16/32 bit- Mikroprozessor- Systeme

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1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. 16/32 bit- Mikroprozessor- Systeme Von Dr.-Ing. Manfred Rubel Akademischer Direktor im Fachbereich Elektrotechnik der Universität der Bundeswehr Hamburg Mit 278 Bildern B. G. Teubner Stuttgart 1991

2 Einführung Inhaltsverzeichnis 1.1 Entwicklung der Mikroprozessoren Informationsdarstellung Darstellung von Zahlen, elementare Rechenoperationen Umwandlung ganzer Dezimalzahlen in andere Zahlensysteme Umwandlung ganzer Hexadezimal-, Oktal- und Dualzahlen in das Zehnersystem Zahlen bei vereinheitlichten Busbreiten Darstellung binär codierter Dezimalzahlen Addition von ganzen positiven Zahlen Darstellung negativer ganzer Zahlen Darstellbare Bereiche ganzer Zahlen bei verschiedenen Datenformaten Addition und Subtraktion positiver und negativer ganzer Zahlen Bereichsüberschreitung bei Addition und Subtraktion ODarstellung von Dezimalbrüchen als Dualbrüche, Festkommaarithmetik Gleitkommadarstellung Alphanumerische Zeichen 25 2 Struktur eines Mikroprozessorsystems Grundsätzlicher Systemaufbau Speicher (Lese-, SchreibVLesespeicher) DateneinV-ausgabe Busstruktur Mikroprozessor Mikrocomputer und Mikrocomputersysteme Unterbrechungstechnik (//i/e/rupftechnik) Speicherverwaltung Betriebssystem Programme 55 * Task und Prozeß 56 * a>Ardeskriptor 56 * ' as*zustände 57 3 Assemblerprogrammierung 60 i<j.l Symbolische Schreibweise 61 fc Auszug aus der Befehlsliste 62? Beispiel: Addition zweier Zahlen 65 I Assembler Pseudoinstruktionen Symboltabelle Zweiphasenassembler Assemblersyntax Erweitertes Additionsbeispiel Flußdiagramme 7 7

3 VI 4 Der Mikroprozessor M Speicheradressierung und Datenorganisation 4.2 Stapelspeicher 4.3 Programmiermodell Bedingungscoderegister CCR Daten- und Adreßregister Systembyte des Statusregisters System- und Anwendermodus Uberwachungsbit //ire/rupfrnaskenbits Tracebii 4.4 Adressierungsaiten Operationswort Allgemeines Befehlsformat Übersicht über die Adressierungsarten Adressierungsart Datenregister direkt Adressierungsart Adreßregister direkt Adressierungsart Adreßregister indirekt Adressierungsart Adreßregister indirekt mit Postinkrement Adressierungsart Adreßregister indirekt mit Predekrement Adressierungsart Adreßregister indirekt mit Adreßdistanz d Adressierungsart Adreßregister indirekt mit Adreßdistanz dg und Indexregister Adressierungsart Absolut kurz Adressierungsart Absolut lang Adressierungsart Programmzählerrelativ mit Adreßdistanz d Adressierungsart Programmzählerrelativ mit Adreßdistanz d 8 und Indexregister Adressierungsart Unmittelbar Adressierungsart Unmittelbar schnell Adressierungsart Implizit 4.5 Ausgewählte Befehle Bedingungscodes Bedingte Verzweigung Befehle ADDX (Add With Extend) und SUBX (.Subtract With Extend) Befehle LSL (Logical Shift Leffi und LSR (Logical Shift Righf) Befehle ASL (Arithmetic Shift Leff) und ASR (Arithmetic Shift Righf) Befehle DBcc (Prüfe Bedingung, dekrementiere und verzweige) Unterprogramme und Parameterübergabe, Befehle BSR, JSR, RTS Befehle LEA (.Load Effective Address) und PEA (.Push Effective Address) Befehle LINK und UNLK Wnlink) Befehl CHK (.Check Register against Bounds) 4.6 Befehls- und Datenvorgriff 4.7 Verschiebbarer Code 4.8 Kommunikation mit Speicher und Peripherie über den Bus Taktsignal CCLCK) Der Bus Der Synchrone Bus Der Asynchrone Bus

