فصل 3) دستورالعمل های ریزپردازنده 68000
 

یکی از پرکاربردترین دستورالعملهای 68000 دستورالعمل انتقال  می باشد. توسط این دستورالعمل هر مقداری از هر نقطه به نقطه دیگر منتقل می شود. بسته به اینکه از کدام حالت آدرس دهی مبدأ و مقصد استفاده شود (توضیحات بیشتر در سایر مقالات سایت میکرو رایانه) ، توسط این دستورالعمل می توان اطلاعات را از یک ثبات به ثبات دیگر یا از ثبات به حافظه ، از حافظه به ثبات و یا مستقیماً بدون استفاده از هیچ ثباتی منتقل نمود.

اصولا روشهای آدرس دهی به منظور چهار هدف اصلی بکار می روند:

1 ـ اطلاعات :
اگر از یک روش تعیین آدرس  موثر برای اشاره به عملوند اطلاعات استفاده  شود ،این روش یک روش آدرس دهی برای اطلاعات می باشد.

2 ـ حافظه :
اگر از یک روش تعیین آدرس مؤثر برای اشاره به عملوند (توضیحات بیشتر در سایر مقالات سایت میکرو رایانه) حافظه استفاده شود ، این روش یک روش آدرس دهی برای آدرس می باشد.

3 ـ کنترل :
اگر از یک روش تعیین آدرس مؤثر برای اشاره به عملوند حافظه ، بدون ذکر اندازه عملوند استفاده شود ، این روش یک روش آدرس دهی برای کنترل می باشد.

4 ـ مقادیر قابل تغییر :
اگر ازیک روش تعیین آدرس مؤثر برای اشاره به عملوند قابل نوشتن استفاده شود،این روش یک روش آدرس دهی برای عملوندهای قابل تغییر می باشد.

تقسیم بندی دستورالعمل ها

مجموعه دستورالعملهای 68000 به هشت قسمت تقسیم می شوند:

دستورالعملهای انتقال اطلاعات :
باعث انتقال اطلاعات بین خانه های حافظه و وسایل I/O و ثبات های با کاربرد عمومی با هر ترکیب دلخواه می شوند.

دستورالعملهای محاسبات عملی:
باعث اجرای عملیات محاسباتی با دقت معمولی و دقت زیاد در روی اعداد باینری می شوند.

دستورالعملهای منطقی:
باعث اجرای عملیات منطقی مثل ،و ،یا و یای انحصاری منطقی در روی محتویات خانه حافظه‌ها و ثباتها می شوند.

دستورالعملهای چرخش و تغییر مکان :
باعث چرخش و تغییر مکان محتویات خانه حافظه‌ها و ثباتها می شوند.

دستورالعملهای عملیات تک بیت :
حالت تک بیتها را امتحان کرده و متناسب با نتیجه حاصل از امتحان عملیاتی را اجرا می کنند.

دستورالعملهای اعشاری با رمز باینری :
باعث انجام عملیات جمع و تفریق ارقام BCD  می شوند.

دستورالعملهای کنترل برنامه :
برای کنترل توالی اجرای برنامه باعث اجرای عملیات انشعاب  ،جهش و احضار زیر روال می شوند.

دستورالعملهای کنترل سیستم: شامل دستورالعملهای اختصاصی ،و دستورالعملهایی هستند که باعث اصلاح و بکارگیری ثباتهای حالت می شوند.

فصل 2) ثبات های ریزپردازنده 68000

2-1) ثباتهای با کاربرد عمومی

گفتیم که ریزپردازنده 68000 دارای هفده ثبات با کاربرد عمومی ، شمارنده برنامه 32 بیتی و ثبات حالت 16 بیتی است. از این 17 ثبات ، 8 ثبات،ثباتهای اطلاعات ، 7 ثبات ثباتهای آدرس، 2  ثبات اشارهگر پشته می باشد.

