Мікропроцесорні засоби та системи

Контрольне завдання, варіант № 7

Група Е-41-З, студент **********

Міністерство Освіти України

Кременчуцький Державний Політехнічний Інститут

Кременчук 1998

Перетворити числа з десяткової системи числення в двійкову і шістнадцяткову: 5; 38; 93; 175; 264.

Завдання № 2

Перетворити числа, записані в прямому двійковому коді у десятковий та шістнадцятковий код: 0011; 1000010; 00011011000.

Завдання № 3

Виконати такі арифметичні дії з двійковими числами, заданими у прямому коді: 0011 + 1000110; 10000001 - 1000110

Завдання № 4

Виконати наступне арифметичну дію у 8-ми розрядної сітки (старший біт містить знак числа): 5 х 25

Контрольна робота № 2

Завдання № 1

Визначити розмір пам'яті в кілобайтах (байтах), якщо дана пам'ять адресується з адреси A0EDH по адресу EF34H. Одна комірка пам'яті займає 8 біт

Для вирішення визначимо спочатку кількість елементів пам'яті, адресованих одним розрядом при 16 - терічной системі адресації.

Таким чином, початковий і кінцевий адреси в десятковій системі будуть:

A0EDH = 4096 * 10 + 256 * 0 + 16 * 14 + 1 * 13 + 1 = 41 198;

EF34H = 4096 * 14 + 256 * 15 + 16 * 3 + 1 * 4 +1 = 61237.

61237 - +41198 = 20039.

20039 = 19 * 1024 + 583.

Отже, розмір пам'яті буде 20039 байт або 19 кБ. 583 байт

Завдання № 2

Символьна рядок розташований в ОЗУ починаючи з адреси 0006H. Відомо, що під кожен символ відводиться одна комірка пам'яті. Кількість символів у рядку = 731. Визначити адресу для звернення до останнього символу рядка.

Порядковий номер останньої комірки пам'яті в десятковій системі буде 731 + 6 = 737. Переведемо 738 з десяткової системи в двійкову:

73710 = 0010111000012

Тепер переводимо в 16 - терічную: 0010111000012 = 02E116

Відповідь: адресу останнього символу 02E1H

Завдання № 3

Скласти програму на Асемблері з коментарями:

Підрахувати кількість символів у рядку, розташованої в області починаючи з адреси 1000H і закінчуючи адресою 2000H без врахування пробілів, якщо відомо, що кожен символ займає одну комірку пам'яті і пробіл кодується як 01H.

Максимальне число символів у рядку 2000h-1000h = 1000h = 409610

Після виконання програми результат буде поміщений в HL.

LXI SP, 3000h; вказівку вершини стека

LXI H, 1000h; адресу 1-го елемента => в HL

LXI D, 1000h; завантаження лічильника в D, E

XRA A; обнулення акумулятора

STA 2001h; обнулення лічильника кількості символів

STA 2002h; обнулення лічильника кількості символів

MVI B, 01h; код пробілу => у В

LOOP:

MOV A, M; завантажити символ з осередку М в акумулятор

CMP B; перевірка на код пробілу

JNZ COUNT; якщо не збігається, перехід до COUNT, інакше - далі

INX H; адреса наступного символу

DCX D; зменшити лічильник

JZ EXIT; якщо лічильник = 0, на вихід

JMP LOOP; в початок циклу

COUNT:

PUSH H; вивантажити вміст HL в стек

LHLD 2001h; завантажити HL вмістом лічильника кількості символів

INX H; збільшити лічильник на 1

SHLD 2001h; зберегти лічильник кількості символів в 2001h, 2002h

POP H; відновити в HL збережений адресу

RET; повернення з підпрограми

EXIT:

LHLD 2001h; завантажити HL вмістом лічильника кількості символів

END

Завдання № 4

Скласти програму на Асемблері, спрямовану на вирішення математичної функції:

Z = lg (x +1)

Натуральний і десятковий логарифми одного і того ж числа (в даному випадку - вираження) пов'язані простим співвідношенням, що дозволяє переходити від одного до іншого:

lg x = Mlnx, де M = 1/ln10 = 0,434294481903252 ...

тобто, десятковий логарифм числа x = натуральному логарифму цього ж числа, помноженому на постійний множник M = 0,434294481903252 ..., званий модулем переходу від натуральних логарифмів до десятковим.

Відповідно до вищесказаного, lg (x +1) = 0,434294481903252 ... * ln (x +1)

Для обчислення ln (x +1) використовуємо розкладання в ряд:

ln (x +1) = x-x2 / 2 + x3/3-x4/4 + x5/5-x6/6 + x7/7-x8/8 + ...

