ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

Transcript

1 ΤΕΙ ΛΑΡΙΣΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ ΘΕΩΡΙΑ Ι. ΣΑΜΑΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ Ε.Μ.Π., M.A.Sc.

2 ΘΕΩΡΙΑ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σύντομη αναφορά στα ψηφιακά κυκλώματα Εισαγωγή Παράλληλη και σειριακή μεταφορά πληροφορίας Λογική τριών σταθερών καταστάσεων Flip Flops Μετρητές Καταχωρητές Κωδικοποιητές Αποκωδικοποιητές Πολυπλέκτες Αποπολυπλέκτες ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Εισαγωγή στους υπολογιστές Εισαγωγή Είδη υπολογιστών Βασική δομή του υπολογιστή Μονάδα μνήμης Μονάδα κεντρικής επεξεργασίας Αριθμητική Λογική μονάδα Μονάδα ελέγχου Μονάδα εισόδου Μονάδα εξόδου Διάδρομοι μεταφοράς πληροφορίας Διάδρομος διευθύνσεων Διάδρομος δεδομένων Διάδρομος ελέγχου 2

3 2 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Η μνήμη Εισαγωγή Διαδικασία λειτουργίας τα μνήμης Τεχνολογίες της ημιαγωγού μνήμης Μνήμη ROM Μνήμη RAM Η Αρχιτεκτονική δομή της RAM Χαρτογράφηση μνήμης 3 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Αρχιτεκτονική δομή του μικροεπεξεργαστή Εισαγωγή Ο μικροεπεξεργαστής Κυκλώματα χρονισμού και ελέγχου Αριθμητικά Λογικά κυκλώματα Κυκλώματα καταχωρητών 4 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Γλώσσα Assembly Μέθοδοι διευθυνσιοδότησης Εισαγωγή Μεθοδολογία ανάπτυξης προγραμμάτων Προγραμματισμός Συμβολική γλώσσα Μέθοδοι διευθυνσιοδότησης Απόλυτη διευθυνσιοδότηση Διευθυνσιοδότηση μηδενικής σελίδας 3

4 5 η ΕΝΟΤΗΤΑ : Άμεση διευθυνσιοδότηση Συνεπαγόμενη διευθυνσιοδότηση Διευθυνσιοδότηση Συσσωρευτή Σχετική διευθυνσιοδότηση Διευθυνσιοδότηση με δείκτη Έμμεση διευθυνσιοδότηση Με δείκτη έμμεση διρυθυνσιοδότηση Έμμεση διευθυνσιοδότηση με δείκτη Η διαδικασία εκτέλεσης ενός προγράμματος 6 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Προγραμματισμός σε συμβολική γλώσσα Εισαγωγή Οι καταχωρητές του 6502 Ο μικροεπεξεργαστής 6502 περιέχει τους παρακάτω επεξεργαστές : Μετρητής προγράμματος PC Καταχωρητής κατάστασης SR Συσσωρευτής Α Καταχωρητής Χ Καταχωρητής Υ Δείκτης σωρού SP 4

5 7 η ΕΝΟΤΗΤΑ : Κατάλογος εντολών του 6502 Εντολές ελέγχου του καταχωρητή κατάστασης CLC SEC CLD SED CLI SEI CLV Εντολές μεταφοράς δεδομένων Μεταφορές μεταξύ μνήμης και καταχωρητών LDA LDX LDY STA STX STY Μεταφορά από καταχωρητή σε καταχωρητή TAX TAY TXA TYA 8 η ΕΝΟΤΗΤΑ : Μεταφορές προς και από το σωρό PHA PHP PLA PLP TSX TXS Εντολές επεξεργασίας δεδομένων Αριθμητικές εντολές ADC SBC 5

6 9 η ΕΝΟΤΗΤΑ : Μη προσημασμένη, προσημασμένη αριθμητική απλής και πολλαπλής ακρίβειας Υπορουτίνες πρόσθεσης και αφαίρεσης Λογικές εντολές AND ORA EOR Εντολές ολίσθησης και περιστροφής ASL LSR ROR ROL 10 η ΕΝΟΤΗΤΑ : Εντολές αύξησης και μείωσης INX INY DEX DEY INC DEC Εντολές σύγκρισης CMP CPX CPY 6

7 11 Η ΕΝΟΤΗΤΑ : Εντολές διακλάδωσης και συνθήκη διακλάδωσης JMP BEQ BNE BCS BCC BMI BPL BVS BVC 12 η ΕΝΟΤΗΤΑ : Χρησιμοποίηση των εντολών για διακλάδωση Εντολές υπορουτινών JSR RTS Εντολές ΝΟΡ και ΒΙΤ Υπορουτίνες πολλαπλασιασμού και διαίρεσης Υπορουτίνες χρονοκαθυστέρησης ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 7

