Реферат: Робоча програма методичні| вказівки| та контрольні| завдання| з дисципліни| «Мікропроцесорна техніка|» для студентів| заочного| факультету, які| навчаються| за напрямом| 0925- автоматизація та комп’ютерно-інтегровані| технології|

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТІ І НАУКИ УКРАЇНІ

НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНІ





РОБОЧА ПРОГРАМА

методичні| вказівки| та контрольні| завдання| з дисципліни|

«Мікропроцесорна техніка|»

для студентів| заочного| факультету, які| навчаються| за напрямом|

0925– Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані| технології|





Дніпропетровськ НМетАУ 2009

Робочий план дисципліни| Розподіл навчальних| годин| (|заочна| форма навчання|)






заочна

форма

Усього годин за навчальним планом

216

у|біля| тому числі|:
^ Аудиторні заняття

36

з них:

лекції


18

лабораторні роботи

18

практичні заняття

-

семінарські заняття

-
^ Самостійна робота
180

у|біля| тому числі| при :

підготовці до аудиторних зайняти


36

підготовці до модульних контрольних робіт


-

виконанні курсових проектів (робіт)

36

виконанні індивідуальних завдань




опрацюванні розділів програми, які не викладаються на лекціях


108
^ Підсумковій контроль
залік



Характеристика дисципліни|

Навчальна дисципліна| "Мікропроцесорна техніка|" є нормативною і входить до циклу дисциплін| професійно-практичної| підготовки| бакалаврів| за напрямом| 0925 – «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані| технології|».

Мета вивчення дисципліни – засвоєння основ мікропроцесорної техніки та програмування мікропроцесорних систем для управління технологічними процесами.

В результаті| вивчення| дисципліни| студент повинен

знати:

системи| числення| і правила перетворення| із одної| системи| числення| в іншу, правила виконання| арифметичних| операцій| в різних| системах числення|;

архітектуру| мікропроцесорів| і мікроконтролерів|;

системи| команд мікропроцесорів| і мікроконтролерів| ;

мову| програмування| Асемблер;

систему програмування| мікроконтролерів| і основи| програмування| на мові| Асемблер| для ПІК-контролерів

вміти|:

складати| і налагоджувати| програми| за допомогою| системи| програмування| MPLAB| IDE|;

вміти| спроектувати| мікропроцесорну| систему на базі| ПІК-контролера для управління| об’єктом| середньої| складності| ;

вміти| складати| програми| для роботи| із зовнішніми| пристроями;

Критерії успішності – отримання позитивної оцінки при складанні курсової роботи і тестування.

Зв’язок з іншими дисциплінами – Вивченню дисципліни передує
вивчення дисциплін "Комп'ютерна техніка і організація обчислювальних робіт", “Алгоритмізація і програмування ”, “Електроніка і мікросхемотехніка".

Набуті знання| і вміння| використовуються| при вивченні| дисциплін| "Технічні засоби| автоматизації|", "Програмування мікроконтролерів|", "Основі проектування| систем автоматизації|" та “Автоматизація технологічних| процесів ”.


^ Зміст дисципліни|

№№

тим


Назва розділу/теми та її зміст


Тривалість (годин)


1

Будова та робота мікропроцесорів|

Історія розвитку ЕОМ. Системі числення. Схемотехніка ЕОМ. Пам'ять ЕОМ. Формат команд Архітектура мікропроцесорів Система команд.


4 г. лекцій

8 г. самост|.

роботи|

[1,2,3]

2

^ Будова та робота ПІК-контролера

Технічні характеристики і архітектура ПІК-контролера Регістрі ПІК-контролера. Система команд.


10 г. лекцій|

20 г.самост|.

роботи|

[4,5]



3

Програмування мікроконтролерів|

Система розробки програмного забезпечення (ПЗ) Асемблер. Система директив. Розробка ПЗ ПІК-контролерів.

^ 4 г. лекцій

8 г.самост|.

роботи|

[4,5,6]


Лабораторні роботи|


№№

зайняти


Тема роботи


Тривалість (годин)


1

Вивчення системи| розробки| програмного| забезпечення| MPLAB| IDE|. |.

2

2

Розробка програмного| забезпечення| для виконання| арифметичних| операцій додавання, віднімання. |

4










3

Розробка програмного| забезпечення| для виконання| сортування масиву даних.|

2

4

Розробка програмного забезпечення для роботи із зовнішніми пристроями.
Опитати кнопку на вході мікроконтролера і запалити світлодіод, якщо кнопка натиснута, і загасити світлодіод, якщо кнопка не натиснута.
Опитати кнопку на вході мікроконтролера, якщо кнопка натиснута запалити світлодіод через проміжок часу 1с після натиснення кнопки., і загасити світлодіод, якщо кнопка не натиснута.

