6-E-097 periexomena sxed.syst.mikroyp by ΕΚΔΟΤΙΚΟΣ ΟΜΙΛΟΣ "ΙΩΝ"

Πρόλογος

ΠΡΟΛΟΓΟ΢ Τν βηβιίν απηό απνηειεί κηα εηζαγωγή ζην ζρεδηαζκό ηωλ κηθξνϋπνινγηζηηθώλ ζπζηεκάηωλ ηόζν από πιεπξάο πιηθνύ όζν θαη από πιεπξάο ινγηζκηθνύ. Η πεξηγξαθή ζηεξίδεηαη ζην δεκνθηιή, θαη θαηάιιειν γηα εθπαηδεπηηθνύο ζθνπνύο, επεμεξγαζηή Μ68000 ηεο MOTOROLA. Πεξηιακβάλεη νινθιεξωκέλε θαη ιεπηνκεξή πεξηγξαθή ηεο δνκήο ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή θαζώο θαη ηνπ πξνγξακκαηηζκνύ ηνπ ζε γιώζζα Assembly. Ιδηαίηεξε αμία έρνπλ νη πξαθηηθέο εθαξκνγέο πνπ παξαηίζεληαη ζηα δύν ηειεπηαία θεθάιαηα, νη νπνίεο αλαδεηθλύνπλ ηε ρξεζηκόηεηα ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή γηα ην ζρεδηαζκό πξαθηηθώλ ειεθηξνληθώλ ζπζηεκάηωλ. Τέινο, νη εξωηήζεηο / πξνβιήκαηα ζην ηέινο θάζε θεθαιαίνπ δίλνπλ ηε δπλαηόηεηα γηα βαζύηεξε θαηαλόεζε ηωλ δηάθνξωλ ελλνηώλ. Τν βηβιίν κπνξεί λ’ απνηειέζεη ρξήζηκν βνήζεκα γηα όζνπο ελδηαθέξνληαη λα γλωξίζνπλ ηηο βαζηθέο έλλνηεο θαη εθαξκνγέο ηωλ κηθξνϋπνινγηζηηθώλ ζπζηεκάηωλ. Δημοκρίηειο Πανεπιζηήμιο Θράκης Τμήμα Ηλεκηρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Καθηγηηής Ιωάννης Ανδρεάδης