هشت ثبات اطلاعات (D0 –D7  ) بصورت یک بایتی (8 بیتی )،یک کلمه ای ( 16 بیتی) و با کلمه طولانی (32 بیتی ) بکار گرفته می شوند. طول اطلاعات مورد نظر با رمز طول اطلاعات واقع در دستورالعمل مشخص می شود. اگر از اطلاعات تک بایتی استفاده شود ، اطلاعات همیشه در 8 بیت کم ارزش ثبات اطلاعات ذخیره می شوند. درصورت استفاده از اطلاعات یک کلمه ای ،اطلاعات پیوسته در 16 بیت کم ارزش ثبات قرار می گیرند.

از هفت ثبات آدرس (A0 – A6  ) بعنوان ثبات آدرس مبنا و بعنوان نشانگر نرم‌افزاری برای مشخص کردن قسمتی از حافظه که استفاده کننده به پشته اختصاص داده استفاده می‌شود. در ضمن این ثباتها برای نگهداری موقت مقادیر مربوط به آدرس بکار می‌روند.

برای دسترسی به اطلاعات تک بایتی ،یک کلمه‌ای و با کلمات طولانی حافظه از ثباتهای آدرس استفاده می شود. این اطلاعات به ترتیب از مقادیر دارای بیشترین ارزش تا مقادیر کمترین ارزش ذخیره می شوند.

بایتها می توانند دارای آدرس زوج و یا آدرسهای فرد باشند، اما کلمات و کلمات طولانی فقط دارای آدرسهای زوج می باشند. لذا کلمات و کلمات طولانی بایستی پیوسته با آدرس با شماره زوج شروع شوند.

68000 دارای دو نشانگر پشته می باشد اما در هر لحظه فقط یکی از آنها بصورت فعال می باشند. (برای مطالعه بیشتر در مورد پشته به سایر مقالات سایت میکرو رایانه مراجعه نمایید) نشانگر پشته حالت کار که حین احضار زیر روال آدرس برگشت را در خود حفظ می کند ، وقتی فعال می باشد که 68000 در حالت کار باشد.

نشانگر پشته نظارت نیز که حین تله و اجرای روال وقفه ، آدرس برگشت و محتویات ثبات حالت را حفظ می کند ، زمانی فعال می باشد که 68000 در حالت نظارت باشد.
 

2-2) ثبات شمارنده برنامه

 شبیه سایر ریزپردازنده ها ،68000  نیز برنامه ها را با واکشی یک دستورالعمل از حافظه ،اجرای آن و واکشی دستورالعمل بعدی انجام می دهد.

هریک از دستورالعملهای 68000 یک تا پنج کلمه حافظه را اشغال می کنند و شمارنده برنامه کلمه بعدی دستورالعمل را که بایستی در دسترس قرار گیرد ،معلوم می کند. شمارنده برنامه 32 بیتی می باشد  اما در تراشه های 68000 که اکنون در دسترس قرار دارند، فقط از 24 بیت کم ارزش آن استفاده می شود.چون در دستورالعمل‌ها بجای بایت از کلمه استفاده شده است ،لذا شمارنده برنامه همیشه آدرس با شماره زوج را در خود نگهداری می‌کند.
 

2-3) ثبات حالت

ثبات حالت 68000 به دو قسمت بایت مربوطه به سیستم و بایت مربوط به کار تقسیم شده است. تمام محتویات ثبات حالت را در هر لحظه ای می توان خواند اما محتویات بایت مربوط به سیستم را وقتی می توان تصحیح کرد که 68000 در حالت نظارت باشد. بایت مربوط که معمولاً رمز حالت خوانده می شود دارای 5 بیت نشانه می باشد که مجموعه اطلاعات در مورد نتایج حاصل از اجرای دستورالعمل قبلی را در دسترس قرار می دهد.

پنج نشانه بایت مربوط به کار عبارتند از:

بیت صفر دو بر یک (C ):
این بیت وقتی با یک نشانده می شود که در عملیات جمع دو بر یک و یا در عملیات تفریق دو از یک ایجاد شده باشد. در غیر اینصورت این بیت صفر خواهد بود.درضمن نشانه دو بر یک بیتی را که حین چرخش یا تغییر مکان،از ثبات اطلاعات یا خانه حافظه خارج می شود ،در خود نگهداری کرده و نتیجه عملیات مقایسه را منعکس می سازد.

