Сушкин И.Н. Вычислительная техника и информационные технологии. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

128

CSEG SEGMENT 'CODE'

ASSUME CS:CSEG,DS:DSEG,ES:DSEG,SS:DSEG

.386 ;доступны привелигированные команды для

80386

.387 ;команды для более поздних процессоров

не используются

MAIN PROC NEAR; начало процедуры MAIN с ближним ука-

зателем near

ORG 00h ;определяет адрес размещения команд или

данных

TTTR :

;------------------

MOV AX,DSEG

MOV DS,AX

MOV ES,AX

MOV SS,AX

MOV SP,OFFSET STEKN ;оператор смещения

PUSHAD

;-------тело программы------------------

MOV SI,OFFSET SLAG1

MOV DI,OFFSET SLAG2

MOV BX,OFFSET SUM

MOV CX,05H

M1: MOV AL,[SI]

CLC

ADC AL,[DI]

INC SI

INC DI

MOV [BX],AL

INC BX

LOOP M1

ADC byte ptr [BX],00

;----------------------------------------

POPAD

MOV AX,4C00h

INT 21h

CSEG ENDS

DSEG SEGMENT USE16

SLAG1 DB 10h,21h,24h,30h,0aah

SLAG2 DB 94h,15h,0A6h,0F7h,0E2h

SUM DB 6 DUP(0)

DW 100h DUP(?)

STEKN LABEL WORD

129

DSEG ENDS

MAIN ENDP ;конец процедуры

END TTTR

Рис. 26. Демонстрационная программа №2

Варианты заданий на лабораторную работу № 3

1. Сформировать массив их десяти однобайтных чисел. Переписать во

второй массив все нечётные числа. Их количество поместить в регистр

BL.

2. Сформировать массив из десяти двухбайтных чисел. Переписать во

второй массив все отрицательные числа.

3. Сформировать массив из десяти однобайтных чисел, все чётные пере-

писать в другой массив в обратном порядке.

4. Сформировать массив из десяти однобайтных чисел, найти среди них

числа, равные нулю, посчитать их количество и записать это число в

память после исходного массива.

5. Сформировать массив из десяти однобайтовых чисел, найти в нём ну-

левое число, все числа, оказавшиеся после него переписать в другой

массив.

6. Сформировать массив из 10 однобайтных чисел, все положительные

числа переписать на место первого массива.

7. Найти все ненулевые числа из массива, состоящего из десяти одно-

байтовых чисел, посчитать их количество и поместить это число на ме-

сто первого элемента исходного массива.

8. Найти в массиве, состоящем из десяти чисел, все нечётные и в то же

время отрицательные, переписать их в другой массив.

9. Создать массив из десяти чисел, найти в нём нулевое число, все числа,

стоящие после него, проверить на чётность и переписать в другой мас-

сив.

10. Создать массив из десяти однобайтовых чисел, найти в нём нулевое и

все числа, стоящие до него переписать в другой массив.

11. Сложить два пятибайтных шестнадцатеричных числа. Результат помес-

тить в отдельный шестибайтный массив. Проверить результат на чёт-

ность и, если он чётный, записать в регистр ВН единицу.

12. Сделать вычитание двух четырёхбайтных шестнадцатеричных чисел.

Результат поместить в отдельный массив. Проверить результат на знак

и, если результат отрицательный, произвести его инвертирование.

130

13. Сформировать массив из десяти двухбайтных чисел. Переписать во

второй массив все положительные числа, просуммировать их и резуль-

тат переписать на место первого массива.

14. Сформировать массив из десяти однобайтных чисел, найти минималь-

ное число, умножить его на такое же и поместить результат на место

первого массива.

15. Сформировать массив из десяти двухбайтных чисел. Найти номер мак-

симального числа, умножить его на это число и поместить результат в

регистр ВХ.

16. Сформировать массив из десяти однобайтных шестнадцатеричных чи-

сел, найти их сумму, умножить её на 4 и поместить её в память после

исходного массива.

17. Сформировать массив из десяти однобайтных чисел, каждое из чисел

умножить на 2, найти их сумму и поместить её в регистр DХ.

18. Сформировать массив из десяти чисел, найти разницу между макси-

мальным и минимальным числами, умножить её на 12 и поместить в

память.

19. Сформировать массив из десяти чисел, найти в нём отрицательные

числа, сложить их и найти абсолютное значение результата.

20. Написать программу сложения двух десятибайтных чисел с учётом

знака.

Разработать и отладить две программы по указанию преподавателя.