Δ. Πογαρίδη

vii

Πρόλογος ζσγγραθέα

ΠΡΟΛΟΓΟ΢ ΢ΥΓΓΡΑΦΕΑ Πξηλ από κεξηθά ρξόληα ε αλάιπζε θαη πνιύ πεξηζζόηεξν ε ζρεδίαζε ςεθηαθώλ ειεθηξνληθώλ ππνινγηζηώλ ήηαλ κία πνιύ πνιύπινθε ππόζεζε. Απαηηνύζε ηε καθξόρξνλε πξνζπάζεηα νκάδσλ επηζηεκόλσλ, πνιιά θαη αθξηβά πιηθά, κεγάιν όγθν θαηαζθεπήο θαη κεγάιε θαηαλάισζε ηζρύνο, κεγέζε αληηζηξόθσο αλάινγα κε ηε δπλαηόηεηα ησλ ηόηε ππνινγηζηώλ. Με ηελ εκθάληζε ησλ νινθιεξσκέλσλ θπθισκάησλ θαη θύξηα ησλ θπθισκάησλ κεγάιεο θαη πνιύ κεγάιεο θιίκαθαο νινθιήξσζεο, ε ζρεδίαζε ησλ ςεθηαθώλ ππνινγηζηώλ εμειίρζεθε ζε κία ζρεηηθά εύθνιε ππόζεζε, πνπ γίλεηαη αθόκα επθνιόηεξε θαζώο ε ηερληθή νινθιήξσζεο εμειίζζεηαη κε ξαγδαίνπο ξπζκνύο. Η θύξηα αηηία απηήο ηεο εμέιημεο νθείιεηαη ζην γεγνλόο όηη θπθιώκαηα πνιύπινθα, όπσο π.ρ. ηα θπθιώκαηα ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή, ηα θπθιώκαηα ηεο κλήκεο, νη κνλάδεο εηζόδνπ-εμόδνπ θ.α., θαηαζθεπάδνληαη ζε νινθιεξσκέλε κνξθή θαη έηζη ν επίδνμνο ζρεδηαζηήο ελόο ππνινγηζηή δελ ρξεηάδεηαη λα γλσξίδεη ην αθξηβέο πεξηερόκελν ησλ θπθισκάησλ απηώλ, παξά κόλν ηνλ ηξόπν κε ηνλ νπνίν πξέπεη ζπλδεζνύλ κεηαμύ ηνπο θαζώο θαη ην κνληέιν πξνγξακκαηηζκνύ ηνπο πξνθεηκέλνπ λα ιεηηνπξγήζνπλ ζαλ έλα εληαίν ζύζηεκα. Με βάζε ηα παξαπάλσ, ζηελ παξνύζα εξγαζία γίλεηαη κηα πξνζπάζεηα λα παξνπζηαζηνύλ έλλνηεο όπσο κηθξνεπεμεξγαζηήο, κλήκε, απνθσδηθνπνίεζε κλήκεο, κέζνδνη δηεπζπλζηνδόηεζεο, κνλάδεο εηζόδνπ-εμόδνπ, δηαθνπέο, θ.α., νη νπνίεο όηαλ θαηαλνεζνύλ θαη γίλνπλ θηήκα ηνπ ζπνπδαζηή θαη ηνπ κεραληθνύ κπνξνύλ λα νδεγήζνπλ ζηε ζρεδίαζε ελόο βαζηθνύ ζπζηήκαηνο ππνινγηζηή. Σηελ εξγαζία απηή γίλεηαη εθηελήο αλαθνξά ζηελ αξρηηεθηνληθή θαη ηνλ πξνγξακκαηηζκό ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή Μ68000 ηεο MOTOROLA, πνπ απνηειεί έλαλ ζεκαληηθόηαην κηθξνεπεμεξγαζηή κε εθαξκνγέο ηόζν σο επεμεξγαζηή γεληθνύ ζθνπνύ ζηελ θαηαζθεπή ππνινγηζηώλ όζν θαη σο επεμεξγαζηή ζηελ θαηαζθεπή ειεγθηώλ. Ο κηθξνεπεμεξγαζηήο Μ68000 απνηειεί ηε βάζε ηεο νηθνγέλεηαο ησλ επεμεξγαζηώλ ηεο γεληάο Μ68000 θαη σο εθ ηνύηνπ πξνγξάκκαηα θαη εθαξκνγέο, πνπ γξάθνληαη γηα ηνλ Μ68000, κπνξνύλ εύθνια λα πξνζαξκνζηνύλ θαη λα ηξέμνπλ θαη ζηνπο πιένλ πξνεγκέλνπο κηθξνεπεμεξγαζηέο ηεο νηθνγέλεηαο. Επεηδή ην ζύγγξακκα απηό απεπζύλεηαη θπξίσο ζε ζπνπδαζηέο θαη κεραληθνύο ησλ νπνίσλ νη εθαξκνγέο απαηηνύλ ζπλήζσο κηθξά ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα πνπ λα κπνξνύλ λα επηηπγράλνπλ κεγάιεο ηαρύηεηεο (εθαξκνγέο πξαγκαηηθνύ ρξόλνπ) επειέγε σο γιώζζα πξνγξακκαηηζκνύ ε γιώζζα Assembly, ε νπνία πιενλεθηεί, ζε ζρέζε κε ηηο γιώζζεο αλώηεξνπ επηπέδνπ, ζην όηη ηα πξνγξάκκαηα ζε γιώζζα Assembly νδεγνύλ ην κηθξνεπεμεξγαζηή λα θάλεη ηηο άθξσο απαξαίηεηεο ελέξγεηεο πξνθεηκέλνπ λα επηηειέζεη θάπνηα ιεηηνπξγία. Απηό ζεκαίλεη κηθξά πξνγξάκκαηα θαη άξα ε κηθξόηεξε απαίηεζε ζε κλήκε θαη νη ηαρύηεξνη δπλαηνί ρξόλνη. Τν παξόλ ζύγγξακκα απνηειείηαη από νθηώ θεθάιαηα, ηξία παξαξηήκαηα, έλα γισζζάξη θαη απαληήζεηο εξσηήζεσλ θαη πξνβιεκάησλ. Δ. Πογαρίδη