8 1 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Σύντομη αναφορά στα ψηφιακά κυκλώματα ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα ψηφιακά κυκλώματα λειτουργούν με σήματα που έχουν δύο ευκρινείς στάθμες 0 και 5 V. Έτσι οι τάσεις μεταξύ 0 V και 0.8 V αναφέρονται ως λογική κατάσταση μηδέν ή λογικό μηδέν ή χαμηλή στάθμη και τάσεις μεταξύ 2.4 V και 5 V αναφέρονται ως λογική κατάσταση ένα ή λογικό ένα ή υψηλή στάθμη. Στους ψηφιακούς υπολογιστές αυτές οι καταστάσεις μπορούν να παριστάνουν ένα ψηφίο ενός δυαδικού αριθμού, που μπορεί να είναι ένας δυαδικός κώδικας ή μια λογική στάθμη ή στάθμη ελέγχου που δείχνει την κατάσταση σε κάποια περίπτωση. ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΚΑΙ ΣΕΙΡΙΑΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ Στην παράλληλη μεταφορά κάθε ψηφίο ενός αριθμού προέρχεται από μία ξεχωριστή έξοδο κάποιου κυκλώματος και μεταφέρεται δια μέσου μιας ξεχωριστής γραμμής. Στην σειριακή μεταφορά μόνο μια έξοδος χρησιμοποιείται για την εκπομπή του δυαδικού αριθμού. ΛΟΓΙΚΗ ΤΡΙΩΝ ΣΤΑΘΕΡΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ Η πρόσφατη ανάπτυξη των υπολογιστών οδήγησε στην ανάπτυξη μιας νέας κατηγορίας λογικών κυκλωμάτων, που έχουν τρεις λογικές καταστάσεις. Τα κυκλώματα αυτά εκτός από τις καταστάσεις 0 και 1 έχουν και μια τρίτη λογική κατάσταση που λέγεται λογική κατάσταση υψηλής σύνθετης αντίστασης. Τα λογικά κυκλώματα που στηρίζονται στην λογική αυτή είναι : FLIP-FLOPS ΜΕΤΡΗΤΕΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ ΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ ΑΠΟΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ 8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Εισαγωγή στους υπολογιστές ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία είκοσι πέντε χρόνια μια επανάσταση στον τομέα των υπολογιστών συνετέλεσε στην παραγωγή νέας γενιάς υπολογιστών που έχουν ταχύτητες και υπολογιστική ισχύ χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από εκείνη των πρώτων εμπορικών υπολογιστών, χωρίς ταυτόχρονα να είναι μεγαλύτεροι ή ακριβότεροι από μία γραφομηχανή. Αυτό ήταν αποτέλεσμα των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων που συνδυάζουν έναν μεγάλο αριθμό συνιστωσών πάνω σε μία φέτα πυριτίου. Ιδιαίτερα η ολοκλήρωση μεγάλης κλίμακας LSI ( Large Scale Integration ) και η ολοκλήρωση πολύ μεγάλης κλίμακας VLSI ( Very Large Scale Integration ) επιτρέπουν τον σχεδιασμό ολοκληρωμένων κυκλωμάτων που περιέχουν δεκάδες χιλιάδων τρανζίστορς πάνω σε μια φέτα πυριτίου διαστάσεων της τάξης των τετραγωνικών χιλιοστών. Αυτό έκανε δυνατή την κατασκευή ολόκληρου «εγκεφάλου» ενός υπολογιστή πάνω σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα που λέγεται μικροεπεξεργαστής (microprocessor). Αυτός ο μικροεπεξεργαστής σε συνδυασμό με ένα σχετικά μικρό αριθμό άλλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κατάλληλα συνδεδεμένων μπορεί να αποτελέσει έναν πλήρη μικροϋπολογιστή (microcomputer). Το κεφάλαιο αυτό παρουσιάζει τις αρχές και λειτουργίες που είναι κοινές σε όλους τους τύπους των υπολογιστών ανεξάρτητα από το μέγεθός τους. Μεγαλύτερη έμφαση θα δοθεί στους μικροϋπολογιστές, μια και αυτοί είναι το κύριο αντικείμενο αυτού του συγγράμματος. Κάθε υπολογιστής για να λειτουργήσει πρέπει να του δοθεί ένας πλήρης κατάλογος εντολών που θα του λέει ακριβώς τι να κάνει σε κάθε βήμα της λειτουργίας του. Αυτός ο κατάλογος εντολών λέγεται πρόγραμμα. Αυτό το πρόγραμμα κωδικοποιείται σε δυαδική μορφή και αποθηκεύεται στη μνήμη του υπολογιστή. Κάθε εντολή έχει έναν μοναδικό κώδικα. Ο υπολογιστής παίρνει από τη μνήμη έναν κώδικα κάθε φορά και εκτελεί την αντίστοιχη λειτουργία. Οι υπολογιστές έχουν βρεί εφαρμογές σε όλους τους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας, στην βιομηχανία, στις επιχειρήσεις, στην εκπαίδευση και αλλού. 9

10 ΕΙΔΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Μικροϋπολογιστές (microcomputers) Μινιϋπολογιστές (minicomputers) Μεγάλοι υπολογιστές (mainframe computers) ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΥΠOΛΟΓΙΣΤΗ Κάθε υπολογιστής, ανεξάρτητα από την κατηγορία στην οποία ανήκει, περιέχει τις παρακάτω βασικές μονάδες : Μονάδα μνήμης (memory unit) Μονάδα Κεντρικής Επεξεργασίας (Central Processing Unit) 1) Αριθμητική-Λογική Μονάδα (Arothmetic-Logic Unit) 2) Μονάδα Ελέγχου (Control Unit) Μονάδα εισόδου (Input Unit) Μονάδα εξόδου (Output Unit) Διάδρομοι Μεταφοράς Πληροφορίας 1) Διάδρομος Διευθύνσεων (Address Bus) 2) Διάδρομος Δεδομένων (Data Bus) 3) Διάδρομος Ελέγχου (Control Bus) 10