4

5

Розробка програмного забезпечення для роботи із АЦП.

Скласти програму налагодження АЦП і перетворювання аналогового сигналу в цифровий код.
Скласти програму роботи двохпозиційного регулятора. Якщо напруга на вході АЦП не перевищує задану, то запалити світлодіод, якщо ні, то загасити світлодіод.

6



Рекомендована література|

Основна


1.Мікропроцесорна техніка: Підручник/ Ю.І.Якименко, Т.О.Терещенко,
Є.І.Сокол, В.Я.Жуйков, Ю.С.Петергеря; За ред.. Т.О.Терещенко.-2-ге вид.,
переробл. Та доповн.- К.:ІВЦ "Видавництво «Політехника»"; "Кондор", 2004.-440 с

Мікро-ЕОМ| /Пер.с англ|. під ред|. А.Дірксена.-м.:енергоїздат, 1982. 328с|., іл.




Гібсон Г., Лю Ю-Ч. Апаратні і програмні засоби|кошти| мікро-ЕОМ.-М.: Фінанси і статистика, 1983.-255 с., іл.

Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам|: Пер. з|із| англ|.-М.: ДМК Прес, 2004-512 с|із|.,іл.

Однокристальні 8-розрядні FLASH| CMOS| мікроконтролери|мікроконтроллери| компанії Microchip| Technology| Incorporated|. –технічна| документація на мікроконтролери|мікроконтроллери| PIC16F873|, PIC16F874|, PIC16F876|, PIC16F877| –М|.:ООО "Мікро-чип", 2002 грама.-170 с., іл.

MPASM – Руководство пользователя. Техническая документация на асемблер для микроконтроллеров компании Microchip Technology Incorporated М.: ООО "Микро-Чип", 2001. - 61 с., ил.



Додаткова

1. В.Л.Григорьев. Микропроцессор i486. Архитектура и программирование
(в 4-х книгах).-М., ГРАНАЛ, 1993.-с.346, ил.87.

Руководство по архитектуре IBM PC AT/Ж.К.Голенкова, А.В.Заболоцкий, М.Л.Марсахин и др.; Под общ.ред. М.Л.Марсахина.-Мн.:ООО"Консул",
1992.-949 с.:ил.



Методичні вказівки| по вивченню| дисципліни|

1.Системи числення


Розвиток обчислювальної техніки привів до розширення використання різних систем числення. Зазвичай|звично| використовується десяткова система числення. Проте|однак| її застосування|вживання| для реалізації обчислювальних процесів за допомогою електронних пристроїв|устроїв| зв'язане з|із| трудністю розпізнавання десяти|десятеро| різних рівнів сигналів, які б відповідали б різним цифрам. Тому в обчислювальній техніці для реалізації обчислень|підрахунків| і представлення чисел і кодів команд використовують двійкову систему числення, яка має дві цифри 0 і 1 і для реалізації яких в технічних пристроях|устроях| необхідно мати два рівні сигналів: високий і низький, є сигнал чи нема | сигналу.

Система числення визначає правило представлення числа з|із| комбінації цифр даної системи числення. У десятковій системі числення, якою ми користуємося повсякденно, є|наявний| десять|десятеро| цифр, комбінація яких визначає число. При представленні числа з|із| цифр має значення, на якому місці|місце-милі| знаходиться цифра. Місце|місце-милю| визначає вагу даної цифри. Одна і та ж цифра може визначати кількість одиниць, десятків, сотень і так далі, все залежить від її місцерозташування в числі.

Такі системи числення називаються позиційними системами числення по основі|основі| 2. У цих системах використовується кінцевий|скінченний| набір символів, кожен символ називається цифрою і позначає|значить| деяку кількість. Число різних цифр в наборі називається основою|основою| системи числення. Щоб|аби| отримати|одержувати| яке-небудь число, необхідно цифри записати поряд|поруч|. Відносній позиції цифри в числі ставиться у відповідність ваговий множник (коефіцієнт).

У десятковій системі числення 10 цифр: 0, 1 …9. Представлення числа в десятковій системі числення можна представити|уявляти| у такий спосіб у вигляді полінома. Наприклад, число 678 матиме вигляд|вид|:





Тут цифра 6 входить з|із| вагою 100, цифра 7 – з|із| вагою 10, цифра 8 – з|із| вагою 1.

У загальному|спільному| вигляді|виді| даний вираз|вираження| можна представити|уявляти| у такий спосіб:

, (1.1)


де - цифри числа;
- вагові коефіцієнти.


У таблиці 1.1 приведені найбільш споживані системи числення і їх характеристики.