Πρόλογος ζσγγραθέα Σην πξώην θεθάιαην γίλεηαη κηα γεληθή αλαθνξά ζηα ςεθηαθά θπθιώκαηα πνπ απνηεινύλ ηα δνκηθά ζηνηρεία ελόο ππνινγηζηή θαζώο θαη ζηνλ ηξόπν κε ηνλ νπνίν είλαη δνκεκέλνο αξρηηεθηνληθά έλαο ππνινγηζηήο. Σην δεύηεξν θεθάιαην γίλεηαη αλαθνξά ζηελ αξρηηεθηνληθή δνκή ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή θαη παξνπζηάδεηαη κε γεληθό ηξόπν ε εμέιημε ησλ κηθξνεπεμεξγαζηώλ από ηελ εκθάληζή ηνπο έσο ζήκεξα. Παξνπζηάδεηαη αλαιπηηθά ε αξρηηεθηνληθή δνκή ηνπ επεμεξγαζηή Μ68000 θαζώο θαη ην κνληέιν πξνγξακκαηηζκνύ ηνπ. Τν ηξίην θεθάιαην αζρνιείηαη κε ηε κεζνδνινγία πξνγξακκαηηζκνύ, ηνλ πξνγξακκαηηζκό ζε γιώζζα Assembly, θαη ηηο κεζόδνπο δηεπζπλζηνδόηεζεο ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή. Γίλεηαη ιεπηνκεξήο αλαθνξά ζηνλ κηθξνεπεμεξγαζηή 68000, ηηο εληνιέο ηνπ θαη ηνλ ηξόπν πξνγξακκαηηζκνύ ηνπ ζε γιώζζα Assembly. Γηα ηελ επθνιόηεξε θαηαλόεζε ηνπ ηξόπνπ πξνγξακκαηηζκνύ ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή 68000 παξαηίζεηαη πιήζνο παξαδεηγκάησλ ππνξνπηηλώλ πνπ εθηεινύλ δηάθνξεο εξγαζίεο. Σην ηέηαξην θεθάιαην παξνπζηάδεηαη ν ηξόπνο ζρεδίαζεο ηνπ ζπζηήκαηνο κλήκεο κε έκθαζε ζηε δηαδηθαζία απνθσδηθνπνίεζεο κλήκεο, πνπ απνηειεί ζεκαληηθό παξάγνληα ζηε δηαδηθαζία ζρεδίαζεο ελόο ζπζηήκαηνο ππνινγηζηή. Σην πέκπην θεθάιαην παξνπζηάδεηαη ε δηαδηθαζία ζρεδίαζεο ηνπ ζπζηήκαηνο εηζόδνπ-εμόδνπ, πνπ ζπλνδεύεηαη από αλαιπηηθή πεξηγξαθή ηνπ ηξόπνπ επηθνηλσλίαο ηνπ ππνινγηζηή κε ην πεξηβάιινλ ηνπ κέζα από ηηο πόξηεο εηζόδνπ-εμόδνπ. Παξνπζηάδνληαη νινθιεξσκέλα θπθιώκαηα δηαζύλδεζεο ηνπ ππνινγηζηή κε ην πεξηβάιινλ ηνπ θαη παξαηίζεηαη κηα ζεηξά από παξαδείγκαηα, πνπ δείρλνπλ ην ηξόπν κε ηνλ νπνίν πξνγξακκαηίδνληαη νινθιεξσκέλα παξάιιειεο θαη ζεηξηαθήο επηθνηλσλίαο. Τν έθην θεθάιαην αζρνιείηαη αλαιπηηθά κε ηε δηαδηθαζία ηεο δηαθνπήο, πνπ απνηειεί ηνλ αθξνγσληαίν ιίζν ησλ ζπζηεκάησλ πξαγκαηηθνύ ρξόλνπ. Σην έβδνκν θεθάιαην παξνπζηάδεηαη ε δηαδηθαζία ζρεδίαζεο ηόζν από άπνςε θπθισκαηηθνύ (Hardware), όζν θαη από άπνςε ινγηζκηθνύ (Software-monitor) ελόο ειάρηζηνπ ζπζηήκαηνο βαζηζκέλνπ ζην κηθξνεπεμεξγαζηή Μ68000. Σην θεθάιαην νθηώ παξαηίζεληαη 17 εθαξκνγέο, πνπ αθνξνύλ ζε απιέο εθαξκνγέο θαη εθαξκνγέο πξαγκαηηθνύ ρξόλνπ ζε κεηαηξνπέο A/D, D/A, θαη έιεγρν θηλεηήξσλ DC θαη βεκαηηθνύ. Σην γισζζάξη παξαηίζεληαη θαη εξκελεύνληαη θάπνηνη όξνη πνπ ζπλαληηνύληαη κέζα ζην ζύγγξακκα. Παξαηίζεληαη επίζεο νη απαληήζεηο ησλ εξσηήζεσλ θαη πξνβιεκάησλ πνπ ηίζεληαη ζην ηέινο θάζε θεθαιαίνπ. Σηα ηξία παξαξηήκαηα παξνπζηάδνληαη νη εληνιέο ζε γιώζζα Assembly θαη νη ρξόλνη εθηέιεζεο ησλ εληνιώλ ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή Μ68000, θαζώο θαη έλαο πίλαθαο ησλ ραξαθηήξσλ ASCII. Θέισ λα πηζηεύσ όηη ην ζύγγξακκα απηό κπνξεί λα απνηειέζεη έλα ζεκαληηθό βνήζεκα γηα ηνπο ζπνπδαζηέο θαη κεραληθνύο πνπ αζρνινύληαη κε ηελ ηερλνινγία ησλ ππνινγηζηώλ.

