В последнее время микропроцессорные средства вычислительной техники стали широко применяться в приборах бытовой техники, в различных контрольно-измерительных устройствах, системах управления и т. д. Это связано с тем, что они обладают функциональной гибкостью, высокой надежностью, удобны при проектировании, способны реализовать сложные алгоритмы. На базе микропроцессоров разработаны вычислительные машины нового класса, предназначенные для широкого использования. В связи с этим компьютерная грамотность становится обязательной для любого специалиста.
Использование микропроцессорных средств привело к существенному изменению процесса разработки вычислительной и управляющей аппаратуры. Главное внимание стало уделяться вопросам выбора структуры системы, организации подсистем ввода-вывода, создания программного обеспечения, отладки и тестирования разрабатываемой системы. Все эти вопросы в разной степени детализации нашли отражение в предлагаемом вниманию читателя четвертом томе курса по цифровой электронике.
Особенностью этой книги является то, что принципы построения и программирования микроЭВМ на базе микропроцессоров излагаются на уровне, доступном для ширикого круга читателей. При этом автор прибегает к наглядным аналогиям.
Современные вычислительные системы представляют собой системы «человек — машина», при проектировании которых задача рационального распределения функций между человеком и машиной является одной из главных. Такая задача иллюстрируется в книге примером автоматизации управленческой деятельности.
Принципы работы и архитектура микропроцессора рассматриваются на примере микропроцессора 8085А фирмы Intel, являющегося улучшенным вариантом широко распространенного микропроцессора 8080А (отечественный аналог КР580ИК80). Подробное описание набора команд 8085А, иллюстрируемое многочисленными примерами программ, позволит читателю детально познакомиться с особенностями программирования работы микропроцессоров.
Разработка и отладка программного обеспечения является трудоемким этапом проектирования микропроцессорных систем, требующим больших затрат времени и средств. Существенное расширение области применения микропроцессорных систем, необходимость автоматизации разработки программного обеспечения привели к использованию разных по возможностям систем отладки программного обеспечения на базе микроЭВМ — аппаратно-программных комплексов проектирования. Специалистам, занимающимся вопросами проектирования микропроцессорных систем, приходится использовать либо промышленные образцы отладочных комплексов, либо простые комплексы собственного изготовления. Подробное описание такого комплекса на базе микропроцессора 8085А, с которым можно познакомиться в данной книге, несомненно, представляет интерес для разработчиков микропроцессорных систем.
Построение подсистемы ввода-вывода представляет собой другую не менее сложную проблему проектирования микропроцессорных систем. Подробное описание портов ввода-вывода, структур и режимов работы универсальных программируемых интерфейсов 8255А и 8251А фирмы Intel (отечественные аналоги КР80ВВ55 и КР5808ВВ51 соответственно), примеры их применения, а также управляющих программ, обеспечивающих работу этих интерфейсов с внешними устройствами, несомненно, помогут читателю понять организацию ввода-вывода.
Отдельная глава посвящена одной из версий Бейсика — простейшего диалогового языка, нашедшего широкое применение в микроЭВМ. Подробное описание операторов и команд языка, сопровождаемое значительным количеством примеров, позволяет рекомендовать эту главу в качестве руководства при изучении языка Бейсик.
Высокий методический уровень и простая форма изложения сложных вопросов теории и применения микропроцессоров, а также многочисленные практические примеры позволяют надеяться, что предлагаемая книга будет полезна не только для студентов, изучающих микропроцессорные средства, но и для инженеров и научных работников, интересующихся вопросами цифровой электроники и вычислительной техники.
И. О. Атовмян
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
В предыдущих томах большое внимание уделялось комбинационной логике, т. е. сложным логическим схемам, состоящим из элементов, реализующих простые функции. Некоторые сложные схемы поставляются в виде ИС. Такие устройства, как селекторные каналы, шифраторы, дешифраторы, регистры и т. д., можно использовать для создания схем, реализующих еще более сложные функции.
Отличительной особенностью комбинационной логики является то, что реализуемая функция определяется межэлементными соединениями (связями). При этом монтажная схема соединений служит своеобразным эквивалентом ЗУ и полностью задает режим обработки данных. Изменение какой-либо функции сводится к изменению монтажной схемы. В связи с этим возникает вопрос, а нельзя ли создать такую монтажную схему, которая обеспечивала бы коммутацию межэлементных соединений, т. е. чтобы в один момент времени схема реализовала функцию f(x), а в другой — f(y). В данный момент времени определенная схема не может реализовать одновременно две или большее число разных функций.
Как известно, данные обычно обрабатываются последовательно. При этом центральный процессор, который в принципе может реализовать много функций, выполняет различные операции. Блоки обработки данных вводятся в действие с помощью устройства управления. Команды, находящиеся в ЗУ, определяют вид обработки на данном шаге.
Используя последовательный способ обработки данных, можно выполнить самые сложные операции с помощью одних и тех же простых цифровых схем. Если центральный процессор выполняет и арифметические операции, на его основе может быть создана вычислительная система, которую мы называем ЭВМ (компьютером). Обработка данных на ЭВМ осуществляется с помощью программ, состоящих из последовательности команд.
В четвертом томе рассмотрены основные аспекты как аппаратного, так и программного обеспечения ЭВМ, в том числе вопросы ввода и вывода данных. В последней главе описаны 16-разрядные микропроцессоры, которые в 80-х годах получили широкое распространение наряду с 8-разрядными микропроцессорами.
