32; 16;

б) 0,17; 0,085; 0,1; 0,81; 0,00110;

в) 13,8; 10,0110; 100,10110; 25,1.

1.3. Отрицательные десятичные числа представитьв прямом коде в двоичной системе счисления (на двенадцатиразрядном регистре):

-131; -101; -215; -17; -325.





1.4. Отрицательные десятичные числа представить в двоичной системе счисления в дополнительном коде (на шестнадцатиразрядном регистре):

-213; -18; -10010; -19; -1314.

1.5. Выполнить следующие действия в двоичной системе счисления:

а) 101,1 + 0,101 0,1001 + 1, 1,1 + 1001,1 11,001 + 0,б) 111,001 – 0,111 1010,0 - 101, 10,01 – 0,11111 1010 – в) 11001,1 х 1,01 101,001 х 11, 11,01 х 1,01 1101,1 х 1,г) 1,001 : 1,01 101,1 : 1, 101,101 : 1,011 11,11 : 0,1.6. Записать в развернутом виде натуральные числа 0, 1, 2, …, 14, 15 в десятичной и двоичной системах счисления.

1.7. Какой числовой эквивалент имеет цифра 5 в десятичных числах: 5783 3615 51 1570 1.8. Заполнить следующую таблицу.

Система счисления Основание Цифры шестнадцатеричная десятичная 0,1,2,3,4,5,6,7,8,8 0,1,2,3,4,5,6,1.9. Заполнить следующую таблицу.

Система счисления Основание Разряды (степени) десятичная 10 10000 1000 100 10 Восьмеричная двоичная 1.10. Записать в развернутом виде числа:

а) А8=142706; г) А10=142,706;

б) А2=1100101; д) А8=142,706;

в) А16=143511; е) А16=1F3,5C1.

1.11. Какие числа следуют за числами: 12 11112 1012 11112 1112 1010112 78 378 1178 1F16 9AF916 CDEF16 1.12. Какие числа предшествуют числам: 102 10102 208 10008 1016 A1016 CD16 1.13. Какой цифрой заканчивается четное двоичное число Какой цифрой заканчивается нечетное двоичное число Какими цифрами может заканчиваться четное троичное число 1.14. Какое наибольшее десятичное число можно записать тремя цифрами в системе счисления: а) двоичной; б) восьмеричной; в) шестнадцатеричной 1.15. В какой системе счисления справедливо равенство:

а) 21 + 24 = 100;

б) 20 + 20 = 100;

в) 22 + 44 = 110 1.16. Десятичное число 59 эквивалентно числу 214 в некоторой другой системе счисления. Найти основание этой системы.

1.17. Вычислить значение выражения:

а) 2568 + 10110,12 (608 + 1210) – 1F16;

б) 1AD16 – 10010111002 : 10102 + 2178;

в) 101010 + (10616 – 110111012) 128;

г) 10112 11002 : 148 + (1000002 – 408).

1.18. Запишите десятичные числа впрямом, обратном и дополнительном кодах (формат 1 байт): 31; -63; 65; -127; -9; -15; 127; -100.

1.19. Найти десятичные представления чисел, записанных в обратном коде:

а) 1 1111000; б) 1 0011011; в) 0 1101001.

1.20. Найти десятичные представления чисел, записанных в дополнительном коде:

а) 1 1011000; б) 1 0011111; в) 1 1001001.

1.21. Трехзначное десятичное число оканчивается цифрой 3. Если этуцифру переместить на два разряда влево т.е. с него будет начинаться запись, нового числа, тоэтоновое число будет на единицу больше утроенного исходного числа. Найти исходное число.

1.22. Восстановить неизвестные цифры, обозначенные знаком вопроса, в следующих примерах на сложение и вычитание, определив вначале, в какой системе записаны числа:

а) + 555 б) - 327 164 67 1.23. Выполнить арифметическое действие 2010–6010 в 16-разрядном компьютерном представлении.

1.24. Перевести из двоичной системы счисления в восьмеричную:

1011002; 100010002; 0,1001012; 10,0011101002.

1.25. Перевести из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную:

10112; 100111012; 0,0011012; 0,00101012; 10101,00110012.

1.26. Перевести из восьмеричной системы счисления в двоичную:

7518; 10108; 3528; 0,6218; 71,0018.

1.27. Перевести из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную:

A5116; 1FC016; 0,79A16; 1D,BCD16.

1.30. Число 2110, записанное в некоторой системе счисления, эквивалентно числу 150, записанному в системе счисления с основанием в 2 раза большим. Чему равно это вдесятичной системе счисления число 1.31. Дано равенство А2х=Вх. Чему равно В, если А=10 1.32. Дано равенство 121х=448. Чему равно х 1.33. Дано равенство Ах=В2х. Чему равно В, если А=20 1.34. Дано равенство 320х=151х+2. Чему равно х 2. Элементы алгебры логики 2.1. Логические функции Математическим аппаратом, описывающим преобразование информации и функционирование цифровых схем, является алгебра логики или булева алгебра, основы которой заложил в 18 веке английскийученый Джордж Буль в работе “Исследование законов мышления”.

Функция Y = f (X1, X2,..., Xi,..., Xn,) называется логической если каждая переменная Хi и функция Y могут, принимать только два значения: “1” (единица) и “0” (ноль) (да-нет, истиналожь, true-false).

Логическая переменная может быть реализована на основе любой физической системы, имеющей два устойчивых, четко различимых состояния, одному из которых условно приписывается значение “1”, другому – “0”.

Простейшей логической функцией является функция логического отрицания НЕ:

Y (X ) = X.

Она имеет следующую таблицу истинности:

X Y(X) 0 1 Функция логического умножения И (конъюнкция) записывается как Y (X1, X 2) = X1 X 2 = X1X2.

Она истинна тогда и только тогда, когда значения обеих переменных истинны, и имеет следующую таблицу истинности:

X1 Х2 Y(X1,Х2) 1 1 0 1 1 0 0 0 Функция логического сложения ИЛИ (дизъюнкция) имеет вид Y(X1, X 2) = X1+ X 2 = X1X2.

Она ложна, если обе переменные ложны, и имеет следующую таблицу истинности:

X1 Х2 Y(X1,Х2) 1 1 0 1 1 0 0 0 На основе данных функций может быть получена любая логическая функция. Система из простых логических функций, на основе которых с помощью суперпозиции может быть получена любая логическая функция, называется функционально полной.

Функционально полными являются, например, такие совокупности логических функций:

Y = X ;

Y = X1+ X Y = X ;

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.