Δρ. Δ. Πογαρίδης Καθηγητής ΤΕΙ x

΢τεδίαζη ΢σζηημάηων Μικροϋπολογιζηών

Περιεχόμενα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΔΦΑΛΑΙΟ I: ΔΙ΢ΑΓΩΓΗ ΢ΣΟΤ΢ ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΣΔ΢ 1.1 ΔΗ΢ΑΓΧΓΗΚΖ ΑΝΑΦΟΡΑ ΢ΣΑ ΦΖΦΗΑΚΑ ΢Τ΢ΣΖΜΑΣΑ 1.1.1 ΢ήκαηα ςεθηαθώλ ζπζηεκάησλ 1.1.2 Παξάιιειε θαη ζεηξηαθή κεηαθνξά πιεξνθνξίαο 1.1.3 Λνγηθή ηξηώλ ζηαζεξώλ θαηαζηάζεσλ 1.1.4 Flip-flop, κεηξεηέο, θαηαρσξεηέο 1.1.5 Κσδηθνπνηεηέο - απνθσδηθνπνηεηέο 1.1.6 Πνιππιέθηεο - απνπιέθηεο 1.1.7 ΔΗ΢ΑΓΧΓΖ ΢ΣΟΤ ΤΠΟΛΟΓΗ΢ΣΔ΢ 1.1.8 Δίδε ππνινγηζηώλ 1.1.9 Βαζηθή δνκή ηνπ ππνινγηζηή 1.2.2.1 Μνλάδα Κεληξηθήο Δπεμεξγαζίαο 1.2.2.2 Μνλάδα Μλήκεο 1.2.2.3 Αξηζκεηηθή-Λνγηθή κνλάδα 1.2.2.4 Μνλάδα ειέγρνπ 1.2.2.5 Μνλάδα εηζόδνπ 1.2.2.6 Μνλάδα εμόδνπ 1.2.2.7 Γηάδξνκνη Μεηαθνξάο Πιεξνθνξίαο 1.2.2.8 Γηάδξνκνο Γηεπζύλζεσλ 1.2.2.9 Γηάδξνκνο Γεδνκέλσλ 1.2.2.10 Γηάδξνκνο Διέγρνπ Δξσηήζεηο-Πξνβιήκαηα

1 1 2 2 3 8 9 11 12 13 13 13 15 15 15 15 16 16 16 17 18

ΚΔΦΑΛΑΙΟ II : Ο ΜΙΚΡΟΔΠΔΞΔΡΓΑ΢ΣΗ΢ 2.1 ΔΗ΢ΑΓΧΓΖ ΢ΣΟ ΜΗΚΡΟΔΠΔΞΔΡΓΑ΢ΣΖ 2.1.1 Κπθιώκαηα ρξνληζκνύ θαη ειέγρνπ 2.1.2 Αξηζκεηηθά-Λνγηθά θπθιώκαηα 2.1.3 Κπθιώκαηα Καηαρσξεηώλ 2.2. Ζ ΔΞΔΛIΞΖ ΣΧΝ ΜΗΚΡΟΔΠΔΞΔΡΓΑ΢ΣΧΝ 2.3 ΜΗΚΡΟΔΠΔΞΔΡΓΑ΢ΣΔ΢ RISC 2.4 Ο ΜΗΚΡΟΔΠΔΞΔΡΓΑ΢ΣΖ΢ 68000 2.5 ΓΗΑ΢ΤΝΓΔ΢Ζ ΣΟΤ 68000 ΜΔ ΣΑ ΠΔΡΗΦΔΡΔΗΑΚΑ 2.5.1 Γηάδξνκνη δεδνκέλσλ θαη δηεπζύλζεσλ 2.5.2 Γηάδξνκνο ειέγρνπ 2.5.2.1 Γηάδξνκνο αζύγρξνλνπ ειέγρνπ 2.5.2.2 Γηάδξνκνο θαηάζηαζεο κηθξνεπεμεξγαζηή θαη θώδηθεο ιεηηνπξγίαο 2.5.2.3 Γηάδξνκνο ειέγρνπ ζπζηήκαηνο 2.5.2.4 Γηάδξνκνο ειέγρνπ δηαθνπώλ 2.5.2.5 Γηάδξνκνο ειέγρνπ δηαηηεζίαο δηαδξόκνπ 2.5.2.6 Γηάδξνκνο ζύγρξνλνπ ειέγρνπ

Γ. Πογαρίδη

19 20 21 22 26 27 28 30 30 32 33 33 35 35 35 36

Περιεχόμενα 2.6 ΜΟΝΣΔΛΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΗ΢ΜΟΤ ΣΟΤ 68000 2.6.1 Καηαρσξεηέο δεδνκέλσλ 2.6.2 Καηαρσξεηέο δηεπζύλζεσλ 2.6.3 Γείθηεο ζσξνύ 2.6.4 Μεηξεηήο πξνγξάκκαηνο 2.6.5 Καηαρσξεηήο θαηάζηαζεο 2.6.6 Κπθιώκαηα ειέγρνπ εθηέιεζεο εληνιώλ Δξσηήζεηο-Πξνβιήκαηα