بیت 1 ، سرریز (V ):
از این بیت فقط وقتی استفاده می شود که در عملیات، اعداد دارای علامت بکار گرفته شوند. اگر حین جمع دو عدد دارای علامت مشابه و یا حین تفریق دو عدد دارای علامت غیر مشابه مکمل دوی عملوند از محدوده خارج شود (برای مطالعه بیشتر در این مورد به سایر مقالات سایت میکرو رایانه مراجعه نمایید) ، این بیت با یک نشانده شده و درغیر اینصورت  مقدار ان صفر می باشد.درضمن اگر حین عملیات تغییر مکان ریاضی ،بیت دارای بیشترین ارزش عملوند تغییر کند ، سرریز با یک نشانده شده و در غیر اینصورت صفر می باشد.

بیت 2 ،صفر (Z ):
اگرنتیجه عملیاتی صفر باشد این بیت با یک نشانده شده در غیر اینصورت صفر می باشد.

بیت 3 ،منفی (N   ):
از این بیت وقتی استفاده می شود که در عملیات ،اعداد دارای علامت بکار رود.اگر در عملیات ریاضی ،منطقی،تغییر مکان یا چرخش نتیجه حاصله منفی باشد،این بیت با یک نشانده شده در غیر اینصورت صفر می باشد.

بیت 4 ، توسعه (X ):
این بیت ، در عملیات با طول کلمات دو برابر، کار بیت دو بر یک را انجام می دهد. این بیت در عملیات جمع ، تفریق ،تغییر مکان و چرخش مورد استفاده قرار گرفته و از حالت بیت دو بر یک (C ) تأثیر می‌پذیرد.

در دستورالعملهای انشعاب شرطی 68000 ، حالت بیت های نشان C , V , Z ,N  مورد امتحان قرار گرفته و براساس نتیجه حاصل از این امتحان ،اجرای برنامه از همان سطر ادامه یافته و یا به خانه دیگری از حافظه انشعاب حاصل می شود.

نشان های رمز حالت از عملیاتی تأثیر می پذیرند که در آنها محتویات ثباتهای اطلاعات یا حافظه تغییر یابند ، ولی به هیچ وجه از عملیاتی که در نها محتویات ثباتهای آدرس تغییر یابد تأثیر نمی پذیرند.
 

بایت سیستم ثبات حالت دارای سه میدان می باشد:

بیت های 8 الی 10 :
این بیتها ( I2, I1, I0  )که باعث نقاب کشی وقفه می شوند ، سطح تقدم وقفه‌ای را که توسط ریزپردازنده انجام خواهد پذیرفت ، نشان می دهند. این سه بیت می توانند نشان دهنده هریک از هفت سطح تقدم  وقفه باشند.

بیت 13 ،نظارت ( S ):
این بیت نشان می دهد که 68000  در حالت نظارت یا در حال کار عمل می کند.

بیت 15 ، حالت ردگیری ( T) :
این بیت مدار داخلی مربوط با اشکال زدائی 68000 را کنترل می کند.وقتی که این بیت با یک نشانده شده باشد 68000 برنامه را قدم به قدم اجرا خواهد کرد.

فصل1) کلیات ریزپردازنده 68000
 

1-1)مقدمه

وجود ریزپردازنده‌های پرقدرت و تراشه‌های کمکی مربوط مدیون تکامل سریع فن ساخت مدارهای مجتمع در این اواخر می باشد.با ایجاد ترانزیستورهای نیمه‌هادی با اکسیدفلز (MOS ) بطورمتوسط پیچیدگی مدارات در هر سال دو برابر افزایش یافته است.این روند تا دهه هفتم ادامه داشت.

