صفحه 1:
اصول میکرو کامپیوترها
حسین منتظری کردی
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
پاییز ٩۱
لل
حح
=
صول میکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
ان جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 2:
مقدمهای بر محاسبات رایانه
رئوس مطالب
۱- سیستم اعداد و رمزگذاری
۲- مقدمهای بر دیجیتال
۳- ساختار رایانه
2.
سیب
صول میکروکامپیو ترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه کی
وانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 3:
۱- سیستم اعداد و رمزگذاری
۷ استفاده انسان از مبنای اعداد ۱۰ (دسیمال) در محاسبات؛ ده نشانه مجزا از ۰۰ ۰۱ ۲ تا ٩
” استفاده رایانه از مبتای ۲ (دومویی یا باینری)؛ دو نشانه ۰ و ۱» هر نشانه با نام بيت
- تبدیل مبنای ۱۰ به ۲
۱- تقسیم متوللی عدد در مبنای ۱۰ بر ۲ ۲- نگهداشتن باقیمانده. ۳- ادامه تقسیم تا صفرشدن باقیمانده AF
نوشتن باقیماندهه بطور معکوس برای بدستآوردن عدد در مینای باینری
Ex. Convert 25,, to binary
Quotient Remainder
25/2 = 12 1 _LSB (least significant bit)
12/2 = 6 0
6/2 = 3 0 |
3/2 = 1 1
1/2 < 0 1 MSB (most significant bit)
Therefore 25,) = 11001,
صولمیکروکامپیوترها ترم بايبز سال تحصيلى 11-11 دانشكده مهندسى برق و کامپیوتر دانشگاه
وانی بابل جلسه اول درس. حسين منتظرى كردى
ل
حح
=
صفحه 4:
تبدیل مبنای ۲ به ۱۰
۱- دانستن وزن هربیت در یک عدد باینری
۲- جمع معادل دسیمال هر وزن با ارزش بیت ۱ برای بدستآوردن عدد دهدهی
استفاده از
۶ مینای -
al So
20
1
1= 25,
Ex. Convert 11001, to decimal
Weight: 2s 23 2 21
Digits: 1 1 0 0
Sum: 16+ 8+ O+ 0+
Ex. Convert 39,, to binary
32+0+0+ 4+ 2+ 1 - 9
Therefore, 39,, = 100111,
صول میکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
با ۸٩۶ در
ل
حح
=
صفحه 5:
- جدول معادل ارزش ارقام در سیستمهای دسیمال, بایشری؛ و
هگزادسیمال
- تبدیل عدد باینری به هگزادسیمال
۱- جداسازی هر ۴ بیت از سمت راست و جایگزینی هر ۴ بیت باینری با
معادل هگزادسیمال آن
Ex. Represent binary 100111110101 in hex
1001 1111 1
= 9 ۴ 5
۱- جایگزینی هر رقم شانزدهی با معادل ۴ بیتی بایتری
Ex. Convert hex 298 to binary
7 9 8
= 0010 1001 1
صولمیکروکامپیوترها ترمپاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
ابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
Hex
ه أشن ذم ات اه اف أى اد إه اف حداه أ أن امام
Binary
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
Decimal
هرایم بت |جای زو اب |ه اف
Bs
12
BIO
15
we
صفحه 6:
تبدیل دهدهی به شانزدهی
-١ تبديل دهدهى به بايتزى و سيس: از باینری به هگزادسیمال
۲- تقسیم متوالی عدد دهدهی بر ۱۶
Ex. Convert 45,, to hex
32 16 8 4 2
+ 0 43 4+ 8 14 32-02 +8+ 1-5
45, - 0010 م1101 - 20,»
Ex. Convert 629,, to hex تبدیل شا
512 256 128 64 32 16 8 42 1 اتید
تبدیل وا -۲
1 ۵ 1 ۵ ذ ن 0 1
,275 < و0101 0111 0010 = 512+64+32+16+4+1 < ور629
ey
لل
—
صول میکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه و
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 7:
Ex. 6B2,, = 0110 1011 0010,
0 0 60 1 1 06 1 0 1 1
:1714 - 2 + 16 + 32 + 128 + 512 + 1024
- محاسبات در مبناهاى اعداد
۱- جمع ارقام از منتهاالیه سمت راست يا کم ارزشترین بیت (1.13)
۲- نوشتن حاصل در همان ستون درصورت کمتربودن ارزش حاصلجمع از عدد مبنا
۳- کم کردن عدد مبنا از حاصل و نوشتن نتیجه در همان ستون درصورت بزرگتربودن
Lis ote حاصلحمع ا:
Ex. Perform hex addition: 23D9 + 94BE
2309 LSD: 9+ 14=23 23-16 = 7 w/ carry
+ 94BE 1 + 13 + 11 - 25 25-16 =9w/carry
B897 1+3+4- 8
۲60: 2+ 9-8
صول میکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
آرزش
ل
حح
جح
صفحه 8:
۱- در تفریق, اگر رقم دوم بزرگتر از رقم اول باشد. قرض از ستون بالاتر باندازه عدد مبنا
Ex. Perform hex subtraction: 59F — 2B8
59۴ LSD: 15-8=7
- 8 و + 16-11 - 14 - ۴
277 5-1-2-2
American Standard Code for International) کداسکی -
(nterchange
” اختصاص الگویی از باینری با تعداد ۷ بيت به
۱- ارقام از | ‘Symbol
3
b
3
d
Hex Symbol Hex
56166160 ۸۹0۲1 ۰006: 41
42
43
44
59
SA
صول میکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
ل
حح
جح
صفحه 9:
۲- مقدمهای بر دیجیتال
- استفاده از دو سطح ولتاژ برای نمایش ٠ و
- سیگنالها در الکترونیک دیجیتال با دو سطح مجزا با یک تلرانس مجا
قرارگیری یک سیگنال دیجیتال صحیح در یکی از این دو بازه
5
اه نا نج بر و
- گیتهای منطقی
۱- گیت 2 NAND. cs -XOR.5 cus -NOT. 4 cus -OR. 3 cus -AND.