11 3 Η ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Η μνήμη Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα των ψηφιακών συστημάτων σε σχέση με τα αναλογικά είναι η ικανότητα που έχουν τα πρώτα να αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες ψηφιακής πληροφορίας για όσο χρόνο είναι επιθυμητός. Η βασική μονάδα ψηφιακής ημιαγωγού μνήμης είναι ο πολυδονητής δύο σταθερών καταστάσεων ( flip-flop). Το flip-flop μπορεί να αποθηκεύσει πληροφορίες 0 και 1. Ένας συνδυασμός από flip-flop σχηματίζει τον καταχωρητή ο οποίος μπορεί να αποθηκεύσει μία ψηφιακή λέξη, το μήκος της οποίας εξαρτάται από τον αριθμό των flipflops που αποτελούν τον καταχωρητή. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων LSI και VLSI έδωσε την δυνατότητα κατασκευής ολοκληρωμένων που περιέχουν μεγάλο αριθμό καταχωρητών και επομένως μεγάλη χωρητικότητα αποθήκευσης ψηφιακής πληροφορίας. Οι μνήμες ημιαγωγών είναι σήμερα οι ταχύτερες και φθηνότερες μορφές μνήμης. Η μνήμη μαζικής αποθήκευσης αναφέρεται στην εξωτερική μορφή μνήμης του υπολογιστή, που μπορεί να αποθηκεύσει εκατομμύρια ψηφίων χωρίς την ανάγκη ηλεκτρικής τροφοδοσίας. Τέτοιες μορφές μνήμης είναι δίσκοι και οι μαγνητικές ταινίες. Η μνήμη ενός υπολογιστή διακρίνεται σε μνήμη ROM ( Read Only Memory ) και RAM ( Random Access Memory ). ΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΣΗ ΜΝΗΜΗΣ Ο αριθμός των θέσεων μνήμης στις οποίες μπορεί να απευθυνθεί ένας μικροεπεξεργαστής δίνεται από τη σχέση : Θέσεις Μνήμης = 2 ν, όπου ν είναι ο αριθμός των γραμμών του διαδρόμου διευθύνσεων που συνδέουν τον μικροεπεξεργαστή με την μνήμη. Έτσι ένας μικροεπεξεργαστής που έχει 16 γραμμές διευθύνσεων μπορεί να απευθυνθεί σε ή 64Κ θέσεις μνήμης. Στο δεκαεξαδικό σύστημα αυτές οι διευθύνσεις είναι οι $0000 μέχρι $FFFF. 11

12 Ο σχεδιαστής του μικροϋπολογιστικού συστήματος πρέπει μέσα στην περιοχή αυτή να τοποθετήσει την RAM, την ROM και τις μονάδες Ι/Ο που είναι μέρος του συστήματος. Πολλές φορές οι διευθύνσεις διαιρούνται σε σελίδες μνήμης. Έτσι η μνήμη θα μπορούσε να διαιρεθεί σε 256 σελίδες, όπου η κάθε σελίδα θα περιείχε 256 θέσεις μνήμης, οπότε τα δύο πρώτα ψηφία της δεκαεξαδικής διεύθυνσης θα έδιναν την σελίδα και τα επόμενα δύο τη διεύθυνση μνήμης στη συγκεκριμένη σελίδα. Για παράδειγμα η διεύθυνση $01FF θα έδινε τη διεύθυνση $FF της σελίδας $01. Ο μικροεπεξεργαστής 6502 έχει τη μνήμη του οργανωμένη σε σελίδες. Ο τρόπος χαρτογράφησης της μνήμης είναι αυτός που χρησιμοποιείται σε όλα τα συστήματα που χρησιμοποιούν τον 6502., γιατί η λίστα εντολών του μικροεπεξεργαστή δίνει την δυνατότητα στον προγραμματιστή να αποθηκεύει δεδομένα στη σελίδα $00 που είναι γρηγορότερη από τις άλλες σελίδες. Έτσι η σελίδα $00 πρέπει να είναι στη RAM. Από την άλλη πλευρά ο 6502 χρειάζεται κάποια σπουδαία πληροφορία να είναι αποθηκευμένη στις διευθύνσεις $FFF8 μέχρι $FFFF, επομένως η υψηλότερη περιοχή πρέπει να αφιερωθεί στη ROM. 12

13 3 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Αρχιτεκτονική δομή του μικροεπεξεργαστή Ο ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ Ο μικροεπεξεργαστής είναι από άποψη κυκλώματος η πιο πολύπλοκη μονάδα του μικροϋπολογιστή. Αποτελεί την καρδιά και το μυαλό του μικροϋπολογιστή. Γι αυτό και οι δυνατότητες του μικροϋπολογιστή καθορίζονται κυρίως από τις δυνατότητες του μικροεπεξεργαστή που χρησιμοποιεί. Ο μικροεπεξεργαστής είναι το κομμάτι του μικροϋπολογιστή το οποίο : Διαβάζει τις εντολές του προγράμματος, τις αποκωδικοποιεί και πραγματοποιεί τις ενδεδειγμένες λειτουργίες για την εκτέλεσή τους. Εκτελεί τις αριθμητικές και λογικές πράξεις που καθορίζονται από τις εντολές και παράγει τις διάφορες διευθύνσεις. Συνδέεται με την εσωτερική μνήμη και όλες τις μονάδες εισόδου/εξόδου μεταφέροντας δεδομένα από τη μία μονάδα στην άλλη. Παράγει και στέλνει σήματα χρονισμού και ελέγχου στα επιμέρους κυκλώματα του μικροϋπολογιστή. Ο μικροεπεξεργαστής αποτελείται από τις παρακάτω τρείς ομάδες κυκλωμάτων : Κυκλώματα χρονισμού και ελέγχου Κυκλώματα αριθμητικής/λογικής μονάδας. Κυκλώματα καταχωρητών. 13