در تراشه های ریزپردازنده های اولیه از 5000 تا 10000 ترانزیستور قرار داشت در حالی که تراشه های پردازشگر امروزی شامل 110000 ترانزیستور می باشند. (توضیحات بیشتر در سایر مقالات سایت میکرو رایانه) اصلی‌ترین عوامل در این رشد هرچه مجتمع کردن مدارات و پیشرفت در امر طراحی مدار می باشد که باعث بهبود نسبی سرعت و کاهش تلفات قدرت مدارات شده است.

اکنون رشد تراکم و سرعت کار مدارها هر دو سال دو مرتبه می باشد ، ا ما از نظر قدرت و سرعت این رشد 4 برابر است.بعلاوه با بهبود فن ساخت قیمت تمام شده محصولات پائین آمده و باعث ارزان شدن تولید می شود که این هم بنوبه خود باعث افزایش درخواست و ایجاد بازارهای جدید می‌گردد.  
 

ریزپردازنده 68000 دارای 17 ثبات با کاربرد عمومی 32 بیتی، یک شمارنده برنامه 32 بیتی و یک ثبات حالت 16 بیتی می‌باشد.

از 8 ثبات با کاربرد عمومی در عملیات مختلف یک بایتی ، یک کلمه ای و با کلمات طولانی ، به عنوان ثبات اطلاعات استفاده می شود. 9 ثبات با کاربرد عمومی باقیمانده بعنوان ثبات آدرس بکار می روند، از آنها به عنوان نشانگر پشته و ثبات آدرس مبنا نیز استفاده می شود. از تمامی این 17 ثبات با کاربرد عمومی به جای ثبات شاخص می توان استفاده کرد.

اگرچه شمارنده برنامه 32 بیتی می باشد، با این حال عملاً فقط از 24 بیت کم ارزش آن استفاده می شود. توسط همین 24 بیت ، 68000 صاحب محدوده آدرس دهی 16 مگابایتی می گردد.

1-2) مشخصات نرم افزاری

امکانات نرم افزاری ریزپردازنده 68000 قابل تطبیق با هر استانداردی می باشد. این مسئله نشان دهنده تبحر بکار گرفته شده در طراحی آن است.

68000 می تواند با پنج نوع مختلف اطلاعات تک بیتی ،4 بیتی ،8 بیتی،کلمات 16 بیتی و کلمات 32 بیتی کار کند.

اطلاعات 8 بیتی ،هم با آدرسهای فرد و هم زوج آدرس دهی می شوند.ولی کلمات 16 بیتی و 32 بیتی فقط توسط آدرسهای زوج قابل آدرس دهی می باشند.

مجموعه دستورالعملهای این ریزپردازنده شامل 56 دستورالعمل اساسی می باشد،اما برای دسترسی به عملوندها می توان از 14 روش مختلف آدرس دهی استفاده کرد.

ترکیب 56 دستورالعمل اصلی ،با 14 روش آدرس دهی و 5 نوع اطلاعات باعث می شود که 68000 بتواند در حقیقت بیش از 1000 دستورالعمل را اجرا نماید.

علاوه بر اینها از هر 16 رمز عملیاتی موجود در این ریزپردازنده در شرایط عادی دوتای آن مورد استفاده قرار نگرفته است ، و شخص استفاده کننده در صورتی که بخواهد به تعداد دستورالعملها اضافه کند، می تواند آنها را بکار گیرد.

68000 با فرکانسهای 4 ،6،8 و 10 مگاهرتز که به ترتیب زمان تناوب پالس ساعت آنها 250 ،167 ،125 و 100 نانو ثانیه می باشد،می تواند کار بکند.

سریعترین دستورالعمل در 4 چرخه ساعت انجام می شود که درصورت استفاده از ساعت 8 مگاهرتزی زمان لازم 500 نانوثانیه می‌باشد. کندترین دستورالعمل در 170 چرخه ساعت اجرا می شود که با فرکانس 8 مگاهرتز زمان لازم برای اجرای آن 25.21 میکرو ثانیه خواهد بود.

