جزوه درس ساختار و زبان ماشین

پیشگفتار 

 در اوایل دهه  60 میلادی ایالات متحده در آستانه شکل گیری تکنولوژی نوینی در مهندسی برق بود. ترانزیستور که کمی پس از پایان جنگ جهانی دوم توسط سه دانشمند در آزمایشگاههای كمپانی بل ابداع شده بود، کم کم جایگزین رقیبش لامپ خلا می شد.

در سال 1968 رابرت نویس و گوردون مور، دو نفر از پایه گذاران اصلی كمپانی فیرچایلد شرکت جدیدی موسوم به اینتل[1] تاسیس نمو دند. در سال 1969 یک شرکت ژاپنی سازنده ماشین حساب, به آنها سفارش یک آی سی خاص برای ماشین حسابهای جدید خود داد و یک پردازنده مرکزی (CPU)  چهار بیتی بر روی یک تراشه ساخته شد و بدین ترتیب خانواده   IC های اینتل 4000 متولد گردید. این روند ادامه پیدا کرد و در سال 1972, آی سی هشت بیتی 8008 , پس از آن 8080 , 8085 ودر اواخر دهه1970 چند میکروپروسسور 16 بیتی به بازار عرضه شد .

این تحول تا امروز ادامه داشته است و میکروپروسسورهای 32 بیتی و 64 بیتی(پنتیوم) پا به عرصه وجود گذاشته‏اند.  اکثر میکروکامپیوتر های اولیه به صورت کیت فروخته می شدند و برای انجام کاری خاص, باید به زبان ماشین برنامه ریزی می شدند و قابلیت تولید انبوه را نداشتند, تا اینکه در1982 شرکت IBM  برای اولین بار شروع به فروش کامپیوترهای شخصی[2] نمود و امروزه شاهد جهش های ناباورانه ای در زمینه رشد تکنولوژی وقا بلیت های کامپیوترهای شخصی هستیم.

                                                                                                                         گردآورنده

       مقدمه

این مجموعه به بررسی مبانی تکنولوژی ریز پردازنده‏ها[3] می پردازد و به عنوان یک منبع درسی, برای درس ساختار و زبان ماشین در نظر گرفته شده است. تمرکز ما در این کتاب، فهم اجزاء سخت افزاری یک سیستم میکروکامپیوتر و نقش نرم افزار در کنترل سخت افزار است.

   قسمت عمده آنچه در این مجموعه ملاحظه می شود, از بخش های مختلف چند کتاب و نیز جزوه درس ساختار و زبان ماشین گردآوری شده است. در این مجموعه به بررسی میکروپروسسور هشت بیتی" شریف"، میکروپروسسور هشت بیتی 8085 , میکروکنترلر[4] هشت بیتی 8051 و در انتها به اختصار به میکروکنترلر AVR می پردازیم. البته در مورد میکروپروسسور" شریف"، به دلیل آنکه صرفا یک مدل برای یادگیری و آشنایی اولیه است, به سخت افزار چندانی پرداخته نمی شود. دو مورد بعدی که از میکروپروسسور های واقعی و ساخت شرکت اینتل هستند بطور مفصل تر مورد بررسی قرار می گیرند. یادآوری می نمایدكه تاکید بر ساختار سه باسه(  CPU  های استفاده كننده از سه باس) است که در فصل های بعدی بهنگام افزودن حافظه و I/O  به کار می آید،  به همین منظور,  در فصل اول به معرفی باس می پردازیم. همچنین،  در این درس به آی‏سی‏های پشتیبان[5] ویژه 8085  و روشهای I/O  ی سری خواهیم پرداخت. همچنین،  به اختصار به معرفی فلسفه و توری پایه DMA و AVR می پردازیم.

[1] · Integrated Electronics

[2] · Personal Computer(PC)

[3] · Microprocessors

[4] · Microcontrollers

[5] ·منظور هما ن   Peripheralا ست.

فهرست

مقدمه  7

فصل اول. 8

باس‏‏ها و اجزای داخلی کامپیوتر. 8

1-1 باس‏ها و عملکردشان. 8

1-1-1 باس نوع یک.... 9

1-1-2 باس نوع دو. 10

1-1-3 باس نوع3. 12

1-2 ثبات‏ها 17

1-3  واحد محاسبه و منطق(ALU) 18

1-4  رجیستر دستورالعمل (IR) 19

1-5  واحد کنترل و زمان‏بندی.. 19

فصل دوم. 20

حافظه‏ها 20

2-1 ROM... 20

2-2 EPROM... 20

2-3  E2PROM... 20

2-4  RAM... 21

2-5  RAM های‏استاتیك و دینامیک.... 21

فصل سوم. 21

کامپیوتر شریف... 21

3-1  بلوک دیاگرام کامپیوتر شریف... 22

3-1-1  باس داده (DB). 22

3-1-2 واحد محاسبه ومنطق (ALU) 23

3-1-3  رجیستر وضعیت... 23

3-1-4  آکومولاتور (Acc) 24

3-1-5   واحد زمان‏بندی و کنترل. 24

3-1-6  رجیستر دستورالعمل (IR) 25

3-1-7  شمارنده برنامه  (PC). 25

3 -1-8  باس آدرس  (AB). 25

3-2 دو عمل اصلی CPU... 25

3-3 عملکرد کامپیوتر شریف و قالب بندی دستورالعملها 27

3-4  شاخص‏ها 28

فصل چهارم. 30

میکرو پروسسور 8085. 30

4-1 پایه‏های 8085. 30

4-1-1  0AD-7AD... 30

4-1-2   15A-8A... 30

4-1-3  Error! Objects cannot be created from editing field codes.................................................................................................. 31