36 37 38 38 38 39 40 42

ΚΔΦΑΛΑΙΟ IΙΙ: ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΙ΢ΜΟ΢ ΣΟΤ 68000 3.1 ΔΗ΢ΑΓΧΓΖ 3.2 ΜΔΘΟΓΟΛΟΓΗΑ ΑΝΑΠΣΤΞΖ΢ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΧΝ 3.3 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΗ΢ΜΟ΢ 3.3.1 ΢πκβνιηθή γιώζζα 3.3.2 Φεπδνεληνιέο 3.3.3 Γιώζζεο αλσηέξνπ επηπέδνπ 3.3.4 Τπνξνπηίλεο 3.3.5 Πέξαζκα παξακέηξσλ 3.3.6 Μαθξνεληνιέο 3.4 ΜΔΘΟΓΟΗ ΓΗΔΤΘΤΝ΢ΗΟΓΟΣΖ΢Ζ΢ 3.4. 1 Δηζαγσγή 3.4.2 Μέζνδνη δηεπζπλζηνδόηεζεο ηνπ 68000 3.4.2.1 Γηεπζπλζηνδόηεζε απεπζείαο δεδνκέλσλ 3.4.2.2 Άκεζε δηεπζπλζηνδόηεζε θαηαρσξεηή 3.4.2.3 Απόιπηε δηεπζπλζηνδόηεζε δεδνκέλσλ 3.4.2.4 ΢πλεπαγόκελε δηεπζπλζηνδόηεζε 3.4.2.5 ΢ρεηηθή δηεπζπλζηνδόηεζε κεηξεηή πξνγξάκκαηνο 3.4.2.6 Έκκεζε δηεπζπλζηνδόηεζε θαηαρσξεηή 3.4.2.6.1Έκκεζε δηεπζπλζηνδόηεζε θαηαρσξεηή 3.4.2.6.2 Έκκεζε κεηαπμεηηθή δηεπζπλζηνδόηεζε θαηαρσξεηή 3.4.2.6.3 Έκκεζε πξνκεησηηθή δηεπζπλζηνδόηεζε θαηαρσξεηή 3.4.2.6.4 Έκκεζε δηεπζπλζηνδόηεζε θαηαρσξεηή κε κεηαηόπηζε 3.4.2.6.5 Με δείθηε έκκεζε δηεπζπλζηνδόηεζε θαηαρσξεηή κε κεηαηόπηζε 3.4.2.7. Καηεγνξίεο κεζόδσλ δηεπζπλζηνδόηεζεο αλάινγα κε ηε ιεηηνπξγία ηνπο 3.5 ΟΗ ΔΝΣΟΛΔ΢ ΣΖ΢ ASSEMBLY ΣΟΤ 68000 3.5.1 Δληνιέο κεηαθνξάο δεδνκέλσλ 3.5.2 Αξηζκεηηθέο εληνιέο 3.5.2.1 Με-πξνζεκαζκέλε, Πξνζεκαζκέλε αξηζκεηηθή απιήο θαη πνιιαπιήο αθξίβεηαο 3.5.2.1.1. Πξόζζεζε απιήο αθξίβεηαο 3.5.2.1.1. Πξόζζεζε πνιιαπιήο αθξίβεηαο 3.5.2.1.3. Αθαίξεζε απιήο αθξίβεηαο 3.5.2.1.4. Αθαίξεζε πνιιαπιήο αθξίβεηαο 3.5.2.2 Αξηζκεηηθέο εληνιέο αθέξαησλ αξηζκώλ 3.5.2.2 Αξηζκεηηθέο εληνιέο δπαδηθά θσδηθνπνηεκέλσλ δεθαδηθώλ αξηζκώλ xii

45 46 49 50 52 57 58 58 60 60 60 61 62 62 63 65 65 67 68 68 69 70 71 73 74 82 93 93 94 94 97 98 100 120

΢χεδίαζη ΢υζηημάηων Μικροϋπολογιζηών

Περιεχόμενα 3.5.3 Λνγηθέο εληνιέο 3.5.4 Δληνιέο νιίζζεζεο θαη πεξηζηξνθήο 3.5.5 Δληνιέο ζύγθξηζεο θαη ειέγρνπ 3.5.6 Δληνιέο δηαθιάδσζεο 3.5.7 Δληνιέο ειέγρνπ ζπλζήθεο κείσζεο θαη δηαθιάδσζεο 3.5.8 Δληνιέο δηαρείξηζεο ππνξνπηηλώλ 3.5.9 Δληνιέο ρεηξηζκνύ ςεθίνπ 3.6 ΠΑΡΑΓΔΗΓΜΑΣΑ ΥΡΖ΢ΗΜΧΝ ΤΠΟΡΟΤΣΗΝΧΝ 3.6.1 Τπνξνπηίλεο κεηαηξνπήο αξηζκώλ 3.6.2 Τπνξνπηίλεο δηεξεύλεζεο θαη ζύγθξηζεο πηλάθσλ θαη νξκαζώλ 3.6.2.1 Τπνξνπηίλεο ηνπνζέηεζεο ζε απμεηηθή/κεησηηθή ηάμε 3.6.3 Τπνξνπηίλεο ρξνλνθαζπζηέξεζεο 3.6.4 Μαζεκαηηθέο ππνξνπηίλεο Δξσηήζεηο-Πξνβιήκαηα