1-3) حالات عملکرد

برای اینکه ریزپردازنده 68000 بتواند کارها و برنامه های متنوعی را انجام دهد، دارای دو حالت عملکردی می‌باشد، حالت کار برای عملیات معمولی و حالت نظارت برای کنترل سیستم.
در حالت نظارت تمامی دستورالعملهای ریزپردازنده اجرا می شوند ولی در حالت کار چند دستورالعمل مخصوص قابل اجرا نمی باشند.
این خصوصیات باعث تأمین امنیت کار سیستم شده و از دخالت های اشتباه آمیز استفاده کننده جلوگیری بعمل آورده و از عملیات خطایی که باعث مختل شدن کار کلی سیستم می شود ممانعت می کند.

1-4) امکانات اشکال زدایی داخلی ریزپردازنده

طراحان 68000 امکانات مختلفی را برای عیب یابی و اشکال زدایی در داخل ریزپردازنده در نظر گرفته‌اند. برای مثال هرنوع تلاش برای اجرای دستورالعمل های غیر مجاز، تخطی از رفتارهای معمول، آدرس دهی غیرمجاز، تقسیم بر صفر و دستیابی غیرمجاز به حافظه باعث می شوند که ریزپردازنده توسط تله به حالت نظارت بیفتد.
درضمن در 68000 برای عملیات اشکال زدایی نرم افزار حالت ردگیری در نظر گرفته شده است. در این حالت، برنامه قدم به قدم اجرا می شود.
به این ترتیب که بعد از اجرای هر دستورالعمل روال مربوط به تله اجرا می شود.

1-5) خانه حافظه‌های اختصاصی

در ریزپردازنده 68000 فقط تعداد بسیار کمی از خانه حافظه ها بکارهای مخصوص اختصاص داده شده اند. آدرسهای مربوط به اولین هشت بایت حافظه به بردار بازنشاندن اختصاص دارند ، که بایستی در حافظه فقط خواندنی قرار گیرند.آدرسهای مربوط به 1024 بایت اول نیز به بردارهای وقفه ، بردارهای خطا و بردارهای سایر موارد استثنایی اختصاص دارند. این خانه حافظه ها می توانند در RAM یا ROM واقع گردند.

مسلماً بعضی از آدرسهای حافظه برای آدرس‌دهی وسایل ورودی خروجی سیستم بکار می روند. به عبارت دیگر 68000 دارای دستورالعملهای جداگانه برای I/O نمی باشد.

1-6) ساختار وقفه

ساختار وقفه شبیه کامپیوترهای کوچک می باشد.در این ریزپردازنده وقفه های برداری با هفت سطح تقدم در نظر گرفته شده اند.وقتیکه 68000 درخواست وقفه قابل قبولی را دریافت می دارد ، سیگنالی مبنی بر پذیرش این درخواست را به کلیه وسایل سیستم می فرستد.با دریافت این سیگنال وسیله درخواست کننده وقفه بایستی عدد بردار را وارد گذرگاه اطلاعات نماید.توسط این بردار،یکی از 192 روال وقفه ای که در حافظه قرار دارند ، انتخاب می شود.
 

1-7) گذرگاهها و سایر خطوط موجود در تراشه

ریزپردازنده 68000 دارای بدنه 64 پایه ای دو طرفه بوده و به اندازه تقریبی یک فندک معمولی می باشد.آدرسهای مربوط به دستورالعملها و اطلاعات از طریق 25 خط آدرس صادر می شوند. خود گذرگاه آدرس 23 خطی می باشد.از دو خط باقیمانده بعنوان خطوط انتخاب استفاده می شود.

اطلاعات از طریق گذرگاه اطلاعات 16 بیتی منتقل می شوند.مشابه اکثر ریزپردازنده های 8 بیتی خطوط مربوط به گذرگاه اطلاعات از هم جدا بوده و در آنها از تسهیم کننده (مالتی پلکسر)استفاده نشده است.


