Name/Matr.-Nr.: Semester/Gruppe: Platz: Elektrotechnik Seite 1/12

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1 Name/Matr.Nr.: Semester/Gruppe: Platz: Mikrocomputertechnik Elektrotechnik Seite 1/12 Prüfungstermin: (90 Minuten) Prüfer: Prof. Dr. Bayer, Bitte Prüfer ankreuzen Prof. Haunstetter Hilfsmittel: keine Generelle Hinweise: Verwenden Sie zur Beantwortung der Fragen den jeweils freigelassenen Platz bzw. die Rückseite der Vorlageblätter. Sollte dies nicht ausreichen, erhalten Sie Zusatzblätter von der Aufsicht. Keine eigenen Blätter verwenden! Überprüfen Sie als Erstes die Vollständigkeit der Prüfungsangabe anhand der Seitennummerierung. Beschriften Sie die Prüfungsangabe und alle losen Blätter, die Sie abgeben, mit Ihrem Namen und ordnen Sie die Niederschrift darauf eindeutig den Aufgaben zu. Für die Bearbeitung der Aufgaben sind nur Schreibgerät (KugelSchreiber, Füller, Bleistift, Buntstifte), Lineal und Radiergummi erlaubt. Andere Gegenstände können als Hilfsmittel aufgefasst werden. Benutzen Sie zur Bearbeitung keinen Rotstift! Mobiltelefone sind vor Prüfungsbeginn ausgeschaltet bei der Aufsicht abzugeben. Viel Erfolg! Aufgabe Summe Punkte Note:

2 Elektrotechnik Seite 2/12 Aufgabe 1: Allgemeine Fragen a) Architektur a1) Zu welchem Maschinentyp gehört der MC 68000? Einadressmaschine Zweiadressmaschine Dreiadressmaschine a2) Wann bezeichnet man ein Mikroprogramm als horizontal? vertikal? b) Zeigen Sie anhand von 2 Befehlen, dass der Befehlssatz des MC nicht vollständig orthogonal ist. c) Für welche Aufgabe in einem Mikrocomputer wird der "Barrelshifter" eingesetzt? d) Wozu dienen die folgenden MC Assembler Direktiven: dc equ end org ;

3 Elektrotechnik Seite 3/12 e) Interrupt: Bei der folgenden Belegung des Stack (byteweise angegeben) wird der Befehl RTE ausgeführt. Geben Sie alle dabei veränderten Register und deren Inhalte an: Adresse Inhalt Ergebnisse nach RTE: $0FFFFFF $27 $0FFFFFE $20 $0FFFFFD $3F $0FFFFFC $53 $0FFFFFB $20 $0FFFFFA $24 $0FFFFF9 $7A $0FFFFF8 $00 $0FFFFF7 $10 A7 $0FFFFF6 $22 f) Speicher: f1) In welcher zeitlichen Reihenfolge müssen die Signale RAS und CAS beim Lesen / Schreiben an einem dynamischen Speicherbaustein angelegt werden? f2) Die Kapazität des Speicherkondensators bei dynamischen Speichern ist ähnlich groß wie die der Leitungen, eventuell sogar deutlich kleiner. Wie kommt man trotzdem noch zu einem Signal, das als 0 oder 1 ausgewertet werden kann? f3) Wie unterscheiden sich die Speicherelemente beim EPROMSpeicher von denen eines gewöhnlichen PROM?

4 Elektrotechnik Seite 4/12 f4) Zeichnen Sie den Signalverlauf für das Lesen einer Seite eines DRAM Speichers im "Fast Page Mode" oder "Page Mode" (Annahme: 4 Datenworte / Page): /RAS /CAS Adressen Daten f5) Wie wird DRAM Speicher organisiert, damit eine Geschwindigkeitsoptimierung durch Interleave möglich ist?

5 Elektrotechnik Seite 5/12 Aufgabe 2: Prozessorsystem An einen Prozessor werden zwei 128 Kx8 SRAM Bausteine, zwei 64Kx8 EPROM Bausteine sowie ein IOBaustein mit 256 Byte (IORegister) angeschlossen. Die 1. Hälfte des Adressraums ist für andere Bausteine reserviert, so dass der SRAMBereich an der 2.Hälfte des Adressraums beginnt. Der EPROMBereich folgt unmittelbar dahinter. Auf SRAM und EPROM soll byteweise und wortweise zugegriffen werden. EPROM und SRAM werden nach der Methode der vollständigen Dekodierung angeschlossen, das ChipSelect des IOBausteins wird unvollständig dekodiert und liegt im Adressbereich ab $ FFF000. a) Geben Sie in hexadezimaler Form die Anfangs und Endadresse der Speicherbereiche an: SRAM: Startadresse:... Endadresse:... EPROM: Startadresse:... Endadresse:... b) Zeichnen Sie die Anschlüsse der Speicherbausteine sowie die Eingangsleitungen der CS Logik in die Skizze ein. Beschriften Sie alle relevanten Signale. /DTACK Verzögerung CS Logik M68000 IO IOBaustein SRAM EPROM Data Data 7..0 ADR SA7 SA0 D7 SA0 D7 SA0 D7 SA0 D7 SA0 D7 AB DB0..7 DB c) Wie lauten die Gleichungen für _SRAM und _EPROM? _ EPROM1 = _ EPROM2 =

