Вопросы к экзамену по курсу:. «Вычислительные машины, системы и сети». для АГ-09-01 и БАГ-09-01

Вопросы к экзамену по курсу:

«Вычислительные машины, системы и сети»

для АГ-09-01 и БАГ-09-01

1. Десятичная, двоичная и шестнадцатеричная системы записи чисел. Переходы от двоичной системы к шестнадцатеричной и затем к десятичной системе записи.

Примеры. Дано число 250, найти двоичное и шестнадцатеричное представление. Число 1234h представить в двоичной и десятичной системах записи.

2. Однобайтный формат числа. Возможности формата и переход к различным системам записи.

Примеры: Представить в двоичной форме числа 256, 255, 248 и 240; (128, 127, 120 и 119); (64, 63, 60 и 56); (32, 31, 24 и 20). Каждое из чисел представить в шестнадцатеричной системе и затем перевести в десятичную систему записи. Записать в двоичной системе максимальное число отображаемое однобайтным форматом, перевести это число в шестнадцатеричную систему записи. Сопоставить понятия: максимальное число отображаемое однобайтным форматом и количество различных чисел, отображаемых однобайтным форматом (оба числа записать в виде выражения, содержащего целую степень числа два).

3. Двухбайтный формат числа. Возможности формата и переход к различным системам записи. Укрупненные единицы числа.

Примеры: Представить в двоичной форме числа 65 536, 65 535, 65 500 и 65 023; (32 768, 32 767, 32 703 и 32 700); (1 024, 1023, 1 020 и 1 000); (2 048,

2 047, 2 007 и 2 000). Каждое из чисел представить в шестнадцатеричной систтеме и затем перевести в десятичную систему записи. Записать в двоичной системе максимальное число отображаемое двухбайтным форматом, перевести это число в шестнадцатеричную систему записи. Сопоставить понятия: максимальное число отображаемое двухбайтным форматом и количество различных чисел, отображаемых двухбайтным форматом (оба числа записать в виде выражения, содержащего целую степень числа два). Последнюю задачу решить для трехбайтного и четырехбайтного форматов.

4. Понятие о двоично-десятичном коде. Запись десятичного числа в двоично-десятичном коде. Возможности однобайтного и двухбайтного формата при отображении чисел в двоично-десятичном коде.

Примеры: Уметь решать примеры по записи многоразрядных десятичных чисел в двоично-десятичном коде и считывания последних в виде десятичного числа.

5. Память – хранитель чисел в цифровых устройствах. Структурная организация памяти с параллельным доступом. Назначение шин при трехшинной организации обращения к памяти. Линейная и страничная модели представления памяти.

Примеры: Уметь сопоставлять возможности двух структур линейных моделей памяти: в первом случае ША=8 бит, а во втором- ША=16 бит; при одинаковом

формате ШД и ШУ (ШД=8 бит, ШУ=2 бита(или 1 бит)). В программной модели ядра MCS-51 упоминаются три вида памяти: ВПД, ПП (внешняя и (или) резидентная) и РПД. Какую из упомянутых двух структур моделей памяти они используют? Чем ПП отличается от ВПД?

6. Примеры устройств ручного задания и считывания двоичных чисел на шины и с шин. Пример условного обозначения интегральной схемы памяти (типа RAM) промышленного контроллера. Пояснить назначение входов CS, OE и WR. Битами какой из шин эти входы являются?

Примеры: Уметь пояснять на временных диаграммах (с привлечением линейной модели представления памяти) процессы: запись данных (содержимого) в ячейку с заданным адресом и чтение содержимого из ячейки с заданным адресом.

7. Взаимодействие МК с памятью.

8. Язык МП – машинный код. Таблица шестнадцатеричных кодов команд MCS-51. Типы команд МК семейства MCS-51(одно-, двух- и трехбайтный форматы команд). Пояснить обозначения: ad, ads, add, ad16, #d8, #d16, bit, rel, A, Acc, Rn, КОП.

Примеры: Используя табл. 4 [РМ, часть 1], составить примерный вид табл. 5 [РМ, часть 1].

9. Пример составления и выполнения программы из однобайтных (коды A3h, 04h), двухбайтных (коды 74h, 78h) и трехбайтной (код 90h) команд. Понятие об операнде, непосредственная адресация операнда. Формат листинга программы на языке ассемблер.

Написать исходный текст программы, получить lst и hex-файлы, продемонстрировать работу программы на ADSIM.

10. Аппаратная часть ядра MCS-51. МК, назначение портов и отдельных выводов, взаимодействие МК с элементами ядра.