14 4 η ΕΝΟΤΗΤΑ : ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Γλώσσα Assembly Μέθοδοι διευθυνσιοδότησης Συμβολική γλώσσα ( Assembly language ) Ο προγραμματισμός σε γλώσσα μηχανής είναι το χαμηλότερο επίπεδο προγραμματισμού. Μερικές δυσκολίες στην επικοινωνία του προγραμματιστή με τον υπολογιστή μπορούν να ξεπεραστούν με τη χρήση της γλώσσας της αμέσως επόμενης στάθμης, που λέγεται συμβολική γλώσσα ή γλώσσα Assembly. Εδώ αντί για δυαδικούς ή δεκαεξαδικούς κωδικούς χρησιμοποιούμε μνημονικά, που μπορούν να απομνημονευθούν εύκολα και που εκτός από ορισμένες εξαιρέσεις είναι εύκολο να πει κανείς τη λειτουργία που κάθε μνημονικό παριστάνει, γιατί το όνομα του μνημονικού παραπέμπει στη λειτουργία που καλείται να κάνει. Κάθε κατασκευαστής μικροεπεξεργαστών δίνει μαζί με τον μικροεπεξεργαστή και μία λίστα από μνημονικά, που είναι διαφορετικά για κάθε τύπο μικροεπεξεργαστή. Κάθε εντολή γλώσσας Assembly αποτελείται από δύο κύρια μέρη : Τον κωδικό εντολής, που είναι μνημονικό και δείχνει τη λειτουργία που καλείται να κάνει ο μικροεπεξεργαστής, καθώς επίσης τη μέθοδο διευθυνσιοδότησης που χρησιμοποιείται στη συγκεκριμένη εντολή. Τον τελεστέο, που δίνει άμεσα ή έμμεσα τα δεδομένα πάνω στα οποία θα γίνει η συγκεκριμένη λειτουργία. Μία εντολή πολλές φορές συνοδεύεται και από μία ετικέτα που προηγείται της εντολής καθώς επίσης και από σχόλια που έπονται της εντολής και εξηγούν την λειτουργία της. Έτσι μία εντολή έχει την παρακάτω μορφή : LABEL OPCODE OPERAND COMMENTS (Ετικέτα) (Κωδικός εντολής) (Τελεστέος) (Σχόλια) LOOP LDA #$50 Φόρτωσε στον Α τον Αριθμό 50 Ένα πρόγραμμα σε συμβολική γλώσσα λέγεται και πρωτογενές πρόγραμμα. Παρακάτω φαίνεται ένα πρωτογενές πρόγραμμα σε συμβολική γλώσσα : 14

15 Δ/νση μνήμης Μνημονικό εντολής Σχόλια $0100 LDA $40 Φόρτωσε τον Α με το [$40] $0102 ADC $41 Πρόσθεσε το [$41] $0104 STA $42 Αποθήκευσε το αποτέλεσμα στην $42 Κάθε γραμμή αυτού του προγράμματος αποτελεί μία πλήρη εντολή. Κάθε εντολή μπορεί να αποτελείται από κωδικούς ενός, δύο ή τριών Bytes. Η στήλη Δ/νση μνήμης δίνει μόνο τη διεύθυνση που βρίσκεται το byte του κωδικού εντολής. Για παράδειγμα, ο κωδικός της εντολής LDA είναι αποθηκευμένος στη διεύθυνση $0100 και ο τελεστέος στη διεύθυνση $0101. Ο κωδικός της εντολής ADC θα βρίσκεται στη θέση διεύθυνσης $0102 κ.ο.κ. Η δεύτερη στήλη δίνει τα μνημονικά και τις διευθύνσεις των τελεστέων. Το σύμβολο $ σημαίνει ότι η διεύθυνση δίνεται σε δεκαεξαδική μορφή. Έτσι το μνημονικό LDA $40 σημαίνει στη συμβολική γλώσσα «φόρτωσε το συσσωρευτή με τα περιεχόμενα της δεκαεξαδικής διεύθυνσης $40». Η στήλη των σχολίων εξηγεί το τι κάνει κάθε εντολή ή ομάδες εντολών του προγράμματος. Για να εκτελεστεί ένα πρόγραμμα γραμμένο σε συμβολική γλώσσα θα πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε γλώσσα μηχανής. Αυτό γίνεται μέσα από ένα πρόγραμμα που λέγεται συμβολομεταφραστής ( Assembler ) και είναι αποθηκευμένο κάπου στη μνήμη είτε σε ROM είτε σε RAM ή ακόμα και σε εύκαμπτο ή σκληρό δίσκο. Το μέγεθος του προγράμματος αυτού μπορεί να είναι από 2 μέχρι 16 ΚΒ, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του και τις ικανότητές του. Όταν ο χρήστης δεν διαθέτει τέτοιο πρόγραμμα, τότε η δουλειά της μετατροπής από συμβολική γλώσσα σε γλώσσα μηχανής, γίνεται από τον χρήστη με την βοήθεια κάποιου πίνακα που δίνει τους δεκαεξαδικούς κώδικες που αντιστοιχούν στα διάφορα μνημονικά. Οι μικροϋπολογιστές συνήθως χρησιμοποιούν ένα μίνισυμβολομεταφρστή που κάνει ουσιαστικά τη δουλειά της μετατροπής που θα έκανε ο χρήστης με το χέρι. Η διαδικασία συμβολομετάφρασης που αναφέρεται σε ένα miniassembler είναι η παρακάτω : 15