6- كيت -NOR.7 مدارهای ترکیبی. و ۸- مدارهای ترتیبی
ل
=
ب
صول ميكروكامبيوترها ترم بايبز سال تحصيلى 11-11 دانشكده مهندسى برق و كامبيوتر دانشكاه
جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 10:
۱ کیت ۸۲
*«<ه|هه|-
له اد داد
Truth Table
ه|داه|دا
Truth Table
هاداهات
<أهاهددا
<اهاهادات
Boolean Expression Logic Diagram Symbol
A
X=A+B ل
(Computer Science inated, Dale and Lewis
Boolean Expression Logic Diagram Symbol
A
X-A+B Dp
Comte Sciance minted, le and Leute
ترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
ite
صفحه 11:
NOT = ۳
Truth Table
A x
0 1
1 0
۴ کیت 2601
Truth Table
ol=|alolx
alol|alo
=|4Jolo|>
Diagram Symbol
مه
Logi
Boolean Expression
xX=A'
Compute Science urinated Dale ae Louis
Boolean Expression Logic Diagram Symbol
D>
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
۶ < ۸ ۶
Computer Science Waninaod, Dab and Lewis
ترها ترم پاییز سال تحصیلی ۹۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
ite
صفحه 12:
NAND «25-0
Truth Table
B x
0 1
1 1
0 1
1 0
05 گیت ۶
Truth Table
8 x
0 1
1 0
0 0
1 0
a|=lolol>
a|=|ofo]>
Boolean Expression Logic Diagram Symbol
A
X= (A+B)! سم
8
Compr So Buin Oa nd Lov
Boolean Expression Logic Diagram Symbol
A
X= (A+B)! هه
8
Computer Since urinates Dale ae Lents
ترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
ite
صفحه 13:
۷- مدارهای ترکیبی
Dial Design, Mano سس
صولمیکروکامپیوترها ترم بايبز سال تحصيلى 11-11 دانشكده مهندسى برق و کامپیوتر دانشگاه
ابل جلسه اول درس. حسین
ae
صفحه 14:
جمع کننده (ادامه)
Dat Design, Mano
: By Ay ۸ 5
۰
3 a a
PA tA 2) om FA ۹
۷
/ |
3 Ss Si
- رمزگشا یا دیکدر؛ کاربرد در رمزگشایی آدرس در طراحى رايانه
8كا هع وا
Address decoder for 9 (1001,) Address decoder for 5 (0101,)
The output will be | if and The output will be | if and
only if the input is 1001, only if the input is 0101,
صولمیکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
Me
صفحه 15:
۸- مدارهای ترتیبی
- فلیپ_فلاپ؛ کوچکترین واحد ذخیره داده (یک بیت)
4 برها ۲
عيمم مل« | *
مادام :)- و و
7 ۱ ری ی | «ر کت | O=HSetsiate
1
(a) Logie diagram () Funetion table
CD | Nextstate of @
0
1
و
D
Ae
صولمیکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 16:
- واحد داده
)©16( بيت -١
۲- تیبل (0101016: ۴ بیت
۳- بایت (16): ۸ بیت
۴- کلمه ( ۷۵۳0): دو بات یا ۱۶ بیت
- حجم حافظه
5 بايت. بيش TY :)1613( كيلوبايت -١
مگابایت (0613: ۲۳ بایت. بیش از میلیون بایت -۲
بیش از cab ۲۳ :))2(( گیگابایت -۳
بایت . بیش از تریلیون بایت ۲۳۰ (TB) cols -F
ساختار رایانه -۳
cabo,
ش مرکزی (2۳)). اجرای برنامه ذخیره شده در حافظه
- قطعات ورودی/خروجی (1/60). امکان برقراری ارتباط با ت0۳
ite
ترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 17:
- حافظه. (1۷6۳00177 ۸۵6855 2000۳0 ]3۸1۷ ذخیره موقت برنامه جاری رایانه. اطلاعات
فرار. پاک شدن داده با قطع برق؛ (1۷6۳00157 017 620 ]1621 حاوی برنامه و اطلاعات
ضروری رایانه. غیرفرار. پاک نشدن داده با قطع برق, غیرقابل نوشتن توسط کاربر
Address bus
كلمعطامتم
Memory 1
CPU
۳۹
(RAM, ROM) 5 1
اباد 1[ ا -
۱- آدرس
۲- داده Data bus
۳- کنترل
لل
حح
=
صولمیکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 18:
- ساختار سه گذرگاهی
Address bus.