Примеры: Взаимодействие МК с ВПД, временные диаграммы чтения и записи байта, команды чтения и записи, аппаратная поддержка двухбайтной ША. Р0-в один момент времени, двунаправленная однобайтная ШД, в другой - выводит младший байт адреса ВПД или ВПП (Р0-совмещенная шина адреса и данных). ШУ при обращении к ВПД. Назначение сигнала ALE.

Взаимодействие МК с ВПП, временные диаграммы чтения байта (КОП, В2, В3) из ВПП, аппаратная поддержка двухбайтной ША. ШУ при обращении к ВПП.

11. Программная модель ядра MCS-51 и ее соответствие с аппаратной частью, форматы адресов и содержимого блоков памяти различного назначения. Аппаратная поддержка двухбайтного адреса памяти. Блок SFRs, область адресов, имена и адреса некоторых регистров (порты МК, рабочий регистр, регистр работы со стеком, адресные регистры ВПД - адреса, назначение), регистр флагов: имя, адрес, имена, назначение и адреса отдельных бит.

12. Окно IRAM (Internal Data Memory) симулятора ADSim. Представить расположение отдельных частей РПД в окне. Местоположение банков, прямые адреса регистров в банках, расположение регистров, имеющих прямые адреса отдельных бит. Адресное пространство SFRs, имена и адреса часто используемых регистров, их назначение (регистр флагов(имена отдельных бит), рабочий регистр, адресные регистры ВПД, аппаратная поддержка стека, )

13. Окно XRAM (External Memory) симулятора ADSim. Адрес ячейки ВПД= № страницы + № строки + № столбца => содержимое. Перечислить команды, работающие с ВПД (2 команды «Запись в ВПД» и 2 команды «Чтение ВПД»). Сравнить возможности команд с одинаковым назначением. Привести 4 фрагмента программ работы МК с ВПД (2 - при сборе информации в ВПД и 2 - при обработке информации из ВПД).

Написать исходные тексты фрагментов программ, получить lst и hex-файлы, продемонстрировать работу фрагментов программ на ADSIM.

14. Окно 8051 Core. Представить название столбцов, их элементы. Привести фрагменты программ, иллюстрирующих назначение отдельных элементов окна.

15. Окно Program Disassembly, поля строки окна. Влияние опции «Auto-Load Map File on Hex Load»(Configuration=> Simulator Configuration=> Options ) на свойства поля Label. Взаимосвязь метки (в поле Label) с числом rel (в поле Op Code(s)). Привести пример из демопрограмм, приведенных в папках misc1 или misc2. Привести примеры строк для одно-, двух- и трехбайтных команд, а также пример трехбайтной команды, использующей регистровую, непосредственную и относительную адресации.

16. Прямой код однобайтного целого числа со знаком. Обратный и дополнительный коды отрицательного числа со знаком. Программируемый и визуальный способы перевода прямого кода отрицательного числа в дополнительный код и обратно. Ограничения, накладываемые на суммирование однобайтных чисел со знаком.

Примеры: Числа А и В однобайтные, целые со знаком, причем |A|> |B|. Найти прямые и дополнительные коды чисел в двоичном и шестнадцатеричном исчислениях. Сложить дополнительные коды слагаемых: A< 0 и B> 0, B< 0 и A> 0, B< 0 и B> 0. Результаты сложения представить в прямом коде.

17. Прямой код двухбайтного целого числа со знаком. Обратный и дополнительный коды двухбайтного отрицательного числа со знаком. Программируемый и визуальный способы перевода прямого кода отрицательного числа в дополнительный код и обратно. Ограничения, накладываемые на суммирование двухбайтных чисел со знаком.

Примеры: Числа А и В двухбайтные, целые со знаком, причем |A|> |B|. Найти прямые и дополнительные коды чисел в двоичном и шестнадцатеричном исчислениях. Сложить дополнительные коды слагаемых: A< 0 и B> 0, B< 0 и A> 0, B< 0 и B> 0. Результаты сложения представить в прямом коде.

18. MOV A, X4. Расшифровать мнемоники (уточненные варианты Х4)и указать: число байт, число команд, описание команд и виды адресации операндов X4 и А. Проиллюстрировать на программной модели пути нахождения операнда-источника.

19. MOV X3, A. Расшифровать мнемоники (уточненные варианты Х3)и указать: число байт, число команд, описание команд и виды адресации операндов X3 и А. Проиллюстрировать на программной модели пути нахождения операнда-приемника.

20. Определить уточненные варианты восьми мнемоник обобщенного обозначения MOV X3, X4. Представить описание каждой из 8-и мнемоник и указать: число байт, команд и виды адресации операндов X3 и X4.

21. Представить описание мнемоник PUSH ad, POP ad и указать число байт и команд. Что такое стек и указатель стека и где они находятся? На что указывает «указатель стека»? Показать на программной модели действие команд PUSH ad и POP ad. Продемонстрировать на ADSIM действие команд PUSH ad и POP ad примером из папки misc1.