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Изучение арифметического процессора

4.1. Общие положения

Вычислительные возможности современных однокристальных микро-

процессоров ограничены только арифметическими операциями. Реализация

расширенных форматов данных и систем команд в однокристальных микро-

процессорах ведет к их чрезмерному усложнению и трудности в программи-

ровании. Программная реализация сложных команд на микропрограммном

уровне ведет к значительному снижению быстродействия микропроцессора.

В сложившейся ситуации наибольшее распространение получил прин-

цип специализации, который применяется в процессорах средних и больших

компьютеров. Суть его заключается в разработке вспомогательных процес-

сорных модулей со своими системами команд, ориентированных на конкрет-

ные прикладные области: процессор арифметики с плавающей точкой, про-

цессор символьных данных, процессор ввода-вывода и др. Такие вспомога-

тельные процессоры работают под общим управлением центрального (глав-

131

ного) процессора и обычно разделяют с ним основную память. Специализа-

ция позволяет достичь очень высокого быстродействия.

Структурная схема арифметического сопроцессора и его взаимодейст-

вие с центральным процессором было рассмотрено в курсе лекций, поэтому

перейдём непосредственно к системе команд. Изучая систему команд и при-

ступая к программированию, обязательно необходимо прочитать соответст-

вующие разделы. Напомним только, что сопроцессор подключается к сис-

темной шине параллельно центральному процессору. Сопроцессор не имеет

своей отдельной программы и не может считывать команды из памяти, но

может обращаться к памяти для записи и считывания данных, запрашивая

для этого шину центрального процессора. Кроме того, сопроцессор контро-

лирует системную шину и может «перехватить» адреса и данные при обра-

щении к памяти центрального процессора. Таким образом, программа оказы-

вается смесью команд центрального процессора и сопроцессора, причем счи-

тывание команд из памяти осуществляет только центральный процессор.

4.2. Примеры программ с использованием

арифметического сопроцессора

Суммирование элементов массива. Предположим, что необходимо

произвести суммирование элементов массива. Если число элементов массива

равно N, результат поместить в ячейку памяти.

_TEXT SEGMENT PARA

ASSUME CS:_TEXT,DS:_DATA

.386

.387

;----------------------------------------------------

exampl PROC NEAR

TTTR: MOV AX,_DATA

MOV DS,AX

;------ тело программы ------------

FINIT ; инициализация сопроцессора.

MOV CX,N ; организовать счетчик.

JCXZ ESCAPE ; проверка длины массива.

FLDZ ; загрузка нуля в вершину стека.

XOR SI,SI ; обнуление смещения в массиве.

M1: FADD QWORD PTR ARRAY[SI] ; прибавить текущий

; элемент массива.

ADD SI,8 ; смещение индекса массива.

LOOP M1

FSTP SUM ; сохранение результата в памяти.

ESCAPE: MOV AX,4C00H

132

INT 21H ; выход в DOS.

exampl ENDP

_TEXT ENDS

_DATA SEGMENT USE16

N DW 6

ARRAY DQ 5.65e-2, 2.546, 8.0e2, 23.0, 67.87e-4, 5.0

SUM DQ ?

_DATA ENDS

END TTTR

Рис. 27. Программа суммирования элементов массива

В данной программе используются четыре команды сопроцессора. Ко-

манда FINIT инициализирует сопроцессор и очищает регистры сопроцессора.

Для включения в стек нуля используется команда FLDZ, подготавливая ST(0)

к накоплению суммы элементов.Команда FADD прибавляет к ST(0) текущий

элемент массива. Указатель типа QWORD PTR и мнемоника FADD означа-

ют, что операндом является число с плавающей точкой в длинном вещест-

венном формате(8 байтов). После передачи числа в сопроцессор операнд

преобразуется во временный вещественный формат и прибавляется к ST(0).

Наконец, команда FSTP при выходе из цикла записывает в ячейку SUM на-

копленную сумму. Буква P в мнемонике FSTP показывает, что после выдачи

в память содержимого ST(0) производится извлечение из стека. После вы-

полнения программы стек сопроцессора пуст.

Пример программы с использованием тригонометрических функций приве-

дён на рис. 28.

Найти значение функции

[xsin]

y = . Диапазон изменения числа x от –∞

до +∞, ]x[ – дробная часть от числа x. В точках неопределенности функции

записать в MAS1 значение нуля.

_TEXT SEGMENT PARA

ASSUME CS:_TEXT,DS:_DATA

.386

.387

;----------------------------------------------------

exampl PROC NEAR

TTTR: MOV AX,_DATA

MOV DS,AX

;------ тело программы ------------

FINIT ; инициализация сопроцессора.

MOV CX,N ; организовать счетчик.

JCXZ ESCAPE ; проверка длины массива.