Я выражаю искреннюю благодарность всем, кто содействовал мне в написании четвертого тома.
Хазерсвуде, весна 1983 г. fl flHceti
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода........... 5
Предисловие автора ......... ..... 7
Глава 1. Системный анализ............ 8
.1. Введение.............. 8
.2. Автоматизация управленческой деятельности..... 12
.3. Функциональные схемы........... 25
.4. Структурные схемы последовательных операций .... 27
.5. Построение структурной схемы......... 32
.6. Структурные схемы, применяемые на практике .... 33
.7. Средства, применяемые при обработке данных..... 39
.8. Пользовательский интерфейс — операционная система ... 41
.9. Персональные ЭВМ............ 49
Глава 2. ЭВМ................ 53
2.1. Введение............... 53
2.2. Команды передачи данных.......... 53
2.3. Операционные команды........... 56
2.4. Ветвления в программе........... 56
2.5. Коды команд............. 59
2.6. Аппаратурное и программное обеспечение..... 63
2.7. Прерывание — вмешательство в процесс последовательного выполнения программы.......... 66
2.8. Архитектура ЭВМ............ 68
2.9. Микропроцессор 8085А...........' 70
2.10. Тактирование............. 75
2.11. Минимальная конфигурация МП........ 78
2.12. Ручное управление.......... . 85
2.13. Монитор '............... 90
2.14. Однокристальные микроЭВМ......... 91
2.15. Блок-схема однокристальной микроЭВМ...... 92
Глава 3. Набор команд микроЭВМ.......... 99
3.1. Введение............... 99
3.2. Элементарные команды для управления ЭВМ .... 101
3.3. Структура команд............ 103-
3.4. Флажковые биты............ 116
3.5. Команды пересылки............ 117
3.6. Арифметические, логические команды и команды сравнения 129
3.7. Команды сдвига............. 136-
3.8. Команды приращений (инкремент и декремент) .... 138*
3.9, Команды прямого ввода данных (команды с непосредственной
адресацией).............. 138
3.10. Команды перехода и ветвления......... 142
3.11. Инициирование прерывания......... 151
3.12. Команды ввода и вывода.......... 157
3.13. Команда останова............ 159
3.14. Изменение значения флажкового бита переноса . . . . 159
3.15. Команда СМА (Complement Accumulator — инвертировать содержимое аккумулятора).......... 160
3.16. Команда DAA (Decimal Adjust Accumulator — десятичная коррекция содержимого аккумулятора)....... 160
3.17. _Команда NOP............. 161
3.18. Команды EI и DI (разрешение прерывания и запрещение прерывания) ............... 162
3.19. Относительная адресация ячеек ЗУ....... 162
3.20. Простые примеры программ......... 164
3.21. Некоторые общие аспекты ввода и вывода информации . . 173
Глава 4. Система проектирования на базе микропроцессора . . . 187
4.1. Введение............... 187
4.2. МикроЭВМ с МП 8085А........... 190
4.3. Запоминающее устройство.......... 195
4.4. Пульт ручного управления.......... 197
4.5. Специальные схемы микроЭВМ......... 200
4.6. Практическая реализация ПРУ......... 204
4.7. Системы питания микроЭВМ и ПРУ....... 212
4.8. Использование ПРУ............ 218
4.9. Шестнадцатеричный индикатор для ПРУ...... 227
Глава 5. Схемы ввода и вывода........... 228
5.1. Введение............... 228
5.2. Программатор СППЗУ........... 232
5.3. Программируемый интерфейс типа 8255А...... 234
5.4. Операции в режимах 1и2.......... 241
5.5. Временная диаграмма, применяемая при программировании
ИС 2708............... 247
5.6. Программа загрузки СППЗУ......... 249
5.7. Программа проверки данных в СППЗУ...... 259
5.8. Вывод данных на магнитную ленту....... 263
5.9. УСАПП типа 8251А............ 265
5.10. Управление ИС 8251А........... 270
5.11. Программа вывода данных на ленту кассетного магнитофона 278
5.12. Адреса рестартов............ 298
5.13. Ввод программ в ЗУ........... 299'
5.14. Синтез и распознавание речи......... 304
Глава 6. Языки программирования высокого уровня — Бейсик . . . 315
6.1. Введение............... 315
6.2. Команды и операторы........... 319
6.3. Арифметические операции.......... 322
6.4. Команды перехода и ветвления......... 329
6.5. Ввод данных . ............. 335
6.6. Вывод данных на экран дисплея и при помощи принтера 338:
6.7. Ввод и тестирование программ......... 342
6.8. Функции, определяемые пользователем ...... 346
6.9. Обработка строк символов.......... 351
6.10. Обработка байтов данных.......... 358
6.11. Индексированные переменные......... 360
6.12. Многократное применение переменных......, 362
6.13. Представление чисел........... 363
6.14. Иллюстрация простых программ........ 369
6.15. Команды и операторы на языке Бейсик . . . . . . 388
Глава 7. Новые разработки в области микроЭВМ...... 394
7.1. Введение............... 394
7.2. МП 80-х годов............. 397
7.3. 16-разрядные МП............. 398
7.4. МП !АРХ432 фирмы Intel.......... 400
Предметный указатель.............. 402
Цена: 200руб.
