Introducere in Microprocesoare_Part9
Embed Size (px)
Citation preview
-
7/23/2019 Introducere in Microprocesoare_Part9
1/6
rn
care
asteriscul
introduce
conditiona
regisirul
A
din
Lgrstrul
c,
RA*-
p.t"l.:,|ici
existd
un
transfer
in
existb
un
transrer"#:
Fc,.f"[
t,;,'xXl.ol,.J:T,
iiii..:"_
l,i:
HT'"":"?i:i::*ff
i"'n':nTii':*:,.5;.Jf
ilii.:,1";.'i;i;,;ii;
*t*t:.,?
rxn1imi,,*l*,*i;];f-?;il,
r,ijn
regisrru,
,
,"
:::l
rn'
regrstrele
'4
sau
'8,
sau
i;;;";;'simurran;
i";.r*
dc
r.aror'e
ii":.i:1:
r;',TJ:iH"'a*?1"ji:fT_t'
a"*,7:'i
;iil;,Ji
RA
-
7/23/2019 Introducere in Microprocesoare_Part9
2/6
I
tr
a
'aaa^-.J
:.:t;n
i
?:IT
i
IIiTRAR'
b)
Fr.g.
3.15.ru"a.uiJp
cle
utilizare a
registrelor
ca pcr.turi:
oo
"onu"*"r*
nui registru
ca
port
de intrare; b
-
structurb, (posibil5)
de
r-egistru port
de iirtrare;'
-
"""1J::,";,r;i't"':3;ilil'i"lr"'J"
t:u,i:u'*'
d
-
structur.
r,egistrul
port trebuie
s5. aib5. ie;irea
de tip
TSL.
Stluctura
portului
de
intrare,
in
general, este
ca
cea
prezentatii
in
figura
3.i5,
b:
Datele
p5strateintr-un
registru
sint.generate pe
magistral[
la selectarea
arnpii-
ficatoarelor
(drivere)
de
magistraln tip TSL.
Generarea
dateLor de cd.ire
microprocesor, pe-ntru
un
periferic (motor)
printr-un
port
de
lesire
este
reprezentati
in
figura
3.15,
c. f)ateie
existente
pe
magistrala'de
date
sint
inscrise in
registrul
port
de
iesire
in
momentul
cind
acesta
este
co-
manda,t
pe
inscr-iere
(nl+anl-$ cu
un
semnal
de
selectare
obfinut
din
cuvintul
de
adresare
gi semnalul
WRITE.
O
structur6
posibilS
pentru
un
port
de
ie;ire
este cea
reprezentatd.
in
figura
3.15,
rt.
Existi
periferice
care
pot fi citite
sau pot
inscrie
date, acestea
posed.ind
doul
porturi (sau
unul
singur bidireclionai)
care
sint selectate
corespunzltor
prin
semnaiele
WRITE
sau
READ.
g8
3.3.
Nurniritoare
Circuiteie nurniratoare, la
fel.ca
si
circuitele
bistabile
(pri'itc
ca
.ircuite
igsl."
secr.enfiale)
au
mullimea
stS.rilor
Q
identici
culnultimea
icsirilor 1', relafia
(3.3).
Deci
in
replezentarea
{unctionb.rii
nurniritorului
lrrintr-o
organigraml,
figura
3.2:
"f
,,cerculeful
care
exprimi (asigneazi.)
starea
q
iiiiiici'
si
iesirea
J
:
q.
In
plus,
num5.rS.toarele
sint
circuite
sec-
vcnliale
.care
nu
au intriri
principale
(pe
organigramS.
lipsesc
bl.ocurile
tle
decizie-rornburile,
figrira
3,2,-f
-
in
care
se
inscriu
intidrite
r).
Tran-
zilia
std"rilo_r,
funclia
J
relafia
(3.3), se
face pe
durata
impulsultii
de
tact
(CLOCK)
dup5,
o
-
lege
determinati
numai
de starea
prezenti.
liuncfionarea
unui
astiel
de automat
secvenlial
(numS"ritor)
este
repre-
zentatS"
in
organigrama
din figura
3.16,
q.;
acesta
prezint[
un
numl]r C
de stlri
(:
iegiri)
distincte,
succesive, iar
trecerea
din starea
A in
starea
rrrmS.toale
,6
f
1
se
reahzeazd.