2
کتک ۱ ROM @ Print 3 BUC ات
| || 1
Control bus
چهت Ga شتخصة يات يه توسص ات عن با EN
- آدرس هر قطعه متحصر بفرد
- تولید آدرس توسط ل۳) و قراردادن آن روی گذرگاه آدرس
- تبدیل آدرس به سیگنالفعلساز هر قطعه با مدرهای رمزکشا
۱- گذر
.2
صح
صولمیکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه ۳
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسين منتظرى كردى 3
صفحه 19:
۲- گذرگاه داده
جهت ارسال یا دریافت داده به حافظه و 7/0
۳- گذرگاه کنترل
- اعمال كنترل روى دستگاههای متصل به CPU
- تولید علائم کنترلی توسط ل۳)
” گذرگاه داده با خطوط بیشتر» 2۳7 با قلبلیت بهتر(گذرگاهها مشابه بزرگراهها)
” گذرگاه داده با خطوط بیشتره ۳ ) و رایانه گرانتر: تغییر خطوط از ۸ ت ۶۴
ا خطوط داده دو جهته برای دریافت و ارسال داده
وابستكى قدرت يردازش 0581 به كذركاههاى آن
۷ خطوط آدرس بیشتر. تعداد دستگاههای قابل دسترس بيشتر
” تعداد مکانهای قابل دسترس ]070 با گذرگاه آدرس « خطی برابر 2 مکان
Add:n, Data:m > MC = 2” x mbit
MC
ل
سیب
صول میکروکامپیو ترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه کی
ابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 20:
۲ گذرگاه آدرس یک جهته از 0۳17 بسمت دستگاهها
” حافظه اولیه (3۵1۷ یا ]13601) جهت ذخیره داده مورد پردازش
¥ ]01۷ جهتذخیره لطلهاتاینتو داثمی(جداول با برنامه آمادمسل)
¥ 114۷ جهذخیره لطلهاتمتفیر, جستجویلطاهاتمورد نیز توسط [0۳1) در ]3۵1 در صویت
نسومنجستجو در حافظه ثانویه («۴11) و لنتقللی» 1٩۸1۷
(Registers) ثباتها -
۱- ذخیره دادههای موقت درحال پردازش توسط ل]) در ثباتها
۲- ذخیره آدرس داده فراخوانی از حافظه
۳ لان) بهتر با ثباتهای بزرگتر و بیشتر ثباتها میتوانند: ۸- ۱۶- ۳۲- و يا ۶۴ بیت
؟- عيب ثباتهاى بيشتر و بزركتر. افزایش قیمت لا
- واحد حساب و منطق (ل].آ۵. انجام عملیات حسابی جمع. تفریق. ضرب. و تقسیم و عملیات منطقی
NOT , AND.OR
- شماركر (PC: Program Counter) at, حاوی آدرس دستور بعدی برای اجرا
ل
سس
صول میکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه ی
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 21:
- رمزكشاى ستو العمل par (Instruction Decoder) دستور فراخوانده برای
= SPU
__ عم ع
§
92
58
ات تا تس
28
ُ
2
5
2
8
Internal |__| een 5
buses 3
4.
57550
.2
سیب
صولمیکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه ۳
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس. حسین منتظری کردی
صفحه 22:
Ex. A CPU has registers A, B, C, and D and it has an 8-bit
data bus and a 16-bit address bus. The CPU can access
memory from addresses 0000 to FFFFH
Assume that the code for the CPU to move a value to
register A is BOH and the code for adding a value to
register A is 04H
The action to be performed by the CPU is to put 21H into
register A, and then add to register A values 42H and 12H
Ex. (cont’)
Action Code Data
Move value 21H into reg. A BOH 21H
Add value 42H to reg. A 04H 42H
Add value 12H to reg. A 04H 12H
Mem. addr. Contents of memory address
1400 (BO) code for moving a value to register A
1401 (21) value to be moved
1402 (04) code for adding a value to register A
1403 (42) value to be added
1404 (04) code for adding a value to register A
1405 (12) value to be added
1406 (F4) code for halt
صول میکرو کامپیوترها ترم پاییز سال تحصیلی ٩۱-۹۲ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه
سنعتی نوشیروانی بابل جلسه اول درس, حسین منتظر یکردی