16 Το πρόγραμμα miniassembler φορτώνεται στην εσωτερική RAM του μικροϋπολογιστή. Ο προγραμματιστής φορτώνει το πρωτογενές πρόγραμμα, που είναι γραμμένο σε συμβολική γλώσσα στη RAM του μικροϋπολογιστή, είτε μέσα από το πληκτρολόγιο είτε μέσα από κάποια εξωτερική μνήμη. Ο μικροϋπολογιστής εντέλλεται να εκτελέσει το πρόγραμμα miniassembler που μετατρέπει το πρωτογενές πρόγραμμα σε καταληκτικό πρόγραμμα και το τοποθετεί στη RAM. Το πρόγραμμα είναι πλέον έτοιμο να εκτελεστεί. Αν και η συμβολική γλώσσα είναι πολύ ευκολότερη από τη γλώσσα μηχανής, έχει πάλι το μειονέκτημα ότι ο προγραμματιστής πρέπει να ξέρει την εσωτερική δομή του μικροεπεξεργαστή και τον πλήρη κατάλογο των μνημονικών. Επιπλέον ο προγραμματιστής πρέπει να γράφει μία εντολή για κάθε βήμα που πρέπει να εκτελέσει ο υπολογιστής, πράγμα που δημιουργεί πολλά προβλήματα όταν πρόκειται για μεγάλα και πολύπλοκα προγράμματα. Με λίγα λόγια η ανάπτυξη ενός προγράμματος σε γλώσσα μηχανής απαιτεί καλή γνώση της αρχιτεκτονικής του μικροεπεξεργαστή και σημαντική εμπειρία. Ο Assembler διαθέτει επίσης και κάποιες εντολές που είναι μη εκτελέσιμες και λέγονται ψευδοεντολές. Οι εντολές αυτές είναι καθαρά βοηθητικές και πληροφοριακές και αφορούν στο έργο της μετάφρασης του προγράμματος σε γλώσσα μηχανής. ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΙΕΥΘΥΝΣΙΟΔΟΤΗΣΗΣ Οι εντολές που λένε στον μικροεπεξεργαστή τι να κάνει συνήθως αποτελούνται από δύο ή τρία bytes. Το πρώτο byte λέγεται κωδικός εντολής και καθορίζει το είδος της λειτουργίας που πρόκειται να γίνει και είναι η μικρότερη απαίτηση μιας εντολής. Για τις περισσότερες εντολές ο μικροεπεξεργαστής χρειάζεται περισσότερη πληροφορία από αυτή που δίνεται από τον κωδικό εντολής. Αυτό γίνεται με το να προστεθούν ένα ή περισσότερα bytes δεδομένων που είναι γνωστά ως τελεστέος. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο δίνεται η διεύθυνση των δεδομένων μιας εντολής και ονομάζονται μέθοδοι διευθυνσιοδότησης. Παρακάτω παρουσιάζονται οι πιο κοινές μέθοδοι διευθυνσιοδότησης. 16

17 Απόλυτη διευθυνσιοδότηση. Σ αυτή τη μέθοδο η διεύθυνση που δίνει ο τελεστέος αποτελείται από δύο bytes και ακολουθεί τον κωδικό της εντολής, όπως στο παράδειγμα : LDA $3124 Διευθυνσιοδότηση μηδενικής σελίδας. Σ αυτή τη μέθοδο η εντολή αποτελείται από δύο bytes, επειδή ο τελεστέος αποτελείται από ένα μόνο byte, όπως στο παράδειγμα : LDA $50 5 η ΕΝΟΤΗΤΑ : Άμεση διευθυνσιοδότηση. Στη μέθοδο αυτή ο τελεστέος είναι τα ίδια τα δεδομένα, όπως στο παράδειγμα : LDA #$24 Συνεπαγόμενη διευθυνσιοδότηση. Διευθυνσιοδότηση Συσσωρευτή. Σχετική διευθυνσιοδότηση. Διευθυνσιοδότηση με δείκτη. Έμμεση διευθυνσιοδότηση. Έμμεση διευθυνσιοδότηση με δείκτη. 17

18 6 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Προγραμματισμός σε συμβολική γλώσσα Στο κεφάλαιο αυτό θα γίνει μια προσπάθεια εισαγωγής στον προγραμματισμό σε γλώσσα Assembly. Ο μικροεπεξεργαστής που θα χρησιμοποιηθεί είναι ο 6502 της MOSTEK. Ο μικροεπεξεργαστής αυτός έχει ένα κατάλογο από 56 διαφορετικούς τύπους εντολών, που φαίνονται παρακάτω. Οι εντολές αυτές όταν συνδυάζονται με τις διάφορες μεθόδους διευθυνσιοδότησης δημιουργούν 151 εκτελεστέες εντολές. Η λειτουργία κάθε εντολής εξηγείται πιο κάτω. Ο 6502 είναι ένας μικροεπεξεργαστής οκτώ ψηφίων ( 8 bits ), δηλαδή η βασική μονάδα πληροφορίας του είναι το byte. Έτσι όλη η πληροφορία μεταφέρεται από και προς τη μνήμη και τις μονάδες Ι/Ο σε bytes. Για να γίνει μεταφορά περισσοτέρων από 8 ψηφίων χρειάζονται επί πλέον λειτουργίες μεταφοράς. Όλη η μεταφορά πληροφορίας μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και των εξωτερικών συσκευών γίνεται δια μέσου του διαδρόμου δεδομένων που αποτελείται από οκτώ γραμμές. Ο διάδρομος αυτός είναι δύο κατευθύνσεων και έτσι χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων από και προς τον μικροεπεξεργαστή. Ο 6502 όσον αφορά στην ανάγνωση και στην εγγραφή δεν ξεχωρίζει την μνήμη από τους καταχωρητές των περιφερειακών. Έτσι κάθε καταχωρητής περιφερειακής συσκευής έχει μία μοναδική διεύθυνση στην οποία όταν ο μικροεπεξεργαστής χρειάζεται να κάνει εγγραφή εκτελεί μια λειτουργία αποθήκευσης και από την οποία όταν χρειάζεται να κάνει ανάγνωση εκτελεί μία λειτουργία φόρτωσης. Ο 6502 στέλνει τις διευθύνσεις σε όλες τις περιφερειακές συσκευές και τη μνήμη πάνω σε ένα διάδρομο δεκαέξι γραμμών που λέγεται διάδρομος διευθύνσεων και είναι μονής κατεύθυνσης από τον μικροεπεξεργαστή προς τα περιφερειακά και τη μνήμη. Με τις δεκαέξι γραμμές διευθύνσεων ο 6502 σχηματίζει 2 16 = διευθύνσεις μνήμης που αποτελεί και την μέγιστη μνήμη που μπορεί να προσπελάσει. Οι τύποι εντολών και οι τεχνικές προγραμματισμού που χρησιμοποιούνται για τον μικροεπεξεργαστή 6502 είναι παρόμοιοι με εκείνους που χρησιμοποιούνται από όλους τους άλλους μικροεπεξεργαστές. Επομένως από τη στιγμή που κάποιος μάθει να προγραμματίζει τον 6502 μπορεί εύκολα να προγραμματίσει και τους άλλους μικροεπεξεργαστές. 18

