زبان برنامه نویسی Perl

راه حل چیست؟

فصل 5) حافظه و  ورودی - خروجی ریزپردازنده 68000
 

حافظه منطقی و فیزیکی:

حافظه منطقی بساختاری از حافظه است که توسط برنامه نویس دیده می شود و به صورت 16 مگابایت حافظه 8 بیتی است.

حافظه فیزیکی همان حافظه واقعی است که در کنار سیستم قرار دارد. در این ساختار، حافظه از دو قسمت 8 بیتی تشکیل می شود که هر قسمت 8M  بایت حافظه را در برمی گیرد. (برای مطالعه بیشتر در مورد حافظه ها به سایر مقالات سایت میکرو رایانه مراجعه نمایید)

ورودی و خروجی 68000

بطوریکه در شکل زیر نشان داده می شود ، ریزپردازنده می تواند یک کلمه کامل 16 بیتی را بصورت موازی از I/O دریافت داشته و یا وارد آن سازد ، یا اینکه یک بایت را از I/O  بخواند یا در آن بنویسد.

در شکل (a) نشادن داده می شود که 68000 می تواند با یک بار انتقال اطلاعات ورودی-خروجی یک کلمه (16 بیت) را نوشته یا بخواند.

در شکل (b) نشان داده می شود که 68000 می تواند اطلاعات را صرفاً در بیتهای D7- D0  نوشته یا بخواند. علامت × نشان می دهدکه محتویات بایت دارای ارزش بیشتر در حین انتقال اطلاعات تغییر نمی کنند.

در شکل (c) نشان داده می شود که 68000 می تواند اطلاعات را صرفا در بیت های D15-D8 نوشته یا بخواند. علامت × نشان می دهد که محتویات بایت با ارزش کمتر ، در حین انتقال اطلاعات I/O  تغییر نمی کنند.

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.

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.