Таблиця 1.1, Системи числення



Основа


Система числення


Позна-чення


Цифрові символи


2

Двійкова


b


0,1

3

Трійкова





0,1,2

4

Четверкова





0,1,2,3

5

П'ятіркова





0,1,2,3,4

8

Вісімкова


о


0,1,2,3,4,5,6,7

10

Десяткова


d


0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

12

Двенадцяткова





0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B


16

Шістнадцяткова


h


0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F




З|із| приведених в таблиці 1.1 систем числення в обчислювальній техніці найбільше застосування|вживання| разом з|поряд з| десятковою системою числення отримали|одержували| двійкова, вісімкова і шістнадцяткова системи числення. Для відмінності систем числення застосовують наступні|такі| позначення:
|

100(10), 100(d) – число представлене у десятковій системі числення;
100(2), 100(b) - число представлене у двійковій системі числення;
100(8), 100(o) - число представлене у вісімковій системі числення;

100(16), 100(h) - число представлене у шістнадцятковій системі числення.


Двійкова система числення


Двійкова система числення використовує тільки|лише| дві цифри 0 і 1, що дозволяє використовувати цю систему числення технічними пристроями|устроями| для виконання арифметичних операцій [3]. Дані технічні пристрої|устрої| мають два стійкі стани|достатки|: увімкнено-|вимкнено, низький-високий| рівень.

У двійковій системі числення кожної позиції відповідає певна вага, яка визначається як ступінь|міра| числа 2, оскільки|тому що| основа|основа| двійкової системи числення дорівнює 2. Через те, що дана система числення має дві цифри, розрядність двійкових чисел значно більше розрядності десяткових чисел.

Представлення двійкових чисел і їх перетворення|переведення| в десяткове число здійснюється по виразу|вираженню| (1.1)


1011012 = 1*25 + 0*24 + 1*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 =
= 1*32 + 0*16 + 1*8 + 1*4 + 0*2 +1*1 = 4510


При записі двійкового числа кожна позиція зайнята|позичати| двійковою цифрою, яка називається бітом. Слово біт штучне, воно відбулося як скорочення від двох слів: binary| digit| (двійкова одиниця) - bit|.

При розгляді двійкових чисел користуються поняттями найменший значущий біт (самий молодший двійковий розряд) і найбільший значущий біт (самий старший двійковий розряд). Звичайне|звичне| двійкове число записується|занотовує| так, що найбільший значущий біт є|з'являється| крайнім зліва|ліворуч|.

Перетворення|переведення| з|із| десяткової системи в двійкову систему числення здійснюється у такий спосіб. Перетворення здійснюється багатократним|багаторазовим| діленням|поділом| десяткового числа на 2. Наприклад, перетворення|переведення| десяткового числа 35 в двійкове число


35:2=17 залишок 1 = a0
17:2=8 залишок 1 = a1
8:2 =4 залишок 0 = a2

4:2 =2 залишок 0 = a3

2:2 =1 залишок 0 = a4
1 = a5

Таким чином, двійкове число матиме вид a5a4a3a2a1a0


1000112 = 1*25 + 0*24 + 0*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20 =
1*32 + 0*16 + 0*8 + 0*4 + 1*2 +1*1 = 3510


Шістнадцяткова система числення


У шістнадцятковій системі числення використовуються 16 цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F|. Шістнадцяткова система числення використовується як засіб|кошт| скороченого запису 4-х розрядного двійкового числа. У таблиці 1.2 приведені шістнадцяткові числа і їх двійкові і десяткові еквіваленти.


Таблиця 1.2


^ Шістнадцяткове число

Двійкове
число

Десяткове
число

Шістнадцяткове число

Двійкове
число

Десяткове
число

0

0000

0

10

10000

16

1

0001

1

11

10001

17

2

0010

2

12

10010

18

3

0011

3

13

10011

19

4

0100

4

14

10100

20

5

0101

5

15

10101

21

6

0110

6

16

10110

22

7

0111

7

17

10111

23

8

1000

8

18

11000

24

9

1001

9

19

11001

25

A

1010

10

1A

11010

26

B

1011

11

1B

11011

27

C

1100

12

1C

11100

28

D

1101

13

1D

11101

29

E

1110

14

1E

11110

30

F

1111

15

1F

11111

31


Перетворення двійкового числа в шістнадцяткове число полягає в тому, що біти, починаючи з молодшого значущого біта, об'єднуються в групи по чотири. Кожній групі підбирається відповідний шістнадцятковий символ. Наприклад, щоб представити двійкове число 1010101111111012 у вигляді шістнадцяткового числа необхідно зліва додати два незначущі нулі з метою формування бітів в групи по чотири: 0010 1010 1111 1101. Замінивши кожну групу бітів відповідним шістнадцятковим символом, отримаємо число 2AFD16.