19 OI ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΤΟΥ 6502 Ο μικροεπεξεργαστής 6502 περιέχει τους παρακάτω καταχωρητές : Μετρητής προγράμματος PC Καταχωρητής κατάστασης SR Συσσωρευτής Α Καταχωρητής Χ Καταχωρητής Υ Δείκτης σωρού SP 1. Μετρητής προγράμματος ( Program Counter PC ) Είναι ένας καταχωρητής των 16 ψηφίων που κρατάει τη διεύθυνση της επόμενης προς εκτέλεση εντολής. Κάθε φορά που ο επεξεργαστής χρησιμοποιεί αυτόν τον καταχωρητή το περιεχόμενό του αυξάνει κατά μία μονάδα. Επομένως ο επεξεργαστής εκτελεί τις εντολές ακολουθιακά εκτός αν υπάρχει εντολή διακλάδωσης, οπότε ο μετρητής προγράμματος παίρνει μία καθορισμένη νέα τιμή. 2. Καταχωρητής κατάστασης ( Status Register SR ) Είναι ένας καταχωρητής των 8 ψηφίων, ο οποίος αντικατοπτρίζει την παρούσα κατάσταση του επεξεργαστή. Τα διάφορα ψηφία του ονομάζονται σημαίες ή δείκτες και έχουν ως εξής : N V * B D I Z C * * * * * * * * 19

20 Ο δείκτης κρατουμένου ( C ) γίνεται 1 όταν το άθροισμα της δυαδικής πρόσθεσης υπερβαίνει τον δεκαδικό αριθμό 255 ( δεκαεξαδικό $FF ) ή το άθροισμα της πρόσθεσης δεκαδικών αριθμών υπερβαίνει τον δεκαδικό αριθμό 99. Αν δεν ισχύει καμία από τις παραπάνω συνθήκες τότε ο δείκτης κρατουμένου γίνεται 0. Ο δείκτης Ζ γίνεται 1 αν το άθροισμα είναι 0, διαφορετικά γίνεται 0. Ο δείκτης Ν γίνεται 1 αν το περισσότερο σημαντικό ψηφίο του αποτελέσματος είναι 1, διαφορετικά γίνεται 0. Ο δείκτης V γίνεται 1 όταν προστίθενται δύο ομόσημοι αριθμοί και το αποτέλεσμα υπερβαίνει τον δεκαδικό αριθμό +127 ή 127, οπότε έχει σαν αποτέλεσμα την μεταβολή του ψηφίου 7 του συσσωρευτή. Σε κάθε άλλη περίπτωση ο δείκτης V παίρνει την τιμή 0. Πρέπει να σημειωθεί ότι στον καταχωρητή κατάστασης τα διάφορα ψηφία μόνο ξεχωριστά έχουν σημασία. Αν χρειασθεί λοιπόν να παρατηρηθούν ή να αλλαχθούν αυτά τα ψηφία, θα πρέπει να μετατραπεί ο δεκαεξαδικός αριθμός που αντιπροσωπεύει αυτόν τον καταχωρητή σε δυαδικό, και για ευκολία να χρησιμοποιηθεί ο πιο πάνω πίνακας. 3. Συσσωρευτής ( Accumulator ) Είναι ένας καταχωρητής 8 ψηφίων και αποτελεί το κέντρο των λειτουργιών του μικροεπεξεργαστή. Παίρνει μέρος σε όλες τις αριθμητικές πράξεις και σχεδόν σε όλες τις λογικές λειτουργίες. Το αποτέλεσμα των αριθμητικών πράξεων και των λογικών λειτουργιών παραμένει μέσα στον συσσωρευτή. 4. Καταχωρητές Χ και Υ Είναι δύο καταχωρητές οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν μετρητές ή δείκτες. 5. Δείκτης Σωρού ( Stack Pointer SP ) Είναι ένας καταχωρητής των 16 ψηφίων, του οποίου τα οκτώ περισσότερο σημαντικά ψηφία είναι πάντα ο δυαδικός αριθμός και ο οποίος περιέχει την διεύθυνση του σωρού στην σελίδα 1 της μνήμης. 20

21 7 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΝΤΟΛΕΣ ΤΟΥ ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗ 6502 ΕΝΤΟΛΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΤΟΥ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Αυτές οι εντολές καθαρίζουν ή τοποθετούν κάποιους από τους δείκτες του καταχωρητή κατάστασης. Οι εντολές αυτές είναι οι εξής : CLC, SEC, CLD, SED, CLI, SEI, CLV. Όλες αυτές οι εντολές δεν χρειάζονται τελεστέο γιατί χρησιμοποιούν συνεπαγόμενη διευθυνσιοδότηση. ΕΝΤΟΛΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Οι εντολές αυτές μεταφέρουν δεδομένα μεταξύ των καταχωρητών του μικροεπεξεργαστή ή μεταξύ των καταχωρητών και της μνήμης ή μεταξύ των καταχωρητών και του σωρού ή ακόμη και μεταξύ των καταχωρητών και των συσκευών εισόδου/εξόδου. Οι εντολές αυτές είναι οι εξής : LDA, LDX, LDY, STA, STX, STY, TAX, TAY, TXA, TYA, TSX, TXS, PHA, PHP, PLA, PLP. Μεταφορές μεταξύ μνήμης και καταχωρητών. Η διαδικασία της μεταφοράς πληροφοριών από έναν καταχωρητή του μικροεπεξεργαστή 6502 στη μνήμη καλείται αποθήκευση των πληροφοριών και πραγματοποιείται με τις εντολές STA, STX και STY. Για παράδειγμα η εντολή STA $42 αποθηκεύει τα δεδομένα του συσσωρευτή ή στη θέση μνήμης $42. Η λειτουργία φόρτωσης γίνεται με τις εντολές LDA, LDX και LDY, οι οποίες διαβάζουν μια ψηφιολέξη από τη μνήμη και την μεταφέρουν στον συσσωρευτή, τον καταχωρητή Χ και τον καταχωρητή Υ αντίστοιχα. 21