4-1-4  READY... 31

4-1-5  HOLD... 31

4-1-6 HLDA   31

4-1-7 INTR 31

4-1-8  INTA 32

4-1-9  (7.5, 6.5) RST5.5.. 32

4-1-10  TRAP.. 32

4-1-11   RESET IN... 32

4-1-12   RESET OUT.. 32

4-1-13 X1,X2.. 32

4-1-14 CLK OUT.. 33

4-1-15 SID... 33

4-2 شاخص‏ها 33

4-3 انواع آدرس‏دهی در 8085. 34

4-3-1  روش آدرس‌دهی مستقیم.. 34

4-3-2 روش آدرس‌دهی ثباتی.. 35

4-3-3 روش آدرس‌‌دهی فوری.. 35

4-3-4 روش آدرس‌دهی غیر مستقیم.. 35

4-3-5 روش آدرس‌دهی مستتر. 35

4-4 برنامه‏نویسی در 8085. 36

4-4-1 انتقال داده. 36

4-4-2 گروه دستورهای محاسباتی.. 38

4-4-3 گروه شامل دستورات منطقی.. 41

4-4-4 گروه دستورات پرش... 42

4-4-5 گروه دستورات O/I و كنترل ماشین و Stack.. 42

4-5 وقفه ها 45

4-6 زمان‏بندی 47

4-6-1 سیكل خواندن. 47

4-6-2 سیکل نوشتن.. 48

4-6-3 زمان‏بندی یک دستورالعمل نمونه. 48

4-5 IC های جانبی 8085. 49

4-6-1  IC های 8755  و 8355. 49

4-6-2  IC های 8155  و 8156. 50

4-6-3   8255 (PPI) 51

4-7  اسکن صفحه کلید. 54

4-8  کنترل موتور پله‌ای.. 56

4-9 برنامة‌ چراغ راهنما 57

4-9 ثابت‌ها و آرایه‌ها در زبان اسمبلی.. 59

فصل پنجم.. 61

میکروکنترلر 8051. 61

5-1 بررسی اجمالی پایه‌های 8051. 62

5-1-1  درگاه صفر. 62

5-1-2  درگاه یک.... 63

5-1-3  درگاه دو. 63

5-1-4  درگاه سه. 63

5-1-5  PSEN... 64

5-1-6  ALE.. 64

5-1-7   ..... 64

5-1-8  RST.. 64

5-1-9 ورودی‌های نوسان‌ساز. 65

5-1-10 اتصالات تغذیه. 65

5-2 سازمان حافظه. 66

5-2-1  RAM همه منظوره. 66

5-2-2 RAM بیت آدرس پذیر. 66

5-2-3 بانک های ثبات 67

5-2-4 ثبات‌های کاربرد خاص.... 68

5-3 دستیابی به حافظه کد و داده خارجی.. 70

5-4 روش‌های آدرس دادن. 71

5-4-1 آدرس‌دهی ثبات... 71

5-4-2 آدرس دهی مستقیم.. 72

5-4-3 آدرس دهی غیر مستقیم.. 73

5-4-4 آدرس دهی فوری 73

5-4-5 آدرس دهی نسبی 74

5-4-6 آدرس دهی مطلق 74

5-4-7 آدرس دهی طولانی 75

5-4-8 آدرس دهی اندیس دار. 75

5-5 انواع دستورالعمل‏ها 75

5-5-2 دستورالعمل‏های منطقی.. 76

5-5-3-1 RAM  داخلی.. 77

5-5-3-2 RAM  خارجی.. 77

5-5-3-3 جدول‏های جستجو. 78

5-5-4 دستورالعملهای بولی.. 78

5-5-5 دستورالعمل‏های انشعاب برنامه. 79

5-6 تایمرها 79

5-6-1 ثبات حالت تایمر. 80

5-6-2 ثبات كنترل تایمر. 82

5-7  شروع به كار، توقف و كنترل تایمرها 83

5-8  عملیات درگاه سریال. 85

5-8-1 حالت 1.. 85

5-8-2 حالت 2.. 86

5-8-3 حالت 3.. 86

5-8 وقفه ها 88

5-8-1 سازمان وقفه. 88

5-8-2 فعال و غیر فعال کردن وقفه ها 88

5-8-3 تقدم وقفه ها 89

5-8-4 اجرای وقفه‌ها 90

5-8-5  بیتهای پرچم وقفه‌ها 90

5-8-6 بردارهای وقفه. 91

فصل ششم.. 94

میکروکننده های AVR.. 94

6-1 مقدمه. 94

6-2 پایه ها و سیگنال ها 95

6-3 امكانات موجود در AVR.. 97

6-3-1 CPU... 97

6-3-2 حافظه ها 101

6-3-2-1 حافظه برنامه. 101

6-3-3 مدارات راه اندازی و كنترل. 103

6-3-4 واحدهای جانبی (I/O) 105

فصل هفتم.. 107

DMA    107

7-1 مفهوم DMA... 107

7-2 برنامه ریزی تراشه 8237 DMA... 108

7-3 ثبات های كنترل داخلی 8237. 108

7-3-1 ثبات فرمان. 109

7-3-2 ثبات وضعیت... 109

7-3-3 ثبات مد. 109

7-3-4 ثبات تك پوشش.... 110

7-3-5 ثبات تمام پوشش.... 110

7-3-6 ثبات موقت/پاك كردن اصلی.. 110

7-3-7 پاك كردن ثبات پوشش.... 110