Дана форма запису набагато простіше і сприймається легше, ніж двійкова.

Потрібно пам'ятати, що шістнадцяткові числа – це спосіб представлення двійкових чисел, якими оперує мікропроцесор.

Представлення шістнадцяткового числа у вигляді десяткового також здійснюється по виразу|вираженню| (1.1).

2AFD16 = 2*163 + A*162 + F*161 + D*160 =
2*4096 + 10*256 + 15*16 + 13*1 =

8192 + 2560 + 240 + 13 = 1100510


101010111111012 = 1*213 + 0*212 + 1*211 +0*210 + 1*29 +0*28 +
+ 1*27 + 1*26 + 1*25 + 1*24 + 1*23 + 1*22 +0*21 +1*20 =
= 8192 + 0 + 2048 + 0 + 512 + 0 + 128 + 64 + 32 + 16 +
+ 8 + 4 + 0 + 1 = 1100510


Двійкова арифметика


Чотири основні арифметичні операції, а саме додавання, віднімання, множення, ділення|поділ| можна виконувати в позиційній системі числення з|із| будь-якою основою|основою|.

Додавання двох двійкових чисел


а


b


a+b


0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

10

1+1+1




11


Правила додавання двійкових і десяткових чисел аналогічні, але|та| в результаті швидшого заповнення розрядів в двійковій системі числення швидше відбувається|походить| і перенесення|перенос| в старший розряд при додаванні двійкових чисел.

Додавання одиниці до старшого розряду у результаті|унаслідок| переповнювання сусіднього, молодшого розряду називають перенесенням|переносом|.

Додавання двійкових чисел виконується по тих же правилах, що і додавання десяткових чисел. Наприклад, додавання двійкових чисел 1101010 і 1101100 відбувається|походить| таким чином. У першому молодшому розряді доданками є|з'являються| 0 і 0, результат виходить 0. У другому розряді до 1 додається 0, результат виходить 1. У третьому розряді до 0 додається 1, результат виходить 1. У четвертому розряді результатом складання 1 з 1 є|з'являється| 10. Одиницю перенесення|переносу| записуємо|занотовуємо| над п'ятим розрядом, в якому підсумовування 1,0 і 0 дає в результаті|унаслідок| 1. У шостому розряді знову підсумовуються 1 і 1, результат виходить 10. Аналогічним чином одиницю перенесення|переносу| записуємо|занотовуємо| над сьомим розрядом, в якому тепер необхідно скласти три одиниці. Результат є 11. Одиницю перенесення|переносу| розташовуємо над восьмим розрядом, який порожній|пустий| для обох доданків, тому в результаті|унаслідок| додавання у восьмому розряді з'явиться|появлятиметься| 1. Порядок|лад| додавання приведений на рис.1.1.



Розряд


8

7

6

5

4

3

2

1

Число А





1

1

0

1

0

1

0

Число В





1

1

0

1

1

0

0

Сума

















1

1

0




Розряд


8

7

6

5

4

3

2

1

Перенесення











1













Число А





1

1

0

1







Число В





1

1

0

1







Сума











1

(1)0










Розряд


8

7

6

5

4

3

2

1

Перенесення


1

1


















Число А





1

1











Число В





1

1











Сума


1

(1)1

(1)0














Рис.1.1. Схема додавання двох чисел.


Віднімання двійкових чисел


Віднімання десяткових чисел є|з'являється| звичнішим і на їх прикладі|зразку| можна зрозуміти механізм віднімання двійкових чисел. Наприклад, віднімемо 17283 (від'ємник) з числа 909009 (зменшуваного). Віднімання починають з найправішого розряду. Віднімаючи 3 з|із| 9, отримуємо|одержуємо| 6.


Розряд


6

5

4

3

2

1

Число А


9

0

9

0

0

9

Число В





1

7

2

8

3

Різниця

















6




Розряд


6

5

4

3

2

1

Число А


9

0

8

9

(10)



Число В





1

7

2

8



Різниця








1

7

2







Розряд


6

5

4

3

2

1

Число А


8

(10)









Число В





1









Різниця


8

9













Рис.1.2. Схема віднімання двох десяткових чисел


У наступному|такому| розряді необхідно відняти 8 з|із| 0, що безпосередньо зробити неможливо, оскільки|тому що| 8 > 0. Щоб|аби| здійснити подальші|дальші| обчислення|підрахунки| необхідно звернутися|обертатися| до розрядів, розташованих|схильних| зліва|ліворуч|, для знаходження числа, не рівного 0. В даному випадку таким числом буде 9. Займаємо|позичаємо| 1 з|із| 9, внаслідок чого в четвертому розряді замість 9 з'являється|появляється| 8, в третьому розряді замість 0 з'являється|появляється| 9, в другому розряді – 10.