125 131 141 147 155 155 159 162 162 173 178 180 182 186

ΚΔΦΑΛΑΙΟ VΙ: ΢ΥΔΓΙΑ΢Η ΢Τ΢ΣΗΜΑΣΟ΢ ΜΝΗΜΗ΢ 4.1 ΔΗ΢ΑΓΧΓΖ 4.1.1 Γηαδηθαζία ιεηηνπξγίαο ηεο κλήκεο 4.2 ΜΝΖΜΖ RΑM 4.2.1 Ζ αξρηηεθηνληθή δνκή ηεο κλήκεο RAM 4.2.2 Γπλακηθή κλήκε RAM 4.3 ΜΝΖΜΖ ROM 4.3.1 Λεηηνπξγηθά ραξαθηεξηζηηθά ηεο κλήκεο ROM 4.3.2 Δθαξκνγέο ηεο ROM 4.4 ΢ΠΟΝΓΤΛΟΗ ΜΝΖΜΖ΢ 4.1.1 Παξαδείγκαηα επέθηαζεο κήθνπο ιέμεο θαη ρσξεηηθόηεηαο 4.5 ΥΑΡΣΟΓΡΑΦΖ΢Ζ ΜΝΖΜΖ΢ 4.6 ΟΡΓΑΝΧ΢Ζ ΚΑΗ ΓΗΑ΢ΤΝΓΔ΢Ζ ΜΝΖΜΖ΢ ΢ΣΟΝ 68000 4.6.1 Αζύγρξνλε δηαζύλδεζε κλήκεο θαη κνλάδσλ Η/Ο 4.6.2 Υώξνο δηεπζύλζεσλ θαη νξγάλσζε δεδνκέλσλ 4.6.3 Μλήκε απνζήθεπζεο πξνγξάκκαηνο θαη δεδνκέλσλ θαη νη θώδηθεο θαηάζηαζεο 4.6.4 Κύθινη αλάγλσζεο θαη εγγξαθήο κλήκεο 4.6.5 ΢σξνί ρξήζηε θαη επόπηε 4.6.6 ΢ύγρξνλε δηαζύλδεζε κλήκεο θαη κνλάδσλ Η/Ο 4.7 AΠΟΚΧΓΗΚΟΠΟΗΖ΢Ζ ΓΗΔΤΘΤΝ΢ΔΧΝ 4.8 ΔΗΚΟΝΗΚΖ ΜΝΖΜΖ 4.9 ΜΝΖΜΖ CACHE Δξσηήζεηο-Αζθήζεηο-Πξνβιήκαηα

195 196 194 198 202 204 206 208 209 209 211 212 212 213 217 219 223 224 227 233 234 236

ΚΔΦΑΛΑΙ0 V: ΢ΥΔΓΙΑ΢Η ΢Τ΢ΣΗΜΑΣΟ΢ ΔΙ΢ΟΓΟΤ-ΔΞΟΓΟΤ 5.1 ΠΑΡΑΛΛΖΛΖ ΔΠΗΚΟΗΝΧΝΗΑ 5.1.1 Υξήζε εηδηθώλ θαηαρσξεηώλ εηζόδνπ/εμόδνπ ηνπ κηθξνεπεμεξγαζηή

Γ. Πογαρίδη

241 241

xiii

Περιεχόμενα 5.1.2 Δίζνδνο-Έμνδνο κε εμσηεξηθνύο θαηαρσξεηέο 5.1.3 Δίζνδνο-Έμνδνο ραξηνγξαθεκέλε ζε κλήκε 5.1.4 ΢ήκαηα ρεηξαςίαο 5.1.5 Πόξηεο δεδνκέλσλ δύν θαηεπζύλζεσλ 5.1.6 Πξνγξακκαηηδόκελεο πόξηεο εηζόδνπ/εμόδνπ 5.1.7 ΢ηάζκεο ζήκαηνο εηζόδνπ-εμόδνπ 5.2 OΛΟΚΛΖΡΧΜΔΝΑ ΠΑΡΑΛΛΖΛΖ΢ ΠΡΟ΢ΑΡΜΟΓΖ΢ Η/Ο 5.2.1 Ο 68230 PI/T Παξάιιεινο πξνζαξκνζηήο/ρξνληζηήο 5.2.1.1 Γηαζύλδεζε ηνλ Μ68230 ζηνλ Μ68000 5.2.1.2 Πξνγξακκαηίδνληαο ηνλ 68230PI/T 5.3 ΢ΔΗΡΗΑΚH ΔΠΗΚΟΗΝΧΝΗΑ 5.3.1 ΢εηξηαθή είζνδνο-έμνδνο 5.3.2 ΢πγρξνληζκόο δεδνκέλσλ 5.3.3 Αζύγρξνλε ζεηξηαθή εθπνκπή 5.3.4 ΢ήκαηα ρεηξαςίαο 5.3.5 Σαρύηεηα εθπνκπήο (ΒΑUD RATE) 5.3.6 Οδεγνί γξακκώλ θαη ΜΟDEMS 5.3.7 H ζύλδεζε RS232 5.3.8 ΢ύγρξνλε ιεηηνπξγία 5.3.9 Υξήζεηο ηεο ζεηξηαθήο κεηαθνξάο 5.4 OΛΟΚΛΖΡΧΜΔΝΑ ΢ΔΗΡΗΑΚΖ΢ ΠΡΟ΢ΑΡΜΟΓΖ΢ Η/Ο 5.4.1 Γηπιόο Καζνιηθόο Αζύγρξνλνο Πνκπνδέθηεο 68681 (DUART) 5.4.1.1 ΢ύλδεζε ηνπ 68681 ζην κηθξνεπεμεξγαζηή 68000 5.4.1.2. Πξνγξακκαηηζκόο ηνπ 68681 5.5 ΟΛΟΚΛΖΡΧΜΔΝΑ ΚΤΚΛΧΜΑΣΑ Η/Ο ΣΖ΢ ΟΗΚΟΓΔΝΔΗΑ΢ 6800 5.5.1 Ο 6821 Πεξηθεξεηαθόο Πξνζαξκνζηήο Γηαζύλδεζεο 5.5.1.1 Υξεζηκνπνηώληαο ηνλ 6821 γηα ρσξίο όξνπο κεηαθνξά 5.5.1.2 Υξεζηκνπνηώληαο ηνλ 6821 γηα ππό όξνπο κεηαθνξά 5.5.1.3 Πξνγξακκαηίδνληαο ηνλ 6821ΡΗΑ 5.5.1.4 ΢ύλδεζε ηνπ 6821ΡΗΑ 5.5.2 Ο 6850 αζύγρξνλνο πξνζαξκνζηήο επηθνηλσληώλ (ACIA) 5.5.2.1 ΢ύλδεζε ηνπ 6850 ζην κηθξνεπεμεξγαζηή 68000 5.6 Ο ΓΗΑΓΡΟΜΟ΢ ΗΔΔΔ 488 Δξσηήζεηο-Αζθήζεηο-Πξνβιήκαηα

242 243 245 247 248 250 251 253 256 257 280 280 282 283 286 286 286 288 291 292 293 295 296 299 312 312 314 314 316 318 320 323 325 331

ΚΔΦΑΛΑΙΟ V: Η ΛΔΙΣΟΤΡΓΙΑ ΣΗ΢ ΓΙΑΚΟΠΗ΢ 6.1 ΔΗ΢ΑΓΧΓΖ 6.2 BA΢ΗΚΖ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ ΣΖ΢ ΓΗΑΚΟΠΖ΢ 6.3 ΑΠΟΘΖΚΔΤ΢Ζ ΣΖ΢ ΚΑΣΑ΢ΣΑ΢Ζ΢ ΣΟΤ ΜΗΚΡΟΔΠΔΞΔΡΓΑ΢ΣΖ 6.4 ΑΝΤ΢ΜΑΣΑ ΓΗΑΚΟΠΖ΢ 6.5 ΥΔΗΡΗ΢ΜΟ΢ ΓΤΟ ΞΔΥΧΡΗ΢ΣΧΝ ΓΗΑΚΟΠΧΝ 6.6 Ζ ΜΑ΢ΚΑ ΓΗΑΚΟΠΧΝ

xiv

335 338 338 339 340 342

΢χεδίαζη ΢υζηημάηων Μικροϋπολογιζηών

Περιεχόμενα 6.7 ΓΗΑΚΟΠΔ΢ ΥΧΡΗ΢ ΜΑ΢ΚΑ 6.8 ΓΗΑΚΟΠΔ΢ ΜΔ΢Χ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΟ΢ 6.9 ΠΡΟΣΔΡΑΗΟΣΖΣΑ ΓΗΑΚΟΠΖ΢ 6.10 ΚΤΚΛΧΜΑΣΗΚΖ ΜΔΘΟΓΟ΢ ΚΑΘΟΡΗ΢ΜΟΤ ΠΡΟΣΔΡΑΗΟΣΖΣΑ΢ 6.11 ΓΗΑΥΔΗΡΗ΢Ζ ΔΞAIΡΔ΢ΔΧΝ (ΓΗΑΚΟΠΧΝ) ΣΟΤ 68000 6.11.1 Πίλαθαο αλπζκάησλ εμαηξέζεσλ 6.11.2 Πξνηεξαηόηεηεο εμαηξέζεσλ 6.11.3 Δμσηεξηθέο δηαθνπέο 6.11.4 Γηαδηθαζία εθηέιεζεο ηεο δηαθνπήο 6.11.5 Κπθιώκαηα δηαζύλδεζεο δηαθνπώλ ηνπ 68000 6.11.6 Δληνιέο εμαηξέζεσλ 6.11.7 ΢θάικα δηαδξόκνπ 6.11.8 Δμαίξεζε RESET 6.11.9 Λεηηνπξγίεο εζσηεξηθώλ εμαηξέζεσλ 6.11.10 Γηαθιαδσηέο εμαηξέζεσλ 6.12 ΢ΥΔΓΗΑΕΟΝΣΑ΢ ΔΝΑ ΢Τ΢ΣΖΜΑ ΠΡΑΓΜΑΣΗΚΟΤ ΥΡΟΝΟΤ 6.13 ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΚΑ ΢Τ΢ΣΖΜΑΣΑ ΠΡΑΓΜΑΣΗΚΟΤ ΥΡΟΝΟΤ 6.14 ΑΜΔ΢Ζ ΠΡΟ΢ΠΔΛΑ΢Ζ ΜΝΖΜΖ΢ Δξσηήζεηο-Αζθήζεηο-Πξνβιήκαηα