Ia
al
k
f
1-lea
impuls
de
tact.
Aceste
C
stiri
distincte
pot fi
asignate
prin
numerele
naturale pinl
Ia
C-1,
considerind
si
zero
(0,1,2,3,,..k,...,C-2,
C-1)
sau printr-un cod
binar a"l acestor
numere
zecimale.
Sensnl
de
parcurgere
af
acestor stiri,
la o
succesiune
A'
a
impulsurilol
de tact,
determinl pentru
circuitu.l
secvential {ie o
func{ionare
de
numd-rb-tor
direct
(0,
1,2,
...
k,
...,
C-2,
C-1),
{ie o
funciionare
de
numirS"tol
invers
(0,
C-1,C-Z,C-3,...
h,
h-1,...,3,:,,
i,0,
C'-i, C-2,...1.
De fapt,
numlrStorul
realizeaz|
pentru
r1r-r ltL':niir
natural
.\r
operatia
de
identificare
a
claselor
de resturi
mo,.iulo
Ci6,
i,
t,
1.
.., Ctl, conform
relatiei:
sau
(3.1
1)
(3.12)
,\':C'f*r
N*r:C. dace
0(r(
C
-
1
l{:y
(modulo
C).
iesi;e
c)
Fig.
3.L5. Numirdicare:
a
-
organigrama
unui
circuit numd,r|tor;
b
-
sirn-
bolul
de
reprezentale
pentru
un circuit n{SI
numd,rS,tor rnodulo 16; c-
inse-
rierea
a doui
utodule
pentru
oblinerea
unui numdritor
modulo
256
I.IAG
STFALA DE
DATE
TAANSF
99
-
7/23/2019 Introducere in Microprocesoare_Part9
3/6
Clasele
de
resturi
z modulo
C sint:
-
clasa
de
resturi
zero,
notatl
cu
0, este
mullimea
numerelor
natu-
rale care
impS.rfite
la
C
dau
restul
zero:
6
:
10,
c,
zc,
...,
kc,...
lft
e
N)
;
-
clasa
de
resturi 1,
notatS.
cu
i,
este mulfimea
numerelor
naturale
care
imp5.rlite
la
C
dau
restul
1
:
i
:
1r,
c+1,2C+1,
3C+1,
...,
kC+t,
...
I
trer/i
;
-
clasa
de
resturi
2,
notafS,
cu
2,
este mulfimea
numerelor
naturale
care
implrlite
la
C dau
restul
2:
2
:
12,
c+2,
zc+2,3c+2,
...,
kc+2,...
I
A
e
r/)
;
-
clasa
de
resturi
C-1,
notatl
ro
f1
,
este mulfimea
numerelor
naturale care
imp5"rlite 1a C
dau restul
C-l:
c-1
:
{c-1,2c-1,3c-1,4C-1,
...,(K+t)C-1,...,
l,A
e
tQ.
Ilullimea
/
claselor
de
resturi
modulo
C,r
(modulo
C)
este:
i
:
{6,i,i,
3, ...,
c},41.
(3.13)
in
concluzie,
un
numbrS.tor
cu
capacitatea
C (rnodulo
C)
pentru
orice
num5.r
natural
l/
(de
tacte
aplicate
la
intrare)
identificS.
cl-asa
de
resturi
modulo C
corespunz|toare,
conform
relaliei
(3.12).
De
exemplu,
un
num5ritor
modulo 10 (in
baz6.
zece)
va
avea aceeasi'stare
egali.- cu
trei
(clasa
de
r.esturi 3 modulo
10)
pentru
urmS.toarele
numere
de
impulsuri
aplicate
la intrare:
N: 3,13,23,33,
...,103, 113,
...203,
...StS,...,
..., 1003, 1013,... 10003,...
Evident c5.
numirul maxim
care
sepoate
inscrie
intr-un
numS.ritor este l{*or:
C-1"
deoarece
pentru
N:C
numirltorul
indicS"
0.
Atit
0
cit
gi C
aparlin
aceleiagi clase
de resturi
0
(de
exemplu,
un
numlr5.tor cu'capa6itatea
103
-'modulo
1000
-
r'a
putea indica
numS.rul maxim
N*o,:999).
Prin inserierea
mai multor
numiritoare
de
capacitate C1,
Cr,
C", ...,
Co
rezult[
un
num[r5"tor
a
cS.rui,capacitate
maximS"
este produsul
modulelor componente.
Circuitul numirltor,
privit
ca
o
structurS.
de circuit
lbgic
secvenfial,
figura
3.1.,
a este compus
dintr-un
circuit
de
rnemorare;i
un
circuit
logic
combinafional,
CLC.
La
unele
tipuri
de
numiritoare;
CLC este redus
doar la citeva
porli logice,
sau
poate
chiar
lipsi.
Circuitul
de memorare
este compus
din
diferite
tipuri
de
bistabile.
Pentru un
numSrS.tor modulo
C,
fiind
necesare C
st5.ri distincte,
numS.rul
z de
bistabile,
deci si
numlrul
r
de
bili necesari pentru
a forma
un
cuvint
(cu care
si
se
poiti
exprima
toate
cele
C stiri)
trebuie
si
respecte
relafia:
I
)upir
modul
cum
circuitele
bistabile,
care
formeazb.
memoria
in
circuitul
-
7/23/2019 Introducere in Microprocesoare_Part9
4/6
U
tr
U
(J
t
U
F
a
I
,r i
n
:t
'-i
O.o
ok
k'5
o
Ea
o
Fq)
:o
'd.
6
-.
^ o
E"o
.ia
N.i
O
6h
trA
o^
LL*
Y16
HH..
9:t
oo
@ o+
.ds
tr d'd
EE"
m6d
.s
il:
odQ
l'1rh
6lb
d"r
I
..
--.
bo
.- c
o.,
ir
t
r*
oo|i
,r'i x
yoH
EPo
-
3
aE
r;
s*
qirtr
O H
"bfi
o
,E
,h
.s
trH
=)
A
.1
d
a
o5
KL
lJd
o
\A{
io
eql
(t
lbd
ryN
lu
tft
ls
lr
lo
ts
.lI
/n
---d
(a
u
ar
uu
x
L
Num5.rb.torul
modulo
256,
figura
3.1.6,
c,
se poate
obfine
prin
insc-
lit:rca
a
doul numirS"toare
modu]o
16
identice.
Toate intrS"rile
de
autori-
z,arc
sint validate
prin
conectare
la
1
logic in afarl
de
intrarea
de autori-
z;r.re
ENA a
circuitului
Y,
care
este
r-alidatl
de
cltre
transferul
(deplgi,
rca"
CO)
de
la
circuitul
X.
Pentru un
numeritor de
12
biti
iesirea
de
transfer
CO
a
circuitu-
lui
Y ar
trebui
conectate
la
o
intrire
de
validare
a
circuitului
urmS"tor
(al
treilea).
Circuitele
MSI
numirS"toare mai
pot
poseda si
urmS.toareLe
facilitS"ji,
figura
3.11,
b:
-
intrare
de
gtergere
CIEAR
(activi
in
stare
zero). Dace
CIEAR
:
:
0, urmltoarea stare a
numeretorului, la
aplicarea impulsului
de tact,
va
fi
0000
(numlrdtorul va
relua
mltnirarea
de la
zero). De exemplu,
in tigura
3.1.7, a semnalul C-LEER devine activ
in
starea
patru,
la apli-
carea
impulsului
de
clock prima
stare
nu va
{i
starea
5, ci
starea zero
dupl
care
urmeaz5"
succesiunea
natural5. de numirare.
-
Intrare
de
inc6rcare
LOAD
si
cele
de
prescriere
A,
B,C,D.
Se
poate observa
modul
de acfionare
a acestor
intrir-i
din
diagrama sec-
venlelgr
illimp
din
figura 3.1.7,
a.