22. ADD A, X4. Представить описание и численные примеры, иллюстрирующие влияние слагаемых на флаги. Где и когда должны находиться слагаемые и результат? Что находится в бите переноса С (CY в ADSIM), до и после выполнения команды? Определить уточненные варианты мнемоник обобщенного обозначения: ADD A, X4 и указать число байт, команд и виды адресации операндов.

23. ADDC A, X4. Представить описание и численные примеры, иллюстрирующие влияние слагаемых на флаги. Где и когда должны находиться слагаемые и результат? Что находится в бите переноса С (CY в ADSIM), до и после выполнения команды? Определить уточненные варианты мнемоник обобщенного обозначения: ADDС A, X4 и указать число байт, команд и виды адресации операндов.

24. Сравнить возможности команд ADD A, X4 и ADDС A, X4. Проиллюстрировать сравнение численными примерами.

25. SUBB A, X4. Представить описание и численные примеры, иллюстрирующие влияние операндов на флаги. Где и когда должны находиться операнды и результат? Что находится в бите заема С (CY в ADSIM), до и после выполнения команды? Определить уточненные варианты мнемоник обобщенного обозначения: SUBB A, X4 и указать число байт, команд и виды адресации операндов. На численном примере проиллюстрировать действия команды SUBB A, X4 при вычитании двух трехбайтных чисел.

26. DA A. Привести описание команды и проиллюстрировать ее действие примерами.

27. Определить варианты мнемоник обобщенного обозначения: INC X₃'' и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

28. Определить варианты мнемоник обобщенного обозначения: DEC X₃’ и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

29. Определить варианты мнемоник обобщенного обозначения: MUL AB, DIV AB и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

30. Определить варианты мнемоник обобщенного обозначения: ANL A, X4 и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

31. Определить варианты мнемоник обобщенного обозначения: ANL ad, X2 и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

32. Определить варианты мнемоник обобщенного обозначения: ORL A, X4 и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

33. Определить варианты мнемоник команд обобщенного обозначения: ORL ad, X2 и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

34. Определить варианты мнемоник команд обобщенного обозначения: XRL A, X4 и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

35. Определить варианты мнемоник команд обобщенного обозначения: XRL ad, X2 и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

36. Определить варианты мнемоник команд обобщенного обозначения: RR A, RL A, RRC A, RLC A и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

37. Определить варианты мнемоник команд обобщенного обозначения: CLR A, CPL A, SWAP A и указать число байт, команд и виды адресации операндов. Представить описание каждой из команд и влияние на флаги.

38. CLR С; CLR bit; SETB C; SETB bit; CPL C; CPL bit. Привести число байт, описание команды проиллюстрировать числовыми примерами.

39. ANL C, bit; ANL C, /bit; ORL C, bit; ORL C, /bit. Привести число байт, описание команды проиллюстрировать числовыми примерами.

40. MOV C, bit; MOV bit, C. Привести число байт, описание команды проиллюстрировать числовыми примерами.

41. LJMP ad 16; AJMP ad 11. Число байт, число команд, описание команд, изображение на блок схеме.

42. SJMP rel. Число байт, описание команды. Привести числовой пример действия команды в программе. Диапазон rel.

43. JMP @ A + DPTR. Число байт, описание команды. В каких целях используется?

44. LCALL ad 16; ACALL ad 11. Число байт и команд, коды команд, описание. Назначение команд, изображение на блок-схеме

45. RET, RET I, NOP. Число байт, описание команд и их назначение, изображение на блок-схеме.

46. DJNZ Rn, rel; DJNZ ad, rel. Число байт и команд, описание, все о rel, изображение на блок-схеме, назначение.

47. CJNE A, ad, rel; CJNE A, #d8, rel; СJNE Rn, #d8, rel; CJNE @Ri, #d8, rel. Число байт, состав байт, число команд, описание. Изображение на блок-схеме, назначение. Все о rel с числовыми примерами.

48. JZ rel, JNZ rel. Число байт и их состав. Описание команд, изображение на блок-схеме. Назначение, все о rel.

49. JC rel, JNC rel. Число байт и их состав. Описание команд, изображение на блок-схеме. Назначение, все о rel.

50. JB bit, rel; JNB bit, rel; JBC bit, rel. Число байт и их состав. Описание команд, изображение на блок-схеме. Назначение, все о rel.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сафаров М. Р. Микроконтроллерные системы на базе микроконтроллеров семейства MCS-51. Раздаточный материал, часть 1. УГНТУ. Уфа, 2009 г.

2. Сафаров М. Р. Детальное рассмотрение отдельных команд микроконтроллеров семейства MCS-51. Раздаточный материал, часть 2. УГНТУ. Уфа, 2010 г.