Тепер в другому розряді з|із| 10 можна відняти 8, отримавши|одержувати| 2. У третьому розряді потрібно відняти 2 з|із| 9, отримаємо|одержуватимемо| 7. У четвертому розряді віднімаємо 7 з|із| 8, отримуємо|одержуємо| 1. У п'ятому розряді потрібно відняти 1 з|із| 0. Для цього необхідно знову зайняти|позичати| 1, рухаючись|сунути| вліво до тих пір, поки не дійдемо до першого ненульового розряду. У нім 9 заміняємо на 8, а замість 0 в п'ятому розряді отримуємо|одержуємо| 10. Тепер обчислення|підрахунки| можна продовжити.

Для двійкових чисел процес обчислення|підрахунку| приведений на рис.1.3.



Розряд


8

7

6

5

4

3

2

1

Число А


1

0

0

1

0

0

0

1

Число В







1

1

1

1

1

1

Різниця





















0




Розряд


8

7

6

5

4

3

2

1

Число А


1

0

0

0

1

1

(10)



Число В







1

1

1

1

1



Різниця














0

0

1






Розряд


8

7

6

5

4

3

2

1

Число А


0

1

1

(10)













Число В







1

1













Різниця


0

1

0

1














Рис.1.3. Схема віднімання двох двійкових чисел


Результат обчислення в правому розряді 1-1 = 0. У другому розряді відняти 1 з 0 просто так не вдасться, і тому проглядаємо розряди справа наліво до тих пір, поки не знайдемо 1. Додаємо 1 до 0 в другому розряді, що дає 10 (один, нуль). Числу 102 відповідає десяткове число 2. Нулі, які стоять між двома розрядами, перетворюються в одиниці. У другому розряді віднімаємо з 102 – 12 і отримуємо 12. У третьому і четвертому розрядах результат віднімання буде рівний 0.В п'ятому розряді знову з 0 потрібно відняти 1, для чого знову проводиться позика, як і у випадку, описаному вище.

Якщо зменшуване більше за від'ємник, то різниця виходить додатною, якщо навпаки, то результат буде від’ємним|заперечним|.


Додатковий код двійкового числа


Оскільки|тому що| обчислювальна машина оперує з|із| цифрами 0 і 1, то знаки + і -, призначені для позначення додатних і від’ємних|заперечних| чисел, відсутні. Для представлення додатних і від’ємних|заперечних| |заперечних| чисел в двійковій системі числення і обчислювальній техніці використовують старший значущий розряд двійкового числа. Якщо він дорівнює 1, то число буде від’ємне|заперечних| |заперечним|, якщо він дорівнює 0, то число буде додатне.

Така форма представлення чисел виходить, якщо двійкове число представити|уявляти| таким чином:





Таке подання|виставу| називають додатковим кодом двійкового числа. В цьому випадку старший значущий розряд має вагу не 27, а . Якщо в цьому розряді стоїть 1, то він представлятиме|уявлятиме| десяткове число -128 і число в цілому|загалом| виявиться від’ємним|заперечним|, оскільки|тому що| найбільше число, що міститься|утримується| в розрядах , не може перевищити десяткове значення 127.

Таким чином, двійкове число 10110001 можна представити|уявляти| як


1*(-128)+0*64+1*32+1*16+0*8+0*4+0*2+1*1=-79


Якщо в старшому значущому розряді стоїть 0, подібний запис є додатним числом, оскільки|тому що| у|біля| решти всіх розрядів ваги позитивні. Наприклад


01001000=0*(-128)+1*64+0*32+0*16+1*8+0*4+0*2+0*1=72


Для того, щоб перетворити|уявляти| |заперечне| від’ємне десяткове число в двійкову форму, необхідне це число записати як позитивне в двійковому вигляді|виді|. Після|потім| цього записати обернений код двійкового числа, а потім додати|добавляти| до оберненого коду двійкового числа одиницю, внаслідок чого отримаємо|одержуватимемо| додатковий код двійкового числа, який дорівнюватиме від’ємному|заперечному| десятковому числу. Розглянемо|розглядуватимемо| наступний|такий| приклад|зразок|. Представити|уявляти| в двійковому вигляді|виді| від’ємне|заперечне| число – 77. Для цього отримаємо|одержуватимемо| двійкове число додатного числа 77.


77 = 01001101


Обернений код цього числа отримаємо|одержуватимемо| заміною 0 на 1, і 1 на 0.


10110010


Для отримання|здобуття| додаткового коду додамо до оберненого|з коду 1.


