Îndrumar laborator arhitectura microprocesoarelor

Îndrumar de laborator 1

INTRODUCERE ÎN STUDIUL

MICROSISTEMELOR LECTRONICE

1. Obiectul lucrarii

Lucrarea îsi propune o introducere în studiul sistemelor cu microprocesorul

Z80. Sunt descrise componentele microsistemului si rolul acestora. Se introduc

comenzile programului monitor, prin intermediul caruia se actioneaza în mod

direct asupra microsistemelor existente în laborator. Este prezentat ansamblul de

programe tip mediu de dezvoltare IAR Systems Embedded Workbench si

comenzile de baza pentru depanarea si simularea programelor în limbaj de

asamblare sau realizarea de programe în limbaj de nivel înalt. Lucrarea propune si

o scurta recapitulare a sistemelor de numeratie binar si hexazecimal. În final sunt

prezentati registrii de lucru pentru microprocesorul Z-80.

2. Breviar teoretic

2.1. Elemente generale

Un microsistem de calcul este compus din urmatoarele elemente:

1. Unitatea centrala (UC), cu rol de comanda si control a întregii structuri.

La microsistemele de calcul aceasta este realizata de obicei în jurul unui

microprocesor. El poate forma unitatea centrala singur sau împreuna cu alte

circuite.

2. Circuitele de memorie, respectiv circuitele de decodificare si selectie

aferente:

- memorii ROM - nevolatile - pentru pastrarea programelor rezidente

permanent în microsistem. Tehnologic acestea pot fi memorii ROM  OTP (one

time programming) EPROM, EEPROM, FLASH, etc.;

- memorii RAM pentru pastrarea programelor utilizator; la disparitia

tensiunii de alimentare informatia stocata în acest tip de memorii se pierde.

Memoriile RAM pot fi de tipul Static RAM (SRAM) sau Dinamic RAM (DRAM).

3. Circuitele specializate de intrare - iesire ( input - output, I/O),

respectiv circuitele de decodificare si selectie aferente; prin intermediul acestor

circuite (cuploare) sunt gestionate echipamentele periferice.

4. Echipamentele periferice; prin intermediul echipamentelor periferice,

un microsistem de calcul se interfateaza cu mediul exterior, inclusiv cu operatorul

uman.

Îndrumar de laborator 1

5. Magistralele informationale. Elementele microsistemului comunica

prin intermediul unor magistrale. O magistrala este constituita dintr-un manunchi

de fire pe care se vehiculeaza semnale având aceleasi semnificatii logice. În mod

uzual sunt trei categorii de magistrale:

- magistrala de adrese (MA) contine informatii emise de unitatea

centrala în vederea adresarii locatiilor de memorie si a circuitelor de intrare - iesire.

Prescurtat, acest tip de informatii se numesc adrese. În anumite situatii particulare,

rolul de generare al semnalelor de adresa nu mai revine unitatii centrale. De

exemplu, în cazul folosirii circuitelor DMA (direct memory access), rolul generarii

adreselor revine acestor circuite.

- magistrala de date (MB) contine liniile fizice pe care se vehiculeaza

informatiile propriu-zise. Prescurtat, acest tip de informatii se numesc date.

Magistrala de date este bidirectionala. Sensul de parcurgere al magistralei poate fi

de la procesor la circuitele I/O sau memorii, atunci când unitatea centrala

efectueaza operatii de scriere, sau de la memorie sau circuitele I/O catre procesor,

în situatia efectuarii operatiilor de citire de catre UC. În situatii particulare, datele

pot sa circule între circuitele de intrare - iesire si memorii, fara a se mai trece prin

unitatea centrala (cazul transferurilor DMA).

- magistrala de comenzi (MC) contine semnale prin care procesorul se

sincronizeaza în functionare, cu elementele externe. Ea nu este o magistrala

bidirectionala propriu-zisa, ci contine semnale care sunt generate de unitatea

centrala si, respectiv, semnale care sunt receptionate de aceasta. Prin intermediul

semnalelor din cadrul acestei magistrale se gestioneaza transferul de date între

unitatea centrala si resursele microsistemului (memorii si circuite de I /O ).

Numarul de linii din cadrul magistralei de adrese indica numarul de locatii

de memorie ce pot fi adresate de catre procesor. De exemplu, daca numarul de linii

este 14, numarul locatiilor adresate este 214 = 16k, unde 1k = 210 . Pentru alte

UC

MA

MD

MC

BLOC MEMORIE

DCD

DCD

BLOC CIRCUITE

I/O

ECH. PERIF.

ECH. PERIF. ÎN

ECH. PERIF. I/O

Îndrumar de laborator 1

numere de linii în cadrul magistralei de adrese se obtin urmatoarele capacitati de

adresare: