Харківський національний університет будівництва та архітектури

Методичні вказівки

Для практичних занять з дисципліни

«Мікропроцесорна техніка»

м. Харків 2012

ЗМІСТ

Практична робота №1.Представлення чисел в різних системах числення……………………………………………………………………2

Практична робота №2. Арифметичні дії над двійковими числами…8

Практична робота №3.Програмна модель мікропроцесора

КР580М80А…………………………………………………………………11

Практична робота №4.Програмування мікропроцесора. Послідовні алгоритми……………………………………………………………………25

Практична робота №5.Програмування мікропроцесора. Алгоритми з розгалуженнями……………………………………………………………..30

Рекомендована література…………………………………………………..34

Практична робота №1. Тема «Представлення чисел в різних системах числення».

Ціль роботи: отримати вміння працювати з числами в різних системах числення.

Форма звіту: письмовий звіт з результати виконання практичного завдання.

Завдання 1. Опанувати засобами представлення чисел в цифрових пристроях.

Для уявлення в цифрових пристроях чисел, а також іншій інформації в процесі програмування разом із звичною для нас десятковою системою числення широко використовуються інші системи. Розглянемо самі споживані позиційні системи числення. Числа в таких системах числення представляються послідовністю цифр (цифр розрядів), розділених комі на дві групи: групу розрядів, що зображає цілу частину числа, і групу розрядів, що зображає дробну частину числа:..а2 а1 а0, а-1, а-2.. Тут а0,а1. позначають цифри нульового, першого і т.д. розрядів цілої частини числа, а-1,а-2.- цифри першого, другого і т.д. розрядів дробної частини числа.

Цифрі розряда приписана вага рк, де р – основа системи числення; к- номер розряду, рівний індексу при позначеннях цифр розрядів. Так, наведений вище запис означає наступну кількість:

N=.+а2*р2 + а1*р1 +а0*р0+а-1*р-1 +а-2*р-2 +.

Для представлення цифр розрядів використовується набір з р різних символів. Так, при р=10 (тобто в звичній десятковій системі числення) для запису цифр розрядів використовується набір з десяти символів:0, 1, 2 ., 9. При цьому запис 729,32410 (тут і далі індекс вказує основу системи числення, в якій представлено число) означає наступну кількість:

7 2 9 , 3 2 4(10) = 7*102 + 2*101 + 9*100 + 3*10-1 + 2*10-2 + 4*10-3

     

102 101 100 10-1 10-2 10-3

Вагові коефіцієнти розрядів

Використовуючи такий принцип представлення чисел, але вибираючи різні значення підстави р, можна будувати різноманітні системи числення.

У двійковій системі числення основа системи числення р=2. Таким чином, для запису цифр розрядів потрібен набір всього лише з двох символів 0 і 1. При цьому запис 11011,1012 відповідає в десятковій системі числення наступному числу:

1 1 0 1 1, 1 0 1(2) = (1*24 + 1*23 + 0*21 + 1*20 + 1*2-1

        0*2-2 + 1*2-3)10 = 27,62510

24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3

У восьмерічній системі числення основа системи числення р=8.Для представлення цифр розрядів повинне використовуватися вісім різних символів 0, 1, 2 ..,7 (помітимо, що символи 8 и 9 тут не використовуються і в записі чисел зустрічатися не повинні).

У шестнадцатеричной системі числення основа системи числення р=16 і для запису цифр розрядів повинен використовуватися набір з 16 символів 0, 1, 2 .., 9, А, В, З, D, E, F. В ньому використовується 10 арабських цифр, і їх доповнюють шістьма початковими буквами латинського алфавіту. При цьому символу А в десятковій системі числення відповідає 10, В-11, С-12, D-13, Е-14, F-15.

Запис АВ9,С2F16 відповідає наступному числу в десятковій системі числення:

А В 9 , З 2 F(16) = (10*162+11*161+9*160+12*16-1+2*16-2+15 *16-3)10=2745,7614745..10

162 161 160 16-1 16-2 16-3

Вагові коефіцієнти розрядів

Для зберігання N-разрядных чисел в цифровій аппапратуре можна використовувати пристрої, що містять n елементів, кожний з яких запам'ятовує цифру відповідного розряду числа. Найбільш просто здійснюється зберігання чисел, представлених в двійковій сиситеме числення. Для запам'ятовування цифри кожного розряду двійкового числа можуть використовуватися пристрої з двома стійкими поляганнями(наприклад, трігери). Одному з цих стійких полягань ставиться в соостветствие цифра 0, другому- цифра 1.

При зберіганні десяткових чисел кожна цифра десяткового числа представляється в двійковій формі. Така форма представлення чисел називається двійково-десятковим кодом. Наприклад, число 765,9310 в двійково-десятковому коді представляється в наступному вигляді:

765,9310=0111 0110 0101, 1001 00112-10

7 6 5 9 3

Розглянутий спосіб двійкового представлення (кодування) десяткових цифр використовує так званий код 8421 (назва коду складена з вагових коэффіцієнтів разрядів двійкового числа). Разом з цим кодом при двійковому кодуванні десяткових цифр використовуються різні інші коди, які наведені в таблиці 1.1

Таблиця 1.1

Десяткова цифра	Код 8421	Код 2421	Код 2 з 5	Код з лишком 3	Код 3а+2	Код 7421
0	0000	0000	11000	0011	00010	0000
1	0001	0001	01100	0100	00101	0001
2	0010	0010	00110	0101	01000	0010
3	0011	0011	00011	0110	01011	0011
4	0100	0100	10001	0111	01110	0100
5	0101	1011	10100	1000	10001	0101
6	0110	1100	01010	1001	10100	0110
7	0111	1101	00101	1010	10111	1000
8	1000	1110	10010	1011	11010	1001
9	1001	1111	01001	1100	11101	1010

Код 7421 цікавий тим, що будь-яка кодова комбінація містить не більше дві одиниць. В коді 2 з 5 всі кодові комбінації містять точно дві одиниці. Ця властивість використовується для виявлення помилкових комбінацій (помилкове розпізнавання будь-якого з символів прийнятої кодової комбінації змінює число одиниць в цій комбінації).

Пари десяткових цифр, сума яких равнв дев'яти, складають цифри, взаємно доповнюючі один одного до дев'яти (0 і 9, 1 і 8, 2 і 7.) .В коді з лишком 3 кодова комбінація, відповідна будь-який з десяткових цифр є інверсією комбінації, відповідної її доповненню до дев'яти. Наприклад, в коде2421 парі взаємно доповнюючих до дев'ять цифр 2 і 7 відповідають комбінації

0010 і 1101, кожна з яких утворює інверсію іншої. Ця властивість спрощує виконання в цифрових пристроях арифметичних операцій над десятковими числами. Такою ж властивістю доповнення до дев'яти володіє код 3а + 2. Крім того, цей код має і іншу корисну властивість: будь-яка пара кодових комбінацій відрізняється не менше ніж в двох розрядах, що дозволяє знаходити помилкові комбінації(помилка, що змінює цифру одного розряду любоц з кодових комбінацій, приводить до так званої забороненої комбінації, що не використовується для представлення десяткових цифр в цьому коді).

Завдання 2. Опанувати алгоритми перетворення чисел з однієї системи числення до іншої.

Методичні вказівки.

Основи восьмеричної і шеснадцятирічної систем числення виражаються цілим ступенем двох (8=2в ступені 3, 16=2 в ступені 4). Цим забезпечується простота перетворення чисел, представлених в цих системах числення, в двійкову систему числення і назад.

Для перетворення чисел з восьмерічної системи числення в двійкову достатньо кожну цифру восьмерічного числа представити трьохрозрядним двійковим числом.

Наприклад, 762,35(8)=111 110 010, 011 1012

7 6 2 3 5

Перетворення шестнадцятирічних чисел в двійкову систеиу числення досягається представленням цифр шестнадцатеричного числа чотирьохрозрядними двійковими числами.

Наприклад, А7В,С16= 1010 0111 1011, 1100 01112

А 7 В З 7

При зворотному перекладі чисел з двійкової системи у восьмеричную або шестнадцатеричную систему числення необхідно розряди двійкового числа, відлічуючи їх від коми ліворуч і праворуч, розбити на групи по три розряди у разі перетворення у восьмерічну систему або на групи по чотири розряди у разі перетворення в шестнадцатерічну систему числення. Неповні крайні групи доповнюються нулями. Потім кожна двійкова група представляється цифрою тієї системи числення, в яку переводиться число. Наприклад:

001 111, 101 010 (2)= 17,52(8);

1 7 5 2

0101 1100, 1101 0110 (2)= 5СD6(16)

5 З D 6

Велику складність представляє переклад чисел з десяткової системи в двійкову і назад. Метод такого перекладу залежить від системи числення, в якій проводяться арифметичні операції, необхідні для перекладу числа з однієї системи числення в іншу. Якщо переклад здійснюється уручну, то операції будуть виконаються в десятковій системі числення, якщо цифровим пристроєм  то в двійковій системі числення. Розглянемо ці два випадки окремо.

Деякі правила, що полегшують операції з двійковими числами

1. Слід знати двійкові представлення десяткових чисел від 0 до15.

2.Необходимо знати десяткові значення чисел 2к від к=0 до к=12.

3. Слід пям'ятати наступні співвідношення:

а)100.0=2к, б)11.1=2к-1, в)N00.0=N*2к.

Ці співвідношення у ряді випадків полегшують перетворення двійкових чисел в десяткову систему числення.

4. При читанні дробових двійкових чисел використовуються співвідношення

0,0 0 .0 1 = 2-до, 0,1 1 .1 = 1-2-до

Знакорозрядна форма представлення двійкових чисел.

У цій формі в розрядах числа допускається використання трьох символів:0,1 і 1 (рівний -1) .Например

101012=1*24-1*22+1*20=1310

Знакоразрядная форма має наступні особливості:

1)представление чисел неоднозрачно; наприклад, наведене вище число 1310 може бути представлений в наступних видах:

1310=01101(2)=10011(2) ;

2)немає необхідності в знаковому розряді:

-1310=10101(2)

(при зміні знаку числа достатньо змінити знак цифр розрядів)

3) можлива мінімізація кількості ненульових розрядів.

Перетворення двійкових чисел в знакоразрядную форму з мінімальним числом ненулувых розрядів здійснюється таким чином. На першому етапі всі комбінації вигляду 01.0 (при числі одиниць в комбінації, більшому однієї), що зустрічаються в двійковому числі, замінюються рівнозначними комбінаціями вида10.01 з тим же числом розрядів. Ці перетворення продовжуються, поки не будуть виключені всі комбінації вказаного вигляду. На наступному етапі комбінації видів 11 і 11 замінюються відповідно комбінаціями 01 і 01.

Завдання 3. Виконати вправи.

Над числами, представленими у варіантах а) – в):

А) 5170,2368, А39,FB416, 4037, 58710, 1001111100,1101112

Б) 6304,3528, FBA,97516, 3987,65410, 1011111000,1011102

В) 2736,5038, EFO,B9416, 3095,74310, 1000111101,1101112.

проведіть наступні операції:

перетворення восьмерічних чисел в двійкову систему числення;

перетворення шістнадцятирічних чисел в двійкову систему числення;

перетворення двійкових чисел у восьмерічну систему числення;

перетворення двійкових чисел в шістнадцятирічну систему числення;

перетворення восьмерічних чисел в десяткову систему числення;

перетворення шістнадцятирічних чисел в десяткову систему числення;

перетворення двійкових чисел в десяткову систему числення;

перетворення десяткових чисел в шістнадцятирічну систему числення;

перетворення двійкових чисел в знакорозрядну двійкову форму з мінімальним числом нульових розрядів.