У результаті алгоритм розв'язання зводиться до чотирьох арифметичних дій: +; -; *; /.

Перед виконанням арифметичних дій над числами з плаваючою комою домовимося перше число розміщувати в регістрах EHL, друге - в регістрах DBC; результат операції залишати в EHL.

Формат представлення чисел з плаваючою комою:

Де: S - знак числа (1-негативний, 0-позитивний), P0 ... P7 - 8-бітний зміщений порядок, M1 ... M15 - мантиса. Прихований біт цілої частини мантиси в нормалізованих числах містить 1

До початку обчислень число Х повинно бути розміщено в пам'яті за адресами 1000h-1002h.; Початок циклу обчислень

CALC1:

LXI H, 1003h; збереження адреси першого осередку

SHLD 1020h; для зберігання XN

CALL LOAD; Завантаження Х в EHL

; Цикл обчислення XN

CALC2: CALL LOAD1; Завантаження Х в DBC CALL MULF; Множення чисел з плаваючою точкою

MOV B, H; HL => BC

MOV C, L

LHLD 1020h; завантажити адресу комірки пам'яті для зберігання Хn

MOV M, E; Хn => у пам'ять

INX H

MOV M, B

INX H

MOV M, C

INX H

SHLD 1020h; запам'ятати адресу комірки пам'яті для наступного Хn

MOV H, B; BC => HL

MOV L, C

LDA 1021h; вміст клітинки => в акумулятор

CPI 15h; якщо отримані всі значення Хn,

JZ CALC3; перехід на CALC3

JMP CALC2; інакше-в початок

CALC3:

LXI H, 1022h;

MVI M, 01h; завантажити в клітинку 1022h дільник

LXI H, 1003h;

SHLD 1020h; вміст HL => у пам'ять

; Цикл обчислення XN/NCALC4: MOV B, H; HL => BC MOV C, L LHLD 1020h; завантажити адресу комірки пам'яті для зберігання N MOV E, M; Хn => у регістри INX H MOV B, M INX H MOV C , M SHLD 1020h; запам'ятати адресу комірки пам'яті для наступного Хn

MOV H, B; BC => HL

MOV L, C

PUSH H;

LXI H, 1022h; N => у клітинку З

MOV C, M

POP H;

MVI D, 00h

MVI B, 00h

CALL DIVF; Розподіл чисел з плаваючою точкою

MOV B, H; HL => BC

MOV C, L

LHLD 1020h; завантажити адресу комірки пам'яті для зберігання Хn / N

DCX H;

DCX H;

MOV M, E; Хn / N => у пам'ять

INX H

MOV M, B

INX H

MOV M, C

INX H

SHLD 1020h; запам'ятати адресу комірки пам'яті для наступного Хn / N

MOV H, B; BC => HL

MOV L, C

PUSH H;

LXI H, 1022h; N => у клітинку З

MOV C, M; інкремент N

INR C

MOV M, C

POP H;

LDA 1021h; вміст клітинки => в акумулятор

CPI 15h; якщо отримані всі значення Хn,

JZ CALC5; перехід на CALC5

JMP CALC4; інакше-в початок

CALC5:

LXI H, 1003h;

SHLD 1020h;

;

CALC6:

LHLD 1020h; завантажити адресу комірки пам'яті для зберігання N

MOV D, M; Хn / N => у регістри D, B, C.

INX H

MOV B, M

INX H

MOV C, M

INX H

SHLD 1020h; запам'ятати адресу комірки пам'яті для наступного Хn / N

;

; Обчислення ln (x +1)

CALC7: CALL LOAD; Завантаження Х в EHL CALL SUBF; Віднімання чисел з плаваючою точкою CALL CALC8; завантаження Хn +1 / N +1 в регістри D, B, C. CALL ADDF; Додавання чисел з плаваючою точкою CALL CALC8; завантаження Хn +1 / N +1 в регістри D, B, C. CALL SUBF; Віднімання чисел з плаваючою точкою

CALL CALC8; завантаження Хn +1 / N +1 в регістри D, B, C.

CALL ADDF; Додавання чисел з плаваючою точкою

CALL CALC8; завантаження Хn +1 / N +1 в регістри D, B, C.

CALL SUBF; Віднімання чисел з плаваючою точкою

CALL CALC8; завантаження Хn +1 / N +1 в регістри D, B, C.

CALL ADDF; Додавання чисел з плаваючою точкою

CALL CALC8; завантаження Хn +1 / N +1 в регістри D, B, C.