Dac5.
semnalul de
incS.rcare
devine
activ
LOAD
:
0,
1a
urm1torul impuls
de
clock
in
cele patru bistabile
ale num[rb.torului
va fi
inscris cuvintu] aplicat
pe intririle
ABCD
de
prescriere. Deci,
cind
L-OaT
:
0
num[rltorul
are
funcliunea
de
regis-
tru,
bilii
aplicali
intririlor
ABCD
se
vor
glsi
respectiv
la
ie;irile
QnQoQ"Qo.La
reluarea funcliei
de
numlrare, num6rS.torul
va
numira
succesiunea
naturali,
dar
de
la valoarea prescrisl
(de la
7
in
figura
3.t7
,a).
Conectind
iegirea
de transfer CO
la
intrarea
de
inclrcare LOAD, prin-
tr-un inversor,
Ia
umplerea
numiritorului
se poate
reincepe
o
numS"rare
de
Ia un
numer apiicat
pe intrdrile
de
prescriere,
figura
3.17, c, 3.17, d.
Se observS.
c5. la
atingerea numirului
maxim
1111
automat
se
reincarc5.
cu 11
l1s
:
1011
12.
Pentru
cuvintul
1011 dac5,
se
ia
semnificalia
in
corn-
plement
de
doi
se
obline
-5.
Se
poate
considera
pentru
exemplu din
figura 3.t7,
c;i 3.17, d
ci
este
un
num5.r5"tor de
Ia
-5,
cum
se
/epre-
zinti
in
tabelul
3.2.
In tehnica
microprocesoarelor numS.ritoarele
sint
utilizate atit in
structura microprocesorului,
cit
;i
ca
element
independent
(peri{eric)
ln
structura
sistemului.
Orice
microprocesor
posedi
un
numiritor
de
adrese PC
(Program Counter)
al
cirui
confinut
este adresa
localiei
urm5.-
toare
care se aduce
din
memorie. Num[rltorul de adrese,
imediat
ce
se
face
citirea
unei
localii
din memorie,
se
incrementeazva.
automat
(cu
1),
indicind
astfel
adresa
localiei
urmltoare.
Acest
numS"ri.tor
are si
intrare
de
prescriere, in
acest
fe1
existind
posibilitatea
schimbS"rii succesiunii
naturale
de numS.rare,
deci
se
pot
realiza
condifiile
de
salt
in program
(de salt
la alti localie
;i
nu
cea
imediat
urmitoare).
Nurniritoarele
independente,
conectate
intr-un
sistem
pe
bazl de
pP,
care
au
posibilitatea de
prescriere,
sint
cunoscute
sub denumirea
NN
--_-ir
L
tx
a;r
L
rml
-
7/23/2019 Introducere in Microprocesoare_Part9
5/6
Interpretarea confinutului
numdr
(negativ) in
Tabelul 3.2
numiiritorului ca
un
complement
de
2
I/O
W. Fiecare
numS.retor
prezinte
o
bornd.
CLK pentru
impulsurile
rle num[rare
(car_e p Lf
de la tactul
p.P
sau
din
exteriorul
sistemului),
o
born5.
poarte,
CATE
(pentru
triggeriri)
gi o
born5. de
ie;ire
OUT
(al
care
se
obfine
un
semnal
cind cuvintul
din numeretor
ajunge
la
valoarea
zero).
Un
astfel de
numeritor
prescris
cu
o anumit5.
vaLoare (numirind
in
sens invers) va
genera,
dupf,
un
anumit
timp,
cind
confinutul
ajunge
cgal
cu
zero,
un
semnal
pe
iegire. Acest semnal
pcate
fi
utilizat,
de
exemplu,
pentru lntreruperea
pP
sau
pentru
alte comenzi in
sistem.
fot
bazatd.
pe
numirarea
inversX,
prescriptibili, pe
ting5.
funclia
de
temporizare,
pot fi realizate gi
urmS"toarele
utilizS.ri
ale
timer-urilor:
generatoare
programabile,
contorizarea
anumitor
evenimente,
mono-
stabile,
ceas
in
timp real,
divizoare
de
frecven 5., controlere
pentru
procesele
secvenliale
etc.