4 VII Bausteinauswahl und DTACK-Erzeugung Beispiel Dekodierung und DTACK-Logik Synchrone Buszyklen des M68OOO Die Statusleitungen (FC2-FC0) Ausnahmeverarbeitung TRAP-Ausnahme Privilegverletzungsausnahme Weitere befehlsbedingte Ausnahmen #ese/-ausnahme Unterbrechungsausnahme Nichtautovektorielle Unterbrechung Beispiel Nichtautovektorielle Unterbrechung Anwender-ISR Autovektorielle Unterbrechung Zusammentreffen mehererer Unterbrechungsanforderungen Nicht initialisierte Unterbrechungsanforderung Busfehlerausnahme Adreßfehlerausnahme Gleichzeitiges Auftreten mehrerer Ausnahmen Gruppe O-Ausnahme während einer Gruppe O-Ausnahme Undefinierter Interrupt Buszuteilung 255 S Halbleiterspeicher Nichtflüchtige Halbleiterspeicher Read Only Memory (ROM) Programmierbares Read Only Memory (PROM) Löschbares PROM (EPROM. Erasable PROM) Elektrisch löschbares PROM (EEPROM, Electrically Erasable PROM) Nichtflüchtiges RAM (NVRAM, Non Volatile RAM) Flüchtige Halbleiterspeicher Statisches RAM Dynamisches RAM Flüchtige Speicher mit Schutz gegen Spannungsausfall 273 Gleitkommacoprozessor Befehlssatz 279 Zusätzliche Datenformate Befehlsbeispiele Programmiermodell Modussteuerbyte Byte Ausnahme zulassen Bedingungscodebyte des Statusregisters Ausnahmestatusbyte 286 '6.4.5 Byte Aufgetretene Ausnahmen Register für Adresse der Gleitkommainstruktion 288 Coprozessorschnittstelle 2 88 Befehlsaufbau 289 Der Gleitkommaprozessor in M68O2O-Systemen 292 Kommunikationsprotokoll 295 Peripherer Prozessor 299

5 VIII 7 Direkter Speicherzugriff Grundsätzliche Funktion eines DMA-Bausteins 302 Übertragung in zwei Buszyklen (Transfer mit zwei BusadresserO 304 Übertragung in einem Buszyklus CEinadreßtransfer) 306 Anforderungen an einen vielseitigen DMA-Steuerbaustein 307 Anforderungen durch Geräteschnittstellen 307 Anforderungen durch den Systembus 3 10 Anforderungen durch das Betriebssystem 311 Datenein-Aausgabe 317 Speicheradressierte EinVAusgabe 3 20 Parallel E/A-Baustein mit Zeitgeber Die ParalleleinV-ausgabe des Eingabequittungsbetrieb 322 Ausgabequittungsbetrieb 324 Die verschiedenen Modi und ihre Programmierung Unidirektionaler 8 bit-modus - doppelt gepufferte Eingabe. einfach gepufferte Ausgabe Bidirektionaler 16 bit-modus - doppelt gepufferte Eingabe. doppelt gepufferte Ausgabe 3 32 Zeitgebersektion des Funktionen 335 Register der Zeitgebersektion 3 36 Interne Struktur der Zeitgebersektion 3 36 Das Timer Control Register TCR 3 37 Periodische Unterbrechungsanforderungen 3 38 Watchdog Timer 3 39 Serieller Schnittstellenbaustein 3 40 Datenausgabe mit der Methode Aktives Warten 341 Datenausgabe durch einen tabellengesteuerten Treiber 343 Modifizierter Treiber für alle Bausteine gleichen Typs im System Literatur 366 Anhang Befehle des M68OOO 367 Liste der Abkürzungen Sachverzeichnis 416