MVI D, 00h; завантаження модуля пере-

MVI B, 2Bh; ходу в DBC

MVI C, 2Bh

CALL MULF; Множення ln (x +1) на модуль переходу до lg

JMP EXIT; на вихід

;; Завантаження Хn +1 / N +1 в регістри D, B, C.CALC8: PUSH H LHLD 1020h; завантажити адресу комірки пам'яті для зберігання N MOV D, M; Хn / N => у регістри D, B, C. INX H MOV B, M INX H MOV C, M INX H SHLD 1020h; запам'ятати адресу комірки пам'яті для наступного Хn / N

POP H;

RET;

;

EXIT:

HLT; Зупинка

;

;

;

; Завантаження Х в EHLLOAD: LXI H, 1000h; завантаження в HL адреси порядку Х MOV E, M; завантаження порядку Х в Е LHLD 1001h; завантаження мантиси в HL

RET;

; Завантаження Х в DBC

LOAD1:

PUSH H; вивантаження в стек HL

LXI H, 1000h; завантаження в HL адреси порядку Х

MOV D, M; завантаження порядку Х в D

INX H;

MOV B, M;

INX H;

MOV C, M; завантаження мантиси у BC

POP H; завантаження з стека HL

RET;

; Освіта додаткового коду числа в регістрі HL

comp:

mov A, H;

CMA;

MOV H, A;

MOV A, L;

CMA;

MOV L, A;

INX H;

RET;

; Перевірка знака і утворення додаткової коду

NEG:

MOV A, E;

ORA E;

JP NOTDK;

CALL COMP; Освіта додаткового коду числа в регістрі HL

NOTDK: RET;

; Зрушення вмісту HL вправо на 1 біт:

SHIFT:

MOV A, H;

RAR;

MOV H, A;

MOV A, L;

RAR;

MOV L, A;

RET;

; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

SWAP:

PUSH B;

XTHL;

POP B;

MOV A, D;

MOV D, E;

MOV E, A;

RET;

; Відновлення числа з плаваючою точкою

REC:

MOV A, H;

ADD A;

MOV A, E;

RAL;

MOV E, A;

MOV A, H;

ORI 80H;

MOV H, A;

RET;

; Перетворення числа в стандартний формат

PACK:

LDA SIGN;

ADD A;

MOV A, E;

MOV D, A;

RAR;

MOV E, A;

MOV A, H;

ANI 7FH;

MOV H, A;

MOV A, D;

RRC;

ANI 80H;

ORA H;

MOV H, A;

RET;

; Додавання чисел з плаваючою точкою

ADDF:

MOV A, D;

XRA E;

JP ADDF1;

MOV A, D;

XRI 80H;

MOV D, A;

JMP SUBF;

;

ADDF1:

MOV A, D;

ORA B;

ORA C;

JZ ADDF8;

MOV A, E;

ORA H;

ORA L;

JNZ ADDF2;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

JMP ADDF8;

;

ADDF2:

MOV A, D;

STA SIGN;

CALL REC;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

CALL REC; Відновлення числа з плаваючою точкою

;

MOV A, E;

SUB D;

JNC ADDF3;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

MOV A, E;

SUB D;

;

; У EHL більше число, в акумуляторі різниця потенціалів

ADDF3:

JZ ADDF6;

CPI 16;

JC ADDF4;

JMP ADDF7;

;

; Можна зрушувати мантиссу меншого числа

ADDF4:

MOV E, A;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

ADDF5:

ORA A;

CALL SHIFT; Зрушення вмісту HL вправо на 1 біт:

INR E;

DCR D;

JNZ ADDF5;

;

; У регістрі Е загальний порядок. Можна складати мантиси

ADDF6:

DAD B;

JNC ADDF7;

INR E;

JZ ADDF8;

ORA A;

CALL SHIFT; Зрушення вмісту HL вправо на 1 біт:

;

ADDF7:

CALL PACK; Перетворення числа в стандартний формат

;

ADDF8:

RET;

;

; Віднімання чисел з плаваючою точкою

SUBF:

MOV A, D;

XRA E;

JP SUBF1;

MOV A, D;

XRI 80H;

MOV D, A;

JMP ADDF; Додавання чисел з плаваючою точкою

SUBF1:

MOV A, D;

ORA B;

ORA C;

JZ SUBFA;

MOV A, E;

ORA H;

ORA L;

JNZ SUBF2;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

MOV A, E;

XRI 80H;

MOV E, A;

JMP SUBFA;

SUBF2:

MOV A, E;

STA SIGN;