133

XOR SI,SI ; обнуление смещения в массиве.

FSTCW STATUS ; чтение слова управления.

OR STATUS,0C00H ; маскирование RC = 11.

FLDCW STATUS ; загрузка слова управления.

M1:

FLD QWORD PTR MAS[SI] ; загрузить текущий элемент.

FTST ; проверка на ноль.

FSTSW AX

AND AH,01000000B ; выделение флага С3.

JNZ M2 ; если С3=1, тогда перейти на М2.

FLD ST ; копирование вершины стека.

FRNDINT ; нахождение целой части числа.

FSUB ; нахождение дробной части числа.

FSIN

FDIV QWORD PTR MAS[SI]

M2: FSTP QWORD PTR MAS1[SI]

ADD SI,8 ; смещение индекса массива.

LOOP M1

ESCAPE:

MOV AX,4C00H

INT 21H

exampl ENDP

_TEXT ENDS

_DATA SEGMENT USE16

N DW 6

MAS DQ 5.6545e3, 2.5465, 8.764e2, 0.0, 67.87e-4, 0.01

MAS1 DQ 6 DUP(0)

STATUS DW ?

_DATA ENDS

END TTTR

Рис. 28.Программа с использованием тригонометрических функций

Варианты заданий к лабораторной работе № 4

Каждому студенту необходимо разработать и отладить два варианта

программ.

В соответствии с приведенными формулами написать программу вы-

числения значений функции. Диапазон изменения числа x от – ∞ до + ∞, ]x[ –

дробная часть от числа x. В точках неопределенности функции записать в ре-

зультирующий массив значение нуля. Количеством значений в исходном

массиве N задаться самостоятельно (не менее 10 значений).

134













−

[x]

где: i = 1, 2, …, N.

2. )x(tg

[x]x

−

= где: i = 1, 2, …, N.

)[x]sin(

y = где: i = 1, 2, …, N.

)[x]sin(

)x(ctq

= где: i = 1, 2, …, N.

)[x]lg(

где: i = 1, 2, …, N.

)[x]ln(

)[x](ctg

= где: i = 0, 1, 2, …, N.

zy = где -∞ < Z < +∞ где: i = 0, 1, 2, …, N. Необходимо учесть, что от-

рицательные значения можно возводить только в целую степень.

)x(log

)[x](

где: i = 0, 1, 2, …, N.

[x]

)[x]arcsin(

= где: i = 0, 1, 2, …, N.

10.

)[x]arccos(

= где: i = 0, 1, 2, …, N.

11.

)xsin(

)x(arcctg

= где: i = 0, 1, 2, …, N.

12.

[x]cos

[x]sin

[x]cos

[xsin]

−+−= где: i = 0, 1, 2, …, N.

13.

ii2i3i4i

xxxxxy

−

+−+−= где: i = 0, 1, 2, …, N.

14.

(

)

10xctgy += где: i = 0, 1, 2, …, N.

15.

(

)

(

)

[x]sin

[x]logy += где: i = 0, 1, 2, …, N.

135

16.

(

)

)xsin(

[x]cos

!iy

+= где: i = 0, 1, 2, …, N.

17.

−

−=

где: i = 0, 1, 2, …, N.

18.

(

)

[x]

xlg

+= где: i = 0, 1, 2, …, N.

19.

−

где: i = 1, 2, …, N,

.1y

20.

1ii

)x(ctg

−

+= где: i = 1, 2, …, N,

.1y

5. Составление и отладка программ

на микроконтроллере МК51

ВВЕДЕНИЕ В PROVIEW

ProView фирмы Franklin Software Inc. – интегрированная среда разработки

программного обеспечения для однокристальных микроконтроллеров семей-

ства Intel 8051 и его клонов. Она включает в себя всё, что нужно для созда-

ния, редактирования, компиляции, трансляции, компоновки, загрузки и от-

ладки программ:

1. стандартный интерфейс Windows,

2. полнофункциональный редактор исходных текстов с выделением син-

таксических элементов цветом,

3. организатор проекта,

4. транслятор с языка C,

5. ассемблер,

6. отладчик,

7. встроенную справочную систему.

Среда разработки подобна Visual C++ Microsoft и Borland C++ для Windows.

Пользователи, знакомые с любым из этих изделий, будут чувствовать себя в

ProView, как дома.

Первый этап разработки программы – запись её исходного текста на каком-

либо языке программирования.

Затем производится компиляция или трансляция его в коды из системы ко-

манд микроконтроллера, используя транслятор или ассемблер. Трансляторы

и ассемблеры – прикладные программы, которые интерпретируют текстовый

файл, содержащий исходный текст программы, и создают объектные файлы,

содержащие объектный код.

