WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 24 |

Любой достаточно сложный процесс преобразования дискрет­ной информации можно разбить на отдельные этапы или акты. Элементарный неделимый акт обработки информации называют операцией, а управляющее слово, вызывающее выполнение этой операции, — командой. Последовательность команд, реализую­щих требуемый процесс преобразования информации, состав­ляет программу обработки исходных данных. Программный принцип обработки информации позволяет использовать одно и то же устройство — универсальный преобразователь — для ре­шения самых разнообразных задач при помощи составленных пользователем последовательностей команд или программ преобразования. Как уже отмечалось, программа должна быть введена в машину до начала вычислений. В связи с этим следую­щий блок микроЭВМ (центральный) должен содержать по крайней мере следующие два функциональных блока: процес­сор, реализующий операции преобразования, и память, храня­щую программу и результаты вычислений (рис. 2.3).

Благодаря тому что все осуществляющие управление преоб­разованием команды записываются в память, программный способ преобразования информации является очень гибким. Процессор, извлекая из памяти команды (рис. 2.3), может оперировать с ними как с числами и, изменив, возвращать их обратно в память. Это позволяет реализовать сложные схемы вычислений путем использования команд, которые в процессе вычислений "сами себя меняют", вследствие чего меняется весь ход вычислительного процесса.

Рис. 2.3. Схема процесса решения задачи:

а — программа и данные на входе микроЭВМ; б — программа и дан­ные в памяти машины; в результат вычислений занесен в память; г результат на выходе микроЭВМ Память, содержимое которой изменяется процессором и в которую записываются команды и данные, а также заносят­ся промежуточные и окончательные результаты вьиислений, называется оперативной памятью или оперативным запоминаю­щим устройством. Кроме нее в составе центрального блока микроЭВМ должна быть память с неизменным содержанием. Эта память, используемая только для считывания хранимой в ней информации, называется постоянной памятью или по­стоянным запоминающим устройством. Ее содержимое не про­падает при выключении питания, и изменить его с помощью какихлибо команд пользователь не может. Чтобы это сделать, необходимо воспользоваться специальным устройством, назы­ваемым программатором.

Рис. 2.4. Простейшая микроЭВМ и некоторые возможности ее расши­рения Непосредственное управление процессом обработки инфор­мации в соответствии с командами программы пользователя осуществляется специальной схемой, входящей в состав про­цессора. Кроме того, в процессе управления микроЭВМ при­нимают участие следующие специальные устройства: синхрогенератор, синхронизирующий работу всех блоков вычислитель­ной машины, системный контроллер (устройство, формирую­щее сигналы управления из сигналов процессора) и схема по­шагового исполнения программы.

Итак, следующий рассматриваемый нами блок (рис. 2.4), называемый центральным блоком микроЭВМ, состоит из микропроцессорного блока (МБ), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), постоянного запоминающего устрой­ства (ПЗУ) и вводных и выводных согласующих устройств связи, называемых портами. Порт — это устройство сопряже­ния, с которым микропроцессорный блок обменивается ин­формацией аналогично обмену с устройствами памяти. В свою очередь МБ содержит: микропроцессор (МП), синхрогенератор (СГ), схему пошагового исполнения программы (СПИП), системный контроллер (СК) и специальные устройства, назы­ваемые буферами тин адреса (БША) и данных (БШД) и опи­сываемые ниже.

2.3. КАКУЮ МИКРОЭВМ МЫ БУДЕМ НАЗЫВАТЬ "ПРОСТЕЙШЕЙ"? Даже простое перечисление основных узлов микроЭВМ говорит о том, что современный дискретный универсальный вычислитель — это довольно слож­ное устройство. Ниже опишем простейший вариант такого вычислителя, который будем именовать простейшей микроЭВМ и возможность построения которого конструкторомлюбите­лем из доступных деталей, выпускаемых промышленностью, была оговорена ранее.