Microcalculatoarele
pC
(realizate
pe
un
singur
cip) confin
in
struc-
tura lor unul sau
dou[
numlrd.toare
care
au
aceeasi flexibilitate
in
programare
ca
si
timerele
(exterioare).
CONTINI]TIJL
NUM;,iATORULUI
I,oo*,"nol
'"^"
Starea; in
compl.
11
12
l3
T4
15
11
t2
13
I4
15
11
-5
-4
-3
-2
-1
-5
-4
-3
-1
*5
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
de
TIMER-uri
datoritl
funcliunii
lor principale
de a
realiza (m[sura)
intervale
de
timp
(PROGRAMMABLE
INTERVAL
TIMER).
Timer-
urile
ar
avea
acelasi
ro1
funclional
in
microsisteme
ca gi releele
de
timp
in
sistemele
electromecanice.
Un
timer
sub forml
de
LSI
conline
pin5.
la
trei
numlrltoare,
plus
posibilitS.file
logice pentru
interconectare,
prescriere
;i
conectare
in
sistem.
Conectarea
la. magistralele
sistemului
a unui
timer
cu
trei numirS"toare
programabile
este
reprezentatS.
in
figura
3.18.
Semnalul
de
selectare
aI
circuitului,
CS
se
obline
din
bi{ii
de
pe magistrala
de
adresare
(vezi
$
2.3.4),
iar cu ajutorul bililor
,41,
,4e se selecteazl
unul
din cele trei
num5"r5"toare
(+0'._t],
12).
De
pe
magistrala
de
control sint
generate
semnalele
de
citire
IiO
R
;i
delnscriere
Fig.
3.18.
Conectarea unui
timer
la magistralele
unui
sistcnr
3.4.
Ma;ini
cu
algoritm
de stare
(ASM)
Prin
noa;ind. cu
algoritm
de stare
ASM
(Algorithmic
State
Machine)
se
inlelege
un
automat secvenlial
de
tip Mealy ori
de
tip
Moore la
care
algoritmul
de
tranzifie
al
stirilor
este
implementat
intr-un circuit
combinalional
de
tip ROM
sau PLA, structurS.
tipici
de ASM, reprezen-
tat5. in figura
3.19, a,
realizatl, cu un ROM
32
X
bait. Starea piezentS.
Q(l)
este
memoratS" intr-un
registru
de
a
bi i,
format
din
4
bistabile
tip
D
;i
aplicatS" intrlrilor Ar-Au,
deci
pot
fi
realizate
16
stiri distincte.
Cuvintul
de
iegire
Ds+D,
este
divizat in
D6
.
D3 cuvintul
de
comandd.
qi
Dn+D,
cuvintul
pentru
starea urmltoare
QU
+
1).
Ie;irile
de comandl
sint
utilizate
pentru
a
realiza comenzile
necesare
in procesul
comandat,
iar
iesirile
stirii
urmitoare
pentru
prescrierea
stirii
viitoare
la intrarea
ln
reg'istru
D.
ln
fiecare
stare (din
clt"
tO;
existi
posibilitatea-de
testare
a
celor
doud.
intrlri
xu, xa.
Fentru
fiecare
valoare
a
cuvintului
de
intrare
{ArAo),
in
cadrul
fieclrei
stlri
existente,
pot
exista patru variante
de
testare.
Dac5.
ASM-ul este
de
tip
Mealy
pentru
fiecare
din cele
patru
variante
de testare
(posibile) pot
exista
cuvinte
diferite
corespunzS"toare
stS.rii
urmitoare
Da-Dr, respectiv iesirilor
de
comandS"
Do-Dr,
conform
reialiei
(3.3).
ln
cazul
cind ASM-u1
este de tip
Moore
pentru
fiecare
din
cele
patru variante
de
testare (posibile)
pot
exista
cuvinte
diferite
corespunzS.toare
st5rilor urm5.toare,
dar
va
exista
doar
un singur
cuvint
pentru
comandS" (la
un automat
Moore
ie;irile
depind
numai
de starea
prezentS., nu gi
de
intriri).