22 Η λειτουργία της φόρτωσης και της αποθήκευσης είναι ουσιαστικά λειτουργία αντιγραφής. Δηλαδή κατά την εκτέλεση μιας εντολής φόρτωσης το περιεχόμενο κάποιας θέσης μνήμης μεταφέρεται ( αντιγράφεται ) σε κάποιο καταχωρητή με αποτέλεσμα να χαθεί το προηγούμενο περιεχόμενό του. Το αρχικό όμως περιεχόμενο της μνήμης παραμένει όπως ήταν. Έτσι μετά από την εκτέλεση της εντολής ο καταχωρητής και η θέση μνήμης έχουν το ίδιο περιεχόμενο. Μετά από την εκτέλεση μιας εντολής αποθήκευσης το περιεχόμενο ενός καταχωρητή μεταφέρεται ( αντιγράφεται ) σε κάποια θέση μνήμης με αποτέλεσμα να χαθεί το προηγούμενο περιεχόμενό της. Παραμένει όμως το αρχικό περιεχόμενο του καταχωρητή. Μετά από την εκτέλεση της εντολής ο καταχωρητής και η θέση μνήμης έχουν το ίδιο ακριβώς περιεχόμενο. Μεταφορά από καταχωρητή σε καταχωρητή. Αυτές οι εντολές που είναι οι TAX, TAY, TXA, TYA, TSX και TSY μεταφέρουν δεδομένα από τον έναν καταχωρητή στον άλλον μεταξύ των εσωτερικών καταχωρητών του μικροεπεξεργαστή. Είναι εντολές ενός byte που χρησιμοποιούν συνεπαγόμενη διαυθυνσιοδότηση και συνεπώς δεν χρειάζονται τελεστέο. 22

23 8 η ΕΝΟΤΗΤΑ Μεταφορές προς και από τον σωρό Αυτές οι εντολές είναι οι PHA, PLΡ, PHΑ και PLP και μεταφέρουν δεδομένα προς και από το σωρό. Οι δύο πρώτες εντολές σπρώχνουν τα δεδομένα που βρίσκονται μέσα στον συσσωρευτή και τον καταχωρητή κατάστασης αντίστοιχα προς τον σωρό και παράλληλα μειώνουν τα περιεχόμενα του δείκτη σωρού κατά ένα, έτσι που αυτός να δείχνει την αμέσως χαμηλότερη θέση στο σωρό. Οι άλλες δύο εντολές μεταφέρουν δεδομένα από το σωρό προς τον συσσωρευτή και τον καταχωρητή κατάστασης αντίστοιχα, ενώ παράλληλα αυξάνουν το περιεχόμενο του δείκτη σωρού, έτσι που αυτός να δείχνει την αμέσως υψηλότερη θέση στον σωρό. Η μεταφορά των περιεχομένων των καταχωρητών Χ και Υ από και προς τον σωρό γίνεται δια μέσου του συσσωρευτή. ΕΝΤΟΛΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Η κατηγορία αυτή των εντολών περιλαμβάνει : Τις αριθμητικές εντολές ADC και SBC Τις λογικές εντολές AND, ORA και EOR Τις εντολές ολίσθησης και περιστροφής ASL, LSR, ROR και ROL Τις εντολές αύξησης και μείωσης INX, INY, DEX, DEY, INC και DEC Τις εντολές σύγκρισης CMP, CPΧ και CPY Οι περισσότερες λειτουργίες επεξεργασίας γίνινται στο συσσωρευτή του

24 Αριθμητικές εντολές Ο μικροεπεξεργαστής 6502 έχει εντολές πρόσθεσης και αφαίρεσης για δυαδικά κωδικοποιημένους αριθμούς και για δυαδικά κωδικοποιημένους δεκαδικούς αριθμούς. Όλες οι εντολές πρόσθεσης και αφαίρεσης αφορούν σε δύο αριθμούς και προϋποθέτουν ότι ο ένας από τους αριθμούς βρίσκεται στο συσσωρευτή και ο άλλος σε μία θέση μνήμης, εκτός αν χρησιμοποιείται η μέθοδος άμεσης διευθυνσιοδότησης. Το αποτέλεσμα αποθηκεύεται στο συσσωρευτή. Τρία είναι τα απαραίτητα βήματα του μικροεπεξεργαστή προκειμένου να εκτελέσει αριθμητικές εντολές. Κάθε ένα από τα βήματα αυτά αντιστοιχεί σε μία διαφορετική εντολή του Φόρτωσε στον συσσωρευτή τον έναν αριθμό. Πραγματοποίησε τη λειτουργία στο συσσωρευτή μεταξύ των περιεχομένων του συσσωρευτή του άλλου αριθμού. Αποθήκευσε το αποτέλεσμα από το συσσωρευτή στη μνήμη. Επομένως ο 6502 λειτουργεί σαν ένας απλός υπολογιστής τσέπης στον οποίο εισάγεται ο ένας αριθμός, εκτελείται η πράξη μρ τον άλλο αριθμό και αποθηκεύεται το αποτέλεσμα για μελλοντική χρήση. Πρέπει να σημειωθεί ότι όλες οι αριθμητικές λειτουργίες γίνονται με δύο αριθμούς οκτώ ψηφίων κάθε φορά. Πράξεις οι οποίες περιλαμβάνουν περισσότερους ή μεγαλύτερους αριθμούς απαιτούν μία σειρά εντολών και λέγονται πράξεις πολλαπλής ακρίβειας. Στην περίπτωση αυτή ο δείκτης κρατουμένου C χρησιμοποιείται για την μεταφορά του κρατουμένου. 24