10110010 – обернений код
| + 1
| 10110011 – додатковий код числа 77


Перевіримо, чому дорівнює двійкове число 10110011
|

1*(-128)+0*64+1*32+1*16+0*8+0*4+1*2+1*1= -77


У такий спосіб|в такий спосіб| можна представити|уявляти| числа в діапазоні від 10000000=-128 до 01111111=+127. Якщо цей діапазон недостатній, то необхідно використовувати шістнадцятірозрядні| числа, які утворюються шляхом об'єднання двох 8-розрядних слів.

Використання додаткових кодів двійкових чисел значно спрощують операції двійкового віднімання, оскільки|тому що| віднімання можна замінити складанням додатного і від’ємного|заперечного| чисел. Наприклад

17-22= 17+(-22)


У двійковому вигляді|виді| це означає|значить|, що потрібно скласти 00010001 = 17 і додатковий код числа 00010110 = 22. Додатковий код числа 00010110 отримаємо|одержуватимемо|, перетворивши його в обернений код 11101001 і додавши до оберненому коду 1.


00010110 – двійковий код числа 22

11101001 – обернений код
| + 1
| 11101010 – додатковий код


Після|потім| цього складаємо


00010001 17

+
11101010 -22
=
11111011

Представимо|уявлятимемо| 11111011 в десятковому вигляді|виді|


1*(-128)+1*64+1*32+1*16+1*8+0*4+1*2+1*1= -5


Множення двійкових чисел


Правила двійкового множення

0*0=0
0*1=0
1*0=0
1*1=1


Множення двох двійкових чисел здійснюється так само, як і множення десяткових чисел. Візьмемо два числа 9*3=27, в двійковому вигляді|виді| запишемо їх так


1001
* 11
=
1001
+ 1001
= 11011


11011= 1*16+1*8+0*4+1*2+1*1= 27


Двійково-десятковий код BCD| (Binary| Coded| Decimal|)


Двійково-десятковий код дозволяє представляти|уявляти| в обчислювальній машині десяткові цифри 0.,9 за допомогою символів двійкового алфавіту.

При двійково-десятковому кодуванні кожна десяткова цифра замінюється відповідним 4-розрядним двійковим числом. Наприклад, число 12 представляється таким чином. Знаходимо|находимо| двійкове число для цифри 1 – 0001, знаходимо|находимо| двійкове число для цифри 2 – 0010, тоді двійково-десятковий код числа 12 матиме вигляд|вид| 0001 0010.


Системи кодування


Для того, щоб мати можливість|спроможність| оперувати не тільки|не лише| з|із| числами, але і символами, щоб|аби| можна було представляти|уявляти| в ЕОМ текстову інформацію, використовують системи кодування, в яких кожному символу ставлять у відповідність певну комбінацію нулів|нуль-індикаторів| і одиниць.

У МікроЕОМ найчастіше використовують два коди: американський стандартний код для обміну інформацією ASCII| (American| Standard| Code| for| Information| Interchange|) і розширений двійково-кодований EBCDIC| (Extended| Binary| Coded| Decimal| Interchange|).

Окрім|крім| цих кодів використовуються коди КОІ-7, КОІ-8 і ін.


2. Пам'ять ЕОМ.


Загальна|спільна| пам'ять системи ЕОМ складається з пам'яті програм і пам'яті даних. Команди зберігаються в пам'яті програм, а дані для обробки – в пам'яті даних. Постійний запам’ятовувальний пристрій|устрій| використовується як пам'ять програм (ПЗП), а ОЗП – оперативний запам’ятовувальний пристрій|устрій| – для зберігання даних. Обидва типи|типів| пам'яті виконано на напівпровідникових елементах.

Інформація (найчастіше програма) зберігається в ПЗП. Її можна прочитувати і не можна міняти|змінювати| або оновлювати|обновляти|. Є|наявний| три типи ПЗП:
- ПЗП, запрограмований виготовлювачем (ROM|). Під час виробництва ПЗП виготовлювач вводить|запроваджує| в пам'ять інформацію відповідно до вимог користувача і подальше|наступне| оновлення інформації неможливо. Використовується, коли необхідно мати велику кількість однакових ПЗП при серійному виробництві великої кількості пристроїв|устроїв|.