Fiecare
stare prezentS.
existS.
intre
doui
tacte
consecutive.
Organigrama
specificS.
pentru
un
ASM
suferl
pu in5.
modificare
faf I
de
organigramele
prezentate
in figura
3.2, e,
3.2,
f
. Deoa-
rece
in
fiecare stare
prezentf,,
determinatS.
pe
intervalul
dintre
douf,
tacte,
GISTRALA
DE
DA
704
10s
-
7/23/2019 Introducere in Microprocesoare_Part9
6/6
az
RC 1
(PLA)
A3
Dz
6r
D;
D5
D7
cuvintul
Dr-Dn.Ie;irile
de
comandl
din
toate localiile memoriei
ROM,
tle
la
adresele
corespunzltoare
unei
std.ri,
sint acelea;i.
Pentru
ASM-ul din
figura
8.19,
a
po{iunea
de
organigrama
cores-
punzetoare stlrii
3
;i
7
este
reprezentati
in
figura 8J9,
q, iar
confi-
nutul inscris
in
ROM
al stlrii I
(adresele
12-15) gi
al stirii
7 (adresele
24-21\
este
dat
in
tabelul
E.3.
De
exemplu,
la al
n-Iea
impuls de tact
automatul
trece
in
starea
3
;i
se
genereazi
ca
ie;ire
lE:
l;
pentru
cele
patru
valori
ale
cuvintului
de
intrare AlAsse
pot
obline
stirile urm5.toare
1,
4,
10,9.
Fentru
ramurile
ce
duc
la stirile urmS.toare 7,
10,
9
se
Tabelul
3.3
Conlinutul
locafiilor
memoriei
fi:#"t5:$:;tdrile
3
ei
7
din
organigrama
STAREA
PREZENT.4
Q(t)
INTRART
STAREA t,Ri\',lAToAEli
qli
1) nE$rRI
in zeci-
in tittar
1il
mai
z3
22
71
zo Xg
X;
zeci'
i,\,)
i-{r)
(-\.)
(A,)
(A,)(Ao)
mal
in
binar
zl z'it
]:4
l': Yz
Yr
lDu)
(Dn)
(D.) (D,) (D,) (Do)
t.
2.,
(D')
{Do}
00
10
01
11
00
10
01
11
00
10
(li
II
00
i0
01
t1
OX
1x
OX
1X
00
1i)
01
11
00
10
01
t1
00
10
01
l1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
i)
0
0
0
0
0
0
0
0
(]
0
0
(^I
0
i]
0
(')
0
()
0
0
0
0
0
'0
1
10
I
1001000
1171.001
0101010
0011110
b 1b i ro
o
00i1101
0101100
0011101
bl
algoritm
de
stare:
a
-
structura
unui
ASM
imple-
3?x8
bi i; &
-
porfiune
de
organigramb
pentru
un
algoritnr
(Posibil)
existl
o iesire
cle
comand5,
se noteaze
ie;irea
(sauic;irile)
de
cornandd
intr-un dreptunghi
qi
al[turi
starea
corespunzltoare
intr-un
cerculc ,
f-ig"r; a.f
O,'a. d""n'.e
apare
intre
doub
i:acte
(o
stare)
se
reprezintd"
piin
spatiul
dintre
doud.
linii
orizontale
intrerupte.
Pentru
un
automat
iil"utv"t"'.t"rea
intrlrilor
poate
genera ie;iri
oplionaLe,
reprezentate-
prin
dreniunehiuri
cu
laturile
iaterale
sub
form5" de
arce,
;i
respectiv
diferite
steii urriatoare.
ln
cazul
automatului
Moore
testarea
intririlor
genereazd
d.oar
un
singur cuvint
de
comand[
;i
(eventual) diferite
stiri
urm[toare,
106
Fig. 3.19.
Ma;ini
cu
mentati
pe
un
ROM
tr0
9
10
9
11:-l
',l-
,tr$lrr&R,
CLCaI-i
STAREA
PReZE.l.iIA
Q(t )
Q{t+11
107