CALL REC; Відновлення числа з плаваючою точкою

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

CALL REC; Відновлення числа з плаваючою точкою

MOV A, D;

SUB E;

JNZ SUBF3;

MOV A, B;

CMP H;

JNZ SUBF3;

MOV A, C;

CMP L;

JNZ SUBF3;

MVI E, 0;

LXI H, 0;

JMP SUBFA;

;

; Операнди не рівні, необхідно віднімати

SUBF3:

JNC SUBF4;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

LDA SIGN;

XRI 80H;

STA SIGN;

;

SUBF4:

MOV A, D;

SUB E;

JZ SUBF7;

CPI 16;

JC SUBF5;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

JMP SUBF;

;

; У регістрі А різниця порядків, в DBC більший операнд

SUBF5:

MOV E, A;

SUBF6:

ORA A;

CALL SHIFT; Зрушення вмісту HL вправо на 1 біт:

DCR E;

JNZ SUBF6;

;

; Відняти мантиси, результат у EHL

SUBF7:

MOV A, C;

SUB L;

MOV L, A;

MOV A, B;

SBB H;

MOV H, A;

MOV E, D;

;

; Нормалізувати і перевірити антіпереполненіе

SUBF8:

MOV A, H;

ORA H;

JM SUBF9;

DCR E;

MOV A, E;

CPI 0FFH;

STC;

JZ SUBFA;

DAD H;

JMP SUBF8;

;

SUBF9:

CALL PACK; Перетворення числа в стандартний формат

SUBFA:

RET;

;

; Множення чисел з плаваючою точкою

MULF:

MOV A, E;

ORA H;

ORA L;

JZ MULF8;

MOV A, D;

ORA B;

ORA C;

JNZ MULF1;

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

JMP MULF8;

;

; Операнди ненульові, можна множити

MULF1:

MOV A, D;

XRA E;

STA SIGN;

CALL REC; Відновлення числа з плаваючою точкою

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

CALL REC; Відновлення числа з плаваючою точкою

MOV A, D;

ADD E;

JC MULF2;

SUI 127;

JNC MULF3;

JMP MULF8;

;

MULF2:

ADI 129;

JNC MULF3;

JMP MULF8;

;

; В акумуляторі А зміщений порядок твори

MULF3:

MOV C, A;

MOV E, B;

MVI D, 0;

MOV A, H;

LXI H, 0;

XCHG;

DAD H;

XCHG;

;

; Початок циклу множення

MULF4:

ORA A;

RAR;

JNC MULF5;

DAD D;

;

MULF5:

JZ MULF6;

XCHG;

DAD H;

XHG;

JMP MULF4;

;

; Перевірити порушення нормалізації

MULF6:

JNC MULF7;

CALL SHIFT; Зрушення вмісту HL вправо на 1 біт:

INR C;

STC;

JZ MULF8;

;

MULF7:

MOV E, C;

CALL PACK; Перетворення числа в стандартний формат

;

MULF8:

RET;

;

; Розподіл чисел з плаваючою точкою

DIVF:

MOV A, E;

ORA H;

ORA L;

JZ DIVF7;

MOV A, D;

ORA B;

ORA C;

STC;

JZ DIVF7;

; Операнди не дорівнюють нулю

MOV A, D;

XRA E;

STA SIGN;

CALL REC; Відновлення числа з плаваючою точкою

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

CALL REC; Відновлення числа з плаваючою точкою

CALL SWAP; Обмін вмісту регістрів EHL і DBC

MOV A, E;

SUB D;

JNC DIVF1;

ADI 127;

CMC;

JC DIVF7; возікло антіпереполненіе

JMP DIVF2; перейти на поділ мантис

;

DIVF1:

ADI 127; додати зсув

JC DIVF7; виникло антіпереполненіе

;

; Можна починати поділ мантис

DIVF2:

STA EXP;

XCHG;

LXI H, 0;

MVI A, 16; ініціалізувати лічильник

PUSH PSW;

JMP DIVF4; увійти в цикл розподілу

;

DIVF3:

PUSH PSW;

DAD H; зрушити вліво

XCHG; приватне і залишок

DAD H;

XCHG;

;

DIVF4:

PUSH D; зберегти остаок в стеку

MOV A, E; відняти дільник із залишку

SUB C;

MOV E, A;

MOV A, D;

SBB B;

MOV D, A;

JC DIVF5;

POP PSW; видалити залишок з стека

INR L;

PUSH D;

;

DIVF5:

POP D; витягти попередній залишок

POP PSW; витягти лічильник

DCR A; декремент лічильника

JNZ DIVF3; повторити цикл розподілу

; Поділ мантис закінчено

LDA EXP;