1-8) تولیدکنندگان 68000

این ریزپردازنده در سال 1979 معرفی شده و اکنون به مرحله تولید انبوه رسیده است. سازنده اصلی این ریزپردازنده موتورولا می باشد که این ریزپردازنده را با نام MC68000 عرضه کرده است. شرکتهای سازنده دست دوم آن که با استفاده از امتیاز اقدام به ساخت نموده اند ،عبارتند از راک ول اینترناشنال، با نام R68000 ،هیتاچی با نام HD68000 ،و موستک با نام MK68000 ، سیگینیتک ـ فیلیپس با نام SP68000 ، در اروپا نیز 68000 توسط EFCIS ساخته شده است که 65% سهام آن شرکت مربوط به تامسون و 35% سهام آن مربوط به کمیسیون انرژی اتمی فرانسه می باشد.

تلویزیون ، مفید یا مضر

آیا تلویزیون چشم کودکان را به سوی دنیا باز می کند یا موجب پدید آمدن اختلالاتی در قدرت یادگیری آنها می شود؟

به عقیده بسیاری از کارشناسان، مفید یا مضر بودن تلویزیون به برنامه ای که پخش می شود و سن فرد تماشاگر بستگی دارد. دقیقاً همین موضوع است که کارشناسان را نگران کرده است. جالب است بدانید، 40 درصد کودکان آمریکایی از سه ماهگی تلویزیون نگاه می کنند و تعدادشان در 24 ماهگی به 90 درصد می رسد.

طبق گزارشی معلوم شد که والدین آثار سوئی را که تلویزیون بر پیشرفت مغزی کودکان می گذارد، کاملاً نادیده گرفته اند. به تازگی تحقیقی از سوی مؤسسه ملی آمریکایی سلامت روان در باره هزار کودک 2 تا 24 ماهه انجام گرفت. تحقیقات نشان داد: میانگین سنی که کودکان به طور مرتب جذب تماشای تلویزیون می شوند، 9 ماهگی است!

کودکان 9 ماهه آمریکایی هر روز به طور متوسط یک ساعت تلویزیون می بینند که مقدار این زمان در 2 سالگی به 5/1 ساعت می رسد. نظرسنجی ها نشان داده، والدین به فرزندانشان اجازه می دهند 10 تا 20 ساعت در هفته تلویزیون مشاهده کنند. چون معتقدند، تلویزیون ارزش آموزشی دارد و باعث پیشرفت مغزی کودکشان خواهد شد.

 29 درصد والدین معتقدند، برنامه های تلویزیون در پیشرفت کودکان مؤثر است وتعدادی گمان می کنند تلویزیون آرام بخش است و گروهی از والدین از تلویزیون به عنوان پرستار بچه استفاده می کنند.متأسفانه تصوری که والدین از تأثیر تلویزیون روی ذهن کودکان دارند، تصور درستی نیست. تنها 50 درصد برنامه های تلویزیونی که کودکان به تماشای آن می نشینند، آموزشی اند.

گرچه بسیاری از والدین ادعا می کنند که مراقب برنامه هایی که کودکانشان می بینند، هستند ولی در 68 درصد موارد   آن ها کودک را جلوی تلویزیون تنها می گذارند و برنامه ها را کنترل نمی کنند.

فایده برنامه های تلویزیونی برای کودکان در این سن چیست؟

به عقیده پزشکان و روان شناسان کودک، دستگاه بینایی نوزادان سه ماه در این سن هنوز تکمیل نشده است. تلویزیون، تصاویری را به کودک نشان می دهد که او قادر به تشخیص کامل آنها نیست. تنها صدا و حرکات تند، توجه او را جلب      می کند.

موضوعی که بیش از هر چیز کارشناسان را نگران می کند، عادت کردن کودکان از سنین پایین به تلویزیون و منزوی شدن  آن ها در آینده است. در حقیقت برنامه های تلویزیون، مانع اصلی اجتماعی شدن کودکان است.

لازم به ذکر است که حتی برنامه های کودکان نیز برای افراد بالای چهار سال تهیه شده است. این والدین هستند که باید با هوشیاری کامل وظیفه آموزشی را به عهده تلویزیون نگذارند.

منبع: ماهنامه آموزشی اطلاع رسانی کودک