- програмовані ПЗП (ППЗП або PROM|). Користувач може сам запрограмувати ППЗП за допомогою програматора|устрою|, який випалює плавки перемички , що адресуються, в матриці ППЗП, після|потім| цього подальша|дальша| зміна вмісту пам'яті неможлива. Використовується, коли потрібне невелике число різних ПЗП;

- РППЗП (репрограмовані| ППЗП) або стираєми|прати| ППЗП. Інформація може стиратися кілька разів. Стирання здійснюється за допомогою ультрафіолету (EPROM|) . Електрично перезаписувані|перезаписувати| пристрої мають назву|устрої| EEPROM|. Перепрограмування здійснюється за допомогою програмуючого пристрою|устрою| ППЗП. Перевага РППЗП полягає в можливості|спроможності| полегшення виправлення помилок, зміну вмісту пам'яті можна проводити|виробляти| , не викидаючи ПЗП або ППЗП.

Оперативний запам’ятовувальний пристрій|устрій| ОЗП (RAM|) – це пам'ять, з|із| якої процесор може прочитувати або в яку може записувати|занотовувати| інформацію. Їого використовують для зберігання проміжних результатів обчислень|підрахунків| і змінних. Після|потім| виключення живлення|харчування| мікроЕОМ вміст ОЗП пропадає на відміну від ПЗП і ППЗП.

Залежно від принципу зберігання інформації розрізняють статичні і динамічні ОЗП.

Пам'ять програм і пам'ять даних не обов'язково мають бути розташовані|схильні| окремо. Якщо елемент пам'яті містить|утримує| команду, то цей осередок|чарунка| є|з'являється| частиною|часткою| пам'яті програм, а якщо елемент пам'яті містить|утримує| дані, то вона є|з'являється| частиною|часткою| пам'яті даних незалежно від того, де вона фізично розташована|схильна|.

Команда і дані витягуються з пам'яті і передаються послідовно в ЦП під час виконання програми. Кожен елемент пам'яті має свою адресу. За кожною адресою в пам'яті знаходиться|перебуває| одне 8-розрядне слово. Адреса визначає місцеположення слова, а не бита. Вміст елементу пам'яті програміст може інтерпретувати різним способом.

Дані, використовувані для виконання операцій:
а|) 8-розрядне число; б) частина|частка| числа, що має формат більше восьми розрядів; в) число, буква|літера| або символ відповідно до використовуваного коду, таким як ASCII|.

Команди: код операції або частина|частка| багатобайтної| команди.



Довжина слова.

Число різних команд, які може виконати ЕОМ, частково визначається розрядністю машинних слів. Більшість мікроЕОМ має вісім розрядів для уявлення максимум 28 або 256 команд. Це зазвичай достатньо. В цьому випадку пам'ять організована таким чином, що елемент пам'яті містить 8 біт, і в цьому випадку ЕОМ називається 8-розрядною з довжиною слова 8 біт. Слово з 8 біт називають байтом. Деякі мікроЕОМ працюють з довжиною слова 4 або 16 біт.

Ємність пам'яті, тобто максимальне число машинних слів, які можуть зберігатися в пам'яті, часто виражають в кілобайтах, або скорочено Кбайт або мегабайтах - Мбайт. Якщо пам'ять має ємність 1 Кбайт, то вона може зберігати 1024 8-розрядних слів. У обчислювальній техніці префікс "кіло" виражає не 1000, як в метричній системі, а ступінь числа 2, найближчу до тисячі, яка рівна 1024 – 210. 1 мегабайт – 1048576 – 220.


Модуль пам'яті.

Окрім довжини слова важливою характеристикою ЕОМ є розрядність слів, використовувана для адресації машинних слів. Якщо для адресації використовується 8 розрядів, тобто 1 байт, то мікроЕОМ може адресувати 28= 256 різних машинних слів, що недостатньо для нормальної роботи ЕОМ. Тому використовують 16 розрядів і 8-розрядні ЕОМ мають 2-байтні адреси, щоб можна було адресувати 216=65536 слів. В цьому випадку сама молодша адреса 0000000000000000(2)=0000(16), а сама старша адреса 1111111111111111(2)=FFFF(16) (рис.2.1.).




Рис.2.1. Розташування адресного простору|простір-час|.


Часто розряди одного машинного слова фізично розташовані|схильні| в різних| інтегральних схемах ІС. Інтегральні мікросхеми, які утворюють разом машинне слово, називають модулем пам'яті. Варіанти модулів пам'яті приведені на рис.2.2. Один модуль пам'яті може складатися з 8 однобітових| мікросхем, з|із| 2 чотирьохбітових ІС, з|із| 1 восьмибітової ІС. Число біт, які можуть зберігатися на одному кристалі, завжди є|з'являється| ступенем|мірою| числа 2.




Рис.2.2. Модуль пам'яті.

Адресація.

Число розрядів в адреси пам'яті залежить від ємності пам'яті, тобто від числа машинних слів, що зберігаються. Якщо ємність пам'яті складає
1 Кбайт = 1024 слів, то необхідно використовувати 10-розрядну адресу (210=1024).

