Подключение внешних устройств.

       Внешние устройства (ВУ – клавиатура, дисплей, носители информации, технологическое оборудование и т.п.) подсоединяются при помощи контроллеров. Контроллер – электронное устройство, обеспечивающее взаимодействие ВУ и микропроцессорной системы.

       Взаимодействие может быть обеспечено следующими путями:

1) через порты ввода-вывода (ВВ);

2) с помощью контроллера ПДП;

3) с помощью прерываний процессора;

4) нестандартные решения.

При организации связи только через порты ВВ, микропроцессор должен постоянно отслеживать состояние ВУ путем опрашивания соответствующих портов. В некоторых случаях кратковременное изменение состояния ВУ МП может не заметить, так как в моменты обработки информации порты не опрашиваются. МП читает и передает данные в порт с помощью машинных команд ВВ (соответствующие инструкции ассемблера IN и OUT). Контроллер ВУ определяет обращение МП к нужному порту по состоянию сигналов микропроцессорной системы. При выполнении инструкции IN сигнал IOR становится активным (равен 0), на ША выставляется адрес порта; если этот адрес требуемый, то контроллер должен выставить на ШД данные, характеризующие, например, состояние сигналов ВУ. При выполнении МП инструкции OUT становится активным сигнал IOW, на ША выставляется адрес порта, а на ШД – передаваемые данные, и контроллер может считать эти данные.

При организации связи через контроллер ПДП контроллер ВУ может непосредственно помещать и читать данные в ЗУ (минуя процессор). При этом программа МП должна подготовить нужный канал ПДП. Окончание передачи данных контроллер ВУ может сигнализировать, вызвав прерывание МП.

Контроллер ВУ может вызвать прерывание МП, сообщая о необходимости передачи данных, она может осуществляться с помощью описанных выше способов.

Нестандартные решения появляются при реализации специфических устройств, такие решения принимает конкретный разработчик. Единственное требование – устройство должно работать.

На рис 3.21. приведена структурная схема подключения контроллера ВУ к микропроцессорной системе для их взаимодействия через порты ВВ.

Язык ассемблера МП ВМ86.

Регистры.

 

Программисту доступны следующие регистры (особые ячейки памяти МП):

1. AX, BX, CX, DX – регистры, с помощью которых выполняются различные арифметические, битовые операции, операции ВВ и др. Эти регистры допускают раздельную адресацию младших (L)  и старших (H) половин (например, AX состоит из AH и AL).

2. Указательные (BP и SP) и индексные (SI и DI) регистры.

3. Сегментные регистры ES, DS, CS, SS.

4. Регистр флагов F.

5. Указатель команд IP.

Регистры 1 и 2 группы называются регистрами общего назначения.

 

Организация памяти.

     МП ВМ86 имеет 20-разрядную ША, что позволяет адресовать 2²⁰ (1 М) ячеек памяти. Поскольку регистры МП 16-разрядные, адрес ячейки памяти хранится в двух регистрах. Причем младшие 16 битов адреса называются смещением относительно базы. База – это абсолютный 20-ти битовый адрес, кратный числу 16, т.е. 4 его младших бита равны нулю, а старшие 16 битов (номер сегмента) заносятся в сегментный регистр. Для получения текущего абсолютного адреса необходимо к номеру сегмента, умноженному на 16, прибавить смещение. Смещение еще называют 16-разрядным адресом, или исполнительным адресом.

       Команды в памяти располагаются друг за другом. Адрес, хранящийся в регистрах CS:IP, указывает на выполняемую команду. Что бы обратиться из программы к произвольной ячейке памяти, необходимо поместить в регистр ES, DS или SS номер сегмента и указать этот регистр в команде ассемблера. Если конкретный регистр в команде не указан, МП использует данные из регистра DS.

 

Представление данных в МП.

       МП работает с целыми числами размерами в байт (8 бит), слово (16) и в некоторых командах в двойное слово (32). Целые числа без знака записываются в ячейки памяти и в регистры в двоичной системе счисления, занимая все разряды при данном размере (т.е. в байте, хранящем число 7 будет записано: 00000111b).

       Целые числа со знаком представляются в дополнительном коде. При этом положительные числа записываются как и обычные целые числа, а отрицательные вычисляются так:

 b = 2^к-|x|,

где x – отрицательное число, к – число разрядов в ячейке, b – двоичный код отрицательного числа.

       Таким образом, в ячейке размером в байт можно хранить отрицательные числа от –128 до +127 (соответствующий код 10000000b и 01111111b). Старший бит кода является знаковым: 1 – отрицательное число, а 0 – положительное).

       С другими представлениями данных можно ознакомиться в [3].