136

После компоновки объектных модулей наступает этап отладки программы,

устранения ошибок, оптимизации и тестирования программы.

ProView объединяет все этапы разработки прикладной программы в единый

рекурсивный процесс, когда в любой момент времени возможен быстрый

возврат к любому предыдущему этапу.

ProView имеет следующие компоненты.

Оптимизирующий кросс-компилятор C51

Язык C - универсальный язык программирования, который обеспечивает эф-

фективность кода, элементы структурного программирования и имеет бога-

тый набор операторов. Универсальность, отсутствие ограничений реализации

делают язык C удобным и эффективным средством программирования для

широкого разнообразия задач. Множество прикладных программ может быть

написано легче и эффективнее на языке C, чем на других более специализи-

рованных языках.

C51 - полная реализация стандарта ANSI (Американского национального ин-

ститута стандартов), насколько это возможно для архитектуры Intel 8051. C51

генерирует код для всего семейства микроконтроллеров Intel 8051. Трансля-

тор сочетает гибкость программирования на языке C с эффективностью кода

и быстродействием ассемблера.

Использование языка высокого уровня C имеет следующие преимущества

над программированием на ассемблере:

8. глубокого знания системы команд процессора не требуется, элементар-

ное знание архитектуры Intel 8051 желательно, но не необходимо;

9. распределение регистров и способы адресации управляются полностью

транслятором;

10. лучшая читаемость программы, используются ключевые слова и функ-

ции, которые более свойственны человеческой мысли;

11. время разработки программ и их отладки значительно короче в сравне-

нии с программированием на ассемблере;

12. библиотечные файлы содержат много стандартных подпрограмм, кото-

рые могут быть включены в прикладную программу;

13. существующие программы могут многократно использоваться в новых

программах, используя модульные методы программирования.

Макроассемблер A51

Ассемблер A51 совместим с ASM51 Intel для всего семейства микроконтрол-

леров Intel 8051. Ассемблер транслирует символическую мнемонику в пере-

мещаемый объектный код, имеющий высокое быстродействие и малый раз-

мер. Макросредства ускоряют разработку и экономят время, поскольку об-

щие последовательности могут быть разработаны только один раз. Ассемб-

137

лер поддерживает символический доступ ко всем элементам микроконтрол-

лера и перестраивает конфигурацию для каждой разновидности Intel 8051.

A51 транслирует исходный файл ассемблера в перемещаемый объектный мо-

дуль. При отладке или при включенной опции “Include debugging information”

этот объектный файл будет содержать полную символическую информацию

для отладчика/имитатора или внутрисхемного эмулятора.

Компоновщик L51

Компоновщик объединяет один или несколько объектных модулей в одну

исполняемую программу. Компоновщик размещает внешние и общие ссыл-

ки, назначает абсолютные адреса перемещаемым сегментам программ. Он

может обрабатывать объектные модули, созданные транслятором C51, ас-

семблером A51, транслятором PL/M-51 Intel и ассемблером ASM51 Intel.

Компоновщик автоматически выбирает соответствующие библиотеки под-

держки и связывает только требуемые модули из библиотек. Установки по

умолчанию для L51 выбраны так, чтобы они подходили для большинства

прикладных программ, но можно определить и заказные установки.

Отладчик/симулятор WinSim51

Отладчик исходных текстов используется с транслятором C51, ассемблером

A51, транслятором PL/M-51 Intel и ассемблером ASM51 Intel. Отлад-

чик/симулятор позволяет моделировать большинство особенностей Intel 8051

без наличия аппаратных средств. Можно использовать его для проверки и

отладки прикладной программы прежде, чем будут изготовлены аппаратные

средства. При этом моделируется широкое разнообразие периферийных уст-

ройств, включая последовательный порт, внешний ввод - вывод и таймеры.

БЫСТРЫЙ СТАРТ

“Быстрый старт” – это обычный приём разработчиков современных про-

граммных средств. Цель состоит в том, чтобы, не углубляясь пока в подроб-

ности, дать новичку или достаточно опытному пользователю первое пред-

ставление о программном средстве, дать возможность быстро получить кон-

кретный результат. Полное представление, знания и умения появятся позже в

процессе работы и изучения справочных материалов.

В качестве примера возьмём простейшую программу, с которой начинают

изучение языков программирования многие поколения студентов. “Hello

World” - программа из папки \Fsi\Examples\Hello\, которая выдаёт в последо-

вательный порт (UART) микроконтроллера строку символов “Hello World”

(“Привет Мир”). Весь исходный текст программы содержится в файле hello.c:

/***************************/