6 Elektrotechnik Seite 6/12 d) Wie lautet die Gleichung für IO (unvollständige Decodierung, Beginn bei $FFF000)? IO = Wie oft werden die IORegister gespiegelt? Kurze Berechnung! Wie lauten die Adressen der ersten drei IORegister des IOBausteins?

7 Elektrotechnik Seite 7/12 Aufgabe 3: Programmieren a) Gegeben ist das folgende Programm. Es.kopiert einen mit Null terminierten Text von SRCTXT nach DSTTXT um und löscht dabei sämtliche Leerzeichen (Blanks). Aus 'Text mit mehreren Leerzeichen a b c d' wird 'TextmitmehrerenLeerzeichenabcd' a1) Ergänzen Sie im folgenden Programm die markierten Befehle durch die korrekten Ausdrücke und beantworten Sie die eingefügten Fragen. **************************************************** * Leerzeichen löschen ***************************************************** org $400 ; Startadresse des Programms PROG BLK equ $20; ASCII Blank move.,a0 move.,a1 A0 soll mit der Startadresse von SRCTXT, A1 mit der Startadresse von DSTTXT belegt werden. Ergänzen Sie die Befehle next move.b (A0)+, cmp.b, ; Test auf Textende beq ende cmp.b #BLK, Ergänzen Sie den Befehl beq blank ; copy move.b,(a1)+ bra next ; blank bra next ; wird in Aufgabe a2) ersetzt Hinweis zu Aufgabe a2) freie Seite benützen Gehen Sie nach folgender Überlegung vor: Testen, ob.ein Blank gelesen wird (bereits codiert) Wenn ja, testen, ob das vorige kopierte Zeichen ein Blank war Wenn nein, dann Zeichen einfügen Wenn ja, dann Einfügen überspringen ; ende stop #$2700 org $500 SRCTXT dc.b 'Text mit mehreren Leerzeichen a b c d',0 DSTTXT ds.b 100 END PROG Was bewirkt dieser Befehl?

8 Elektrotechnik Seite 8/12 a2) Ändern Sie nun das Programm so ab, dass bei mehreren aufeinander folgenden Leerzeichen das erste Leerzeichen bleibt und die folgenden gelöscht werden. 'Text mit mehreren Leerzeichen a b c d' wird zu 'Text mit mehreren Leerzeichen a b c d' Benützen Sie dazu die freie Rückseite der vorigen Aufgabe! Beachten Sie die Programmierhinweise auf der vorigen Seite! b) Unterprogramme in einem Hauptprogramm soll ein Unterprogramm aufgerufen werden. Als Eingangsparameter wird die Konstante $2F2 an das Unterprogramm mit Hilfe des Stacks übergeben. Das Unterprogramm liefert ein Ergebnis im Datenregister D1 zurück. Skizzieren Sie das Hauptprogramm mit allen für den Unterprogrammaufruf notwendigen Befehlen.(Stack ist bereits initialisiert) Das Unterprogramm verwendet neben dem Register D1 für den Rückgabewert noch die Register, D2, D3, D4 und A0. Der Eingangsparameter wird im Unterprogramm vom Stack ins Register kopiert. Ergänzen Sie das Unterprogramm mit den Befehlen zum Retten und Wiederherstellen von Registern und für den Parameterzugriff. ;Hauptprogramm: ;Unterprogramm: UP ;Name des Unterprogramms ; Ende des Unterprogramms

9 Elektrotechnik Seite 9/12 c) Welchen Inhalt ( Hexadezimal) hat nach Ablauf des Programms das Register? move.l #408, ; Dezimalzahlen!! divu #200, : $...; d) Gegeben sind die folgenden Befehle: 1) add.l, D1 2) add.l D2, $ ) add.l $222222, D2 Ordnen Sie die Befehle nach ihrer Geschwindigkeit, beginnend mit dem schnellsten. Begründen Sie ihre Entscheidung.