MOV E, A;

; Нормалізувати приватне

MOV A, H;

ORA A;

JM DIVF6;

DAD H;

DCR E;

CPI 0FFH; перевірити антіпереполненіе

STC;

JZ DIVF7; виникло антіпереполненіе

;

DIVF6:

CALL PACK; Перетворення числа в стандартний формат

DIVF7:

RET;

;

Контрольна робота № 3

Завдання № 1

Побудувати модель розподілу адресного простору з зазначенням діапазонів адрес в 16-й системі числення. Як дешифратора адрес використовується стандартний дешифратор, до інформаційних входів якого підключені лінії А15, А12, А9 16-розрядної шини адреси.

У результаті адресний простір розміром в 64 Кбайт розбито на діапазони для 8 пристроїв. У кожному діапазоні виділено 8 ділянок по 512 байт і 4 ділянки по 1536 байт.

Завдання № 2

Потрібно виділити зони адресного простору для розміщення в них адрес для пристроїв, зазначених у таблиці. Як адресного дешифратора використовується ПЗУ. Побудувати схеми виділення відповідних блоків адрес і таблицю діапазонів з підрахунків.

Так як найменший блок має розмір 1К комірок, то роздільна здатність дешифратора повинна забезпечувати розподіл адресного простору з точністю до зон розміром 1К осередків. Аналізуючи шестеро старших розрядів адреси, отримуємо необхідну точність, оскільки вони ділять весь адресний простір об'ємом 64К осередків на 26 = 64 частини по 1К комірок, що й потрібно.

Вибираємо за основу ПЗУ з 10 адресними входами 2716 (К573РФ2), що має структуру 2К * 8 біт. Виходи 00 - 05 цього ПЗУ підключаємо до інверсним входам вибору кристала відповідних мікросхем.

Розробляємо прошивку ПЗУ.

Схема дешифратора:

Карта пам'яті:

Завдання № 3

Розділити адресний простір 64 кілобайт на 18 рівних частин. Як дешифратора адреси використовується ПЛМ. Розбиття адресного простору показати у вигляді схеми і таблиці.

Розмір однієї частини 65536 / 18 = 3640 байт. Оскільки 3640 * 18 = 65520, останні 16 осередків не будуть використовуватися.

Зробимо розбиття 3640 байт на ділянки 2N:

3640 = 2048 + 1024 + 512 + 32 + 16 + 8

У результаті отримаємо 6 областей пам'яті по 18 ділянок у кожній:

0000h-8FFFh (ділянки розміром 2048)

9000h-D7FFh (ділянки розміром 1024)

D800h-FBFFh (ділянки розміром 512)

FC00h-FE3Fh (ділянки розміром 32)

FE40h-FF5Fh (ділянки розміром 16)

FF60h-FFEFh (ділянки розміром 8)

Прошивка ПЛМ 1

Прошивка ПЛМ 2

У результаті отримана таблиця прошивки ПЛМ для поділу адресного простору 64 кБ на 18 несплошних рівних частин.

Виходячи з необхідної кількості творів (18 * 6 = 108) і кількості вихідних функцій (18), вибираємо в якості елементної бази випускається фірмою ADVANCED MICRO DEVICES мікросхему ПЛМ PLS30S16. Ця мікросхема дозволяє за рахунок мультиплексування чотирьох адресних входів з виходами мати від 12 до 17 входів і від 8 до 12 виходів при кількості творів до 64.

Для вирішення поставленого завдання беремо дві ПЛМ, запараллеленние входи яких підключені до шини адреси, а виходи - до входів вибору кристала відповідних мікросхем.

Технічні дані на ПЛМ PLS30S16 фірми AMD:

- IC MASTER / Windows -

(Title): PLD | BIP | | OTPRC

Section: PROGRAMMABLE LOGIC DEVICES

CAT0: PLD

Category: Bipolar

CAT1: BIP

MinorA: One-Time

Programmable ~ Registered / Combinatorial Outputs

CAT3: OTPRC

MDD Code: AMD

Manufacturer's Name: ADVANCED MICRO DEVICES

Device Number: PLS30S16-40

Disc: * 93

Date: 10/26/92

Oper: BAC

Transcode: E

RBASE: 30S16

MBase: PLS30S16

Data Book: DATASHEET

Propagation Delay (: 40

Maximum Clock (MHz): 22.2

Product Terms: 64

Flip-Flops: 12

Dedicated Inputs :12-17

Bidirectional I / Os :8-12

Standby Current (mA: 225

Active Current (mA): 225

Pins: 28

Has Image: N