342 343 343 344 345 345 347 348 350 354 358 360 362 362 364 369 370 374 376

ΚΔΦΑΛΑΙΟ VII: ΢ΥΔΓΙΑ΢Η ΔΛΑΥΙ΢ΣΟΤ ΢Τ΢ΣΗΜΑΣΟ΢ 7.1 ΔΗ΢ΑΓΧΓΖ 7.2 ΜΟΝΑΓΑ ΚΔΝΣΡΗΚΖ΢ ΔΠΔΞΔΡΓΑ΢ΗΑ΢ 7.3 ΑΠΟΚΧΓΗΚΟΠΟΗΖ΢Ζ ΜΝΖΜΖ΢ ΚΑΗ ΜΟΝΑΓΧΝ Η/Ο 7.4 Ζ ΜΝΖΜΖ ΣΟΤ ΢Τ΢ΣΖΜΑΣΟ΢ 7.5 ΔΗ΢ΟΓΟ΢-ΔΞΟΓΟ΢ 7.5.1 Παξάιιειε είζνδνο-έμνδνο 7.5.2 ΢εηξηαθή είζνδνο-έμνδνο 7.6 ΑΝΑΓΝΧΡΗ΢Ζ ΓΔΓΟΜΔΝΧΝ 7.7 ΢ΖΜΑΣΑ ΓΗΑΚΟΠΖ΢ ΚΑΗ ΑΝΑΓΝΧΡΗ΢Ζ΢ ΓΗΑΚΟΠΖ΢ 7.8 ΣΡΟΦΟΓΟ΢ΗΑ ΢Τ΢ΣΖΜΑΣΟ΢ 7.9 ΣΟ ΛΟΓΗ΢ΜΗΚΟ ΣΟΤ ΢Τ΢ΣΖΜΑΣΟ΢ 7.9.1 Οη αλεμάξηεηεο ππνξνπηίλεο 7.9.2 Οη εληνιέο ηνπ monitor 7.11 ΣΗ ΠΡΔΠΔΗ ΝΑ ΠΡΟ΢ΔΥΘΔΗ Δξσηήζεηο-Αζθήζεηο-Πξνβιήκαηα

381 382 385 391 393 393 396 399 399 401 402 402 410 419 421

ΚΔΦΑΛΑΙΟ VIII: ΔΦΑΡΜΟΓΔ΢ 8.1 ΔΦΑΡΜΟΓΔ΢ ΠΑΡΑΛΛΖΛΖ΢ ΔΠΗΚΟΗΝΧΝΗΑ΢ 8.2 ΜΔΣΑΣΡΟΠΖ D/A ΓΗΑ ΜΔ΢ΟΤ ΤΠΟΛΟΓΗ΢ΣΖ 8.2.1 Ρύζκηζε ηνπ κεηαηξνπέα DAC 08032

Γ. Πογαρίδη

423 430 431

Περιεχόμενα 8.3 ΔΛΔΓΥΟ΢ ΚΗΝΖΣΖΡΑ DC ΓΗΑ ΜΔ΢ΟΤ ΤΠΟΛΟΓΗ΢ΣΖ 8.4 ΔΛΔΓΥΟ΢ ΒΖΜΑΣΗΚΟΤ ΚΗΝΖΣΖΡΑ ΜΔ ΤΠΟΛΟΓΗ΢ΣΖ 8.5 ΔΦΑΡΜΟΓΔ΢ ΠΡΑΓΜΑΣΗΚΟΤ ΥΡΟΝΟΤ 8.6 ΜΔΣΑΣΡΟΠΔ΢ A/D ΓΗΑ ΜΔ΢ΟΤ ΤΠΟΛΟΓΗ΢ΣΖ 8.3.1 Ρπζκίζεηο ηνπ κεηαηξνπέα A/D Δξσηήζεηο-Αζθήζεηο-Πξνβιήκαηα

ΓΛΩ΢΢ΑΡΙ ΑΠΑΝΣΗ΢ΔΙ΢ ΔΠΙΛΔΓΜΔΝΩΝ ΔΡΩΣΗ΢ΔΩΝ ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ Ι ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ ΙΙ ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ ΙΙΙ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΑΛΦΑΒΗΣΙΚΟ ΔΤΡΔΣΗΡΙΟ

xvi

436 440 456 460 461 472 481 489 513 597 607 609 611

΢χεδίαζη ΢υζηημάηων Μικροϋπολογιζηών