10 Elektrotechnik Seite 10/12 Aufgabe 4: Interrupt MC68000 /IPL2 /IPL1 /IPL0 1 1 CS Dekoder BSY 12Bit ADC Analog Eingang Start /DTACK Verzögerung A1 A23 /AS FC0 FC2 D15 Interrupt Acknowledge Dekoder A1 A3 /INTA 8 Schalter 74LS244 D7 1 0 A1 A23 D11 Gegeben ist die oben skizzierte Schaltung für den Anschluss eines AnalogDigitalWandlers an einen MC68000 Mikrocomputer. Die Wandlung der Spannung am analogen Eingang beginnt mit dem Anlegen des StartSignals durch eine nicht gezeichnete, externe Logik. Der ADWandler wird ohne Prioritätendekoder an die /IPLEingänge des angeschlossen. Während des Wandelns gibt der Baustein das Signal BSY mit 1 aus, und an den Eingängen /IPL des Prozessors liegt die Bitfolge 111 ("kein Interrupt") an. Wenn der gewandelte Wert vorliegt, geht BSY auf 0. Mit Interrupt Acknowledge (/INTA) auf Aktivpegel wird über den nicht invertierenden Tristate Puffer 74LS244 die an den Schaltern eingestellte InterruptVektorNummer auf den Datenbus gelegt. Sobald vom Prozessor der gewandelte Wert mit = 0 eingelesen wird, setzt der AnalogDigital Wandler den Ausgang BSY wieder auf 1 und der Vorgang kann von Neuem beginnen. a) Wie lautet die Logikfunktion des InterruptAcknowledge Dekoders? /INTA = b) Erstellen Sie eine Interrupt Service Routine (ISR), die einen Wert vom ADWandler einliest und unter der Speicheradresse $200 nur dann ablegt, wenn deren aktueller Inhalt ein negativer Wert ist. Andernfalls soll der ADWandler Wert verworfen werden. Nehmen Sie an, dass der ADWandler auf der Adresse $F00000 gelesen werden kann und sein Datenausgang nur mit den niederwertigen 12 Bit des MC68000Datenbus verbunden ist. ISR

11 Elektrotechnik Seite 11/12 MC68000 /IPL2 /IPL1 /IPL0 /DTACK 1 1 Verzögerung CS Dekoder BSY 12Bit ADC Analog Eingang Start A1 A23 /AS FC0 FC2 D15 Interrupt Acknowledge Dekoder A1 A3 /INTA A1 A23 D11 c) Jetzt soll ein Autovektor benutzt werden. c1) Vervollständigen Sie das Schaltbild oben dahingehend! Geben Sie an, für welche Interrupt Prioritätsstufe Ihre Schaltung gilt: Prio: c2) Zeigen Sie in einem Programmausschnitt, wie Sie im Hauptprogramm die Initialisierung vornehmen, damit die Interrupts mit der ISR aus Aufgabenteil b) bearbeitet werden können. Reservieren Sie als Stack 1kB am Ende der ersten 64kB des Adressraums. Die InterruptVektor Tabelle finden Sie auf dem nächsten Blatt. d) Kann man die Interrupt Service Routine testen, indem man sie mit den Befehlen für einen UnterprogrammAufruf startet? Begründen Sie Ihre Antwort

12 Elektrotechnik Seite 12/12 e) Ein käuflicher ADWandler Baustein arbeitet wie eingangs beschrieben, jedoch setzt er das Signal BSY beim Lesen des Wertes nicht wie angegeben auf 1 zurück, sondern lässt es auf 0, bis das nächste StartSignal eintrifft. e1) Welches Problem würde dann auftreten? e2) (Optional, gibt Zusatzpunkte) Geben Sie eine Schaltung an, die dieses Problem behebt und die Signale BSY und /INTA als Eingänge hat und /IPL0 als Ausgang. Vektornummer Vektor Offset Ausnahme (Exception) Vektor $00 $000 SupervisorStackpointer bei RESET (SSP) $01 $004 Supervisor Programmzähler bei RESET (PC) $02 $008 BusFehler $03 $00C AdreßFehler $04 $010 IllegalerBefehl $05 $014 Ganzzahlige Division durch Null $06 $018 CHKBefehl $07 $01C TRAPVBefehl $08 $020 Privilegverletzung $09 $024 Trace $0A $028 Nichtimplementierter OPCode $Axxx $0B $02C Nichtimplementierter OPCode $Fxxx $0C$0E $030 reserviert $0F $03C Nicht initialisierter Interrupt $1017 $040 reserviert $18 $060 Falscher Interrupt $19 $064 Autovektor (Ebene 1) $1A $068 Autovektor (Ebene 2) $1B $06C Autovektor (Ebene 3) $1C $070 Autovektor (Ebene 4) $1D $074 Autovektor (Ebene 5) $1E $078 Autovektor (Ebene 6) $1F $07C Autovektor (Ebene 7) $20 $2F $080 TRAP #0 Trap#15 $30 $3F $0C0 reserviert $40 $ AnwenderVektoren $FF $3FC