Якщо основна пам'ять ЕОМ містить|утримує| більш за один модуль пам'яті, частина|частка| коду адреси повинна указувати|вказувати|, в якому модулі пам'яті розташовано|схильний| дане слово. Ця частина|частка| називається кодом вибору модуля або кодом вибору кристала. Частина|частка| коду адреси, яка вибирає слово пам'яті усередині|всередині| модуля, називається адресою слова.


0011 011100101101
Вибір модуля Адреса слова в модулі


Декодування адреси слова здійснюється в самих кристалах пам'яті. Для декодування адреси модуля використовується окрема ІС.

Від особливостей організації основної пам'яті залежить спосіб адресації, тобто які розряди адреси використовуються для вибору модуля і які для адресації слова в модулі. ЕОМ може містити|утримувати| різні модулі пам'яті, наприклад, модуль ОЗП і модуль ПЗП і ці модулі матимуть свої коди вибірки модуля.




Рис.2.3. Карта пам'яті мікроЕОМ.


Приклад. Пам'ять ЕОМ складається з 4 модулів: один модуль ПЗП і три модулі ОЗП; ємність модуля ПЗП – 1 Кбайт = 210 слів; ємність кожного з модулів ОЗП складає 4 Кбайта = 212 слів; адресація пам'яті – 16 розрядна шина.

Як адресувати слово.

Щоб вибрати слово в модулі ПЗП необхідно мати 10 розрядів для вибору слова і шість розрядів для вибору модуля. Якщо вибрати код 000000 як код вибору цього модуля ПЗП, то адреси слів в модулі ПЗП лежатимуть в межах від 0000000000000000(2)=0000(16) до 0000001111111111(2)=03FF(16) .

Щоб вибрати слово в одному з модулів ОЗП, потрібно 12 розрядів для адреси слова 212 = 4096 = 4К. Для вибору модуля використовуються 4 розряди.

Якщо вибрати код 0001 для вибору першого модуля ОЗП, адреси слів в цьому модулі знаходитимуться|перебуватимуть| в межах від

00010000000000002 = 100016 до 00011111111111112 = 1FFF16 .

У другому модулі ОЗП, для вибору якого використовується код 0010, адреси знаходитимуться в межах від 00100000000000002 = 200016 до 00101111111111112 = 2FFF16 .

У третьому модулі ОЗП, для вибору якого використовується код 0011, адреси знаходитимуться в межах від 00110000000000002 = 300016 до 00111111111111112 = 3FFF16 .

На рис.2.3 схематично наведені|уявляти| адреси всіх машинних слів. Така схема називається картою пам'яті.


Значення машинного слова.

Машинне слово може інтерпретуватися різним чином. Це можуть бути дані (8-розрядне число, частина|частка| числа, символ) і команди.

8-розрядне число. При обчисленнях|підрахунках| в ЕОМ машинне слово поміщається в АЛП і сукупність 0 і 1 представляє|уявляє| в цьому випадку двійкове число.

Від’ємні числа в ЕОМ представлені у вигляді додаткового коду, якій утворюється із оберненого коду додатного числа і додавання до нього 1. Наприклад, число +125 у двійковій системі числення має код 011111012. Його обернений код має вигляд 100000102. Для отримання додаткового коду додати до оберненого коду 1.
Представлення числа -125 у двійковій системі має вигляд

100000102
+ 12

-125 = 100000112


Таким чином, додатні числа відрізняються від від’ємних|заперечних| тим, що в додатних числах в старшому значущому розряді стоїть 0, а в від’ємних|заперечних| – 1.

Якщо число має розрядність більше 8, в цьому випадку використовується декілька машинних слів. В принципі число слів необмежено і може бути достатньо великим.


Символ.

Під символами розуміються літери|літери| і символи: 26 прописних літер|літер|, 26 рядкових літер|літер|, 25 символів, таких як !, і ін., 10 цифр від 0 до 9. Ці символи надаються рядами|лавами| одиниць і нулів|нуль-індикаторів|, якими закодовані ці символи. Коди привласнюються відповідно до таблиць кодів - ASCII| (американський стандартний код обміну інформацією) і EBCDIC| (розширений десятковий двійково-кодований код обміну).

Всього є|наявний| 87 різних знаків, для цього потрібне 7 біт. Вільний біт використовується для організації контролю передачі даних і називається бітом паритету. Значення біта паритету (біта контролю) таке, що слово, включаючи контрольний біт, завжди повинне містити|утримувати| парне або непарне число одиниць, що обмовляється заздалегідь|наперед|. При цьому говорять про контроль по парності або контролю по непарності.

Код команди.

Машинне слово може бути також новою командою для ЕОМ або частиною|частка| багатобайтної| команди.