Под простейшей микроЭВМ (далее ПМЭВМ) будем подра­зумевать микроЭВМ на одной или нескольких платах, построен­ную на базе микропроцессора КР580ИК80А (КР580ВМ80А), с минимальным (определяемым ниже) объемом ОЗУ и ПЗУ и с простейшими устройствами ввода/вывода в виде клавиатуры (К), включающей 16 клавиш и 24 светоизлучающих диода (светодиода СД). На рис. 2.4 ПМЭВМ обведена красной штри­ховой линией. На этом же рисунке указаны некоторые возмож­ности функционального расширения ПМЭВМ.

МикроЭВМ может быть оснащена алфавитноцифровой кла­виатурой (АЦК), семисегментными светоизлучающими индика­торами (ССИ), специальным цветным дисплеем (ЦД) или дисплеем на базе бытового телевизора (БТ), внешними запоми­нающими устройствами — кассетным магнитофоном (кассетнымнакопителем на магнитной ленте КНМЛ или накопителем на гиб­ких магнитных дисках НГМД), печатающим устройством — принтером (ПР) и некоторыми другими устройствами. Подклю­чение перечисленных дополнительных внешних устройств потре­бует разработки специальных согласующих схем, не показанных на схеме ПМЭВМ (см. гл. 10).

Описываемая простейшая микроЭВМ может быть использо­вана для приобретений навыков программирования на языке Ассемблер в мнемонических кодах. Она может также оказаться полезной при отладке небольших программ, для макетирования простейших управляющих устройств и, как уже отмечалось, для несложных расчетов в качестве программируемого калькулято­ра. Такая несложная машина может найти применение в школе, профессиональном техническом училище, на факультетах пере­квалификации специалистов с высшим образованием.

Однако следует заметить, что изготовление этой простейшей вычислительной машины все же потребует известного напряже­ния ума и сил. Поэтому, если читателю необходимо лишь сред­ство для выполнения простейших расчетов, овчинка выделки не стоит. В таком случае лучше закрыть эту книгу и приобрести один из калькуляторов, имеющихся в продаже. Если же вы хотите приобщиться к увлекательному миру микроэлектроники и построить себе электронного помощника, функции которого можно будет в дальнейшем расширять путем постепенного со­вершенствования вашей конструкции, приступайте к чтению следующей главы.

НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАБОТЕ МИКРОЭВМ 3.1. ДАННЫЕ И ПРОГРАММЫ Содержание этой главы носит в основном справочный характер. В ней приведены лишь основ­ные понятия и самые общие сведения о работе микроЭВМ, без которых неподготовленному читателю будет трудно проследить работу основных ее узлов, описанию которых посвящены после­дующие главы книги. Читатель, знакомый с основами построе­ния ЭВМ и программирования, может сразу перейти к следую­щей главе.

Как уже говорилось в предыдущей главе, чтобы решить зада­чу на машине, нужно ее запрограммировать; т. е. составить опре­деленную последовательность команд (программу), которая, вместе с данными должна быть введена в память машины. В процессе решения задачи центральный процессор обращается к памяти машины, выполняет команды, извлеченные из памя­ти, обрабатывает в соответствии с этими командами данные, извлеченные из той же памяти и полученные от внешних устройств, и в зависимости от результатов обработки перехо­дит к выполнению одной или нескольких других команд. По­следовательность команд, приводящая к решению задачи, назы­вается программой решения задачи. Каждая машина характери­зуется определенным набором операций (системой команд), или машинным языком, которые должны быть известны поль­зователю, решающему свою задачу на данной машине.

Чтобы машина могла воспринимать передаваемые ей коман­ды и данные, они должны быть представлены в двоичной форме. С этой целью каждой команде ставится в соответствие двоичный код, а все числовые значения выражаются в двоичной системе счисления.

Под двоичной системой счисления подразумевается позицион­ная весомозначная система с основанием 2 и с цифрами 0,1. Термин "позиционная весомозначная" означает, что в зависи­мости от положения цифры в числе ей приписываются разные значения, или вес. В наиболее распространенных системах счис­ления этот вес равен степени основания, показатель которой равен n — 1, где п — номер разряда, отсчитываемый справа налево. Системы счисления получают наименование в зависимости от основания. Так, в десятичной системе счисления основанием является 10, в двоичной — 2, в восьмеричной — 8, в шестнадцатеричной — 16 и т. п. При этом количество используемых цифр для представления чисел равно основанию системы счисления. В двоичной системе используются всего две цифры: 0 и 1. В де­сятичной системе используются 10 цифр от 0 до 9, в восьмерич­ной — восемь цифр, т. е. первые восемь цифр десятичной систе­мы (от 0 до 7). В шестнадцатеричной системе счисления исполь­зуются все цифры десятичной системы, а в качестве недостаю­щих шести цифр используются первые шесть букв латинского алфавита: А, В, С, D, Е, F. Примеры записи десятичных чисел от 0 до 16 и от 248 до 255 в двоичной, восьмеричной и шестнад­цатеричной системах счислений приведены в табл. 3.1. Десятич­ное число 255 является наибольшим представимым в двоичной системе счисления при условии использования всего восьми разрядов для записи чисел. Для представления чисел, больших 255, необходимо в двоичной системе счисления использовать большее число разрядов.

Чтобы отличить число, записанное в той или иной системе счисления, от числа, записанного в другой системе счисления, в конце записи обычно ставят соответствующие используемому основанию цифры или буквы (иногда в виде индексов, напри­мер 3810). Для десятичной системы счисления часто использу­ется буква D, для двоичной — В, для восьмеричной — Q, для шестнадцатеричной — Н. Например:

216 D = 11011000 В = 330 Q = D8 Н.

Как следует из табл. 3.1, наиболее громоздким из рассмотрен­ных представлений, в особенности для больших чисел, является двоичное представление, а наиболее компактным — шестнадцатеричное представление, не совсем удобное для восприятия. Чтобы воспользоваться числовыми результатами в шестнадца­теричной системе счисления, необходимо перевести их в более привычную десятичную форму. Способы перевода чисел из одной системы счисления в другую неоднократно описывались в литературе и здесь рассматриваться не будут.

Таблица 3. Представление чисел Десятичное Двоичное Восьмеричное Шестнадцатеричное ОА 0В ОС OD ОЕ OF F F FA FB FC FD FE FF Необходимое для выполнения программы на ЭВМ двоичное представление данных и команд для пользователя неудобно именно своей громоздкостью. Написание программы непосред­ственно в двоичных кодах утомительно и нередко приводит к ошибкам. Шестнадцатеричное представление компактно, но не совсем удобно ввиду непривычности использования буквен­ных обозначений числовых величин.

Весьма распространенным способом представления данных и команд является их восьмеричное представление. Оно до­вольно компактно и легко переводимо в двоичную форму. Для этого достаточно запомнить двоичные коды трех первых двоичных разрядов (см. табл. 3.1). Перевод двоичного числа в восьмеричное производится следующим образом. Двоичный код разбивается справа налево на триады, каждая триада считается самостоятельным двоичным кодом трехразрядного чис­ла и заменяется соответствующей цифрой от 0 до 7. Перевод восьмеричного кода в двоичный производится аналогичным образом: каждая цифра от 0 до 7 заменяется соответствую­щим двоичным кодом.

Пусть, например, требуется записать восьмеричный код восьмиразрядного двоичного числа 10110101 В. Разбитый на триады двоичный код будет 10 НО 101 В. После замены каж­дой триады двоичным кодом получим 265 Q. Двоичное представ­ление восьмеричного числа 312Q получается также просто: 11 001 010 В или 11001010 В.

Представление двоичных чисел в табл. 3.1 в виде восьмираз­рядных кодов приведено не случайно. Наименьшей единицей информации, которая может быть представлена в ЭВМ, явля­ется двоичный разряд или бит. Бит может иметь два значения: О или 1, а соответствующий ему электрический сигнал — два уровня напряжения. Группа из восьми двоичных разрядов на­зывается байтом. Более крупными единицами информации являются килобит (1024 = 210 бит, или двоичных разрядов), килобайт (1024 = 210 байт) и мегабайт (1048576 =220 байт). Иногда выделяют группу из четырех двоичных разрядов, назы­ваемую ниблом. Этим понятием пользуются при рассмотрении процессов выполнения арифметических операций в двоичнодесятичных кодах.

Остановимся теперь на определении понятия машинной команды как элемента записи машинной программы.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 24 |




© 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.