25 9 η ΕΝΟΤΗΤΑ Μη προσημασμένη, προσημασμένη αριθμητική απλής και πολλαπλής ακρίβειας Προτού γίνει οποιαδήποτε αναφορά στον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούνται οι αριθμητικές εντολές για να γραφούν υπορουτίνες αριθμητικών πράξεων, κρίνεται σκόπιμο να διευκρινιστεί η σημασία της μη προσημασμένης και της προσημασμένης αριθμητικής καθώς επίσης και της αριθμητικής απλής και πολλαπλής ακρίβειας. Στην μη προσημασμένη αριθμητική ένα byte παίρνει τιμές από το 0 μέχρι το 255. Στην προσημασμένη αριθμητική το περισσότερο σημαντικό ψηφίο του byte παριστάνει το πρόσημο του αριθμού. Έτσι όταν το ψηφίο αυτό είναι 0 ο αριθμός είναι θετικός, ενώ όταν το ψηφίο αυτό είναι 1 ο αριθμός είναι αρνητικός και ένα byte μπορεί να πάρει τιμές από 1 μέχρι 128 μέχρι Για τον υπολογιστή όμως όλοι οι αριθμοί θεωρούνται θετικοί και οι πράξεις γίνονται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, ανεξάρτητα από το αν πρόκειται να γίνει προσημασμένη ή μη προσημασμένη αριθμητική. Αυτός που καθορίζει το αν πρόκειται για πράξη προσημασμένων ή μη προσημασμένων αριθμών είναι ο χρήστης, ο οποίος αν ερμηνεύσει τα δεδομένα σαν προσημασμένους αριθμούς πρέπει να ερμηνεύσει και το αποτέλεσμα σαν προσημασμένο αριθμό, ενώ αν ερμηνεύσει τα δεδομένα σαν μη προσημασμένους αριθμούς τότε θα ερμηνεύσει και το αποτέλεσμα σαν μη προσημασμένο αριθμό. Όταν ο μικροϋπολογιστής εκτελεί μία αριθμητική πράξη, ανάλογα με το αποτέλεσμα επηρεάζονται μεταξύ άλλων και οι δείκτες κρατουμένου C και υπερχείλισης V. Αν πρόκειται για μη προσημασμένη αριθμητική, την υπερχείλιση την δείχνει ο δείκτης κρατουμένου C, αν όμως πρόκειται για προσημασμένη αριθμητική την υπερχείλιση την δείχνει ο δείκτης υπερχείλισης V. Σε κάθε περίπτωση οι αρνητικοί αριθμοί παριστάνονται με τη μορφή του συμπληρώματος ως προς 2. 25

26 Υπορουτίνες πρόσθεσης και αφαίρεσης ΠΡΟΣΘΕΣΗ Οι περισσότεροι μικροεπεξεργαστές έχουν δύο εντολές πρόσθεσης, μία που απλά προσθέτει τους τελεστέους και μία άλλη που περιλαμβάνει και το κρατούμενο στην πρόσθεση. Η πρώτη εντολή χρησιμεύει για να προσθέτει τα χαμηλής τάξης bytes, για αριθμούς με περισσότερα του ενός bytes. Η δεύτερη εντολή χρησιμοποιείται για την πρόσθεση των bytes υψηλής τάξης. Οι σχεδιαστές του 6502 αντιλήφθηκαν ότι, εφόσον οι περισσότερες προσθέσεις αφορούν αριθμούς με περισσότερα του ενός bytes, θα μπορούσαν να εξοικονομήσουν πολύτιμο χώρο κωδικοποίησης στον μικροεπεξεργαστή τους, απαλείφοντας την εντολή πρόσθεσης χωρίς κρατούμενο. Σαν αποτέλεσμα ο μικροεπεξεργαστής έχει μόνο μία εντολή πρόσθεσης. Η εντολή αυτή είναι η ADC ( ADd to accumulator with Carry ). Δηλαδή η εντολή αυτή προσθέτει στον συσσωρευτή και το κρατούμενο, όπου το κρατούμενο είναι η τιμή του δείκτη κρατουμένου στον καταχωρητή καταστάσεων. Η εκτέλεση της εντολής ADC επηρεάζει την τιμή των δεικτών Ζ, Ν, C και V του καταχωρητή κατάστασης. Ο δείκτης κρατουμένου ( C ) πα ιρνει την τιμή 1 αν το αποτέλεσμα της πρόσθεσης υπερβαίνει τον αριθμό 255 ($FF) ή το άθροισμα της πρόσθεσης δεκαδικών αριθμών υπερβαίνει τον αριθμό 99. Αν τίποτα από τα παραπάνω δεν ισχύει, τότε ο δείκτης κρατουμένου γίνεται 0. Ο δείκτης Ζ παίρνει την τιμή 1 αν το άθροισμα είναι 0. Διαφορετικά παίρνει την τιμή 0. Ο δείκτης Ν παίρνει την τιμή 1 αν το περισσότερο σημαντικό ψηφίο του αποτελέσματος είναι 1. Διαφορετικά παίρνει την τιμή 0. Ο δείκτης V παίρνει την τιμή 1 όταν προστίθενται δύο ομόσημοι αριθμοί και το αποτέλεσμα υπερβαίνει το +127 ή το 128. Διαφορετικά γίνεται 0. 26

27 Για να προσθέσουμε αριθμούς οι οποίοι υπερβαίνουν το 255, είναι απαραίτητο να τους συμβολίσουμε με αριθμούς περισσοτέρων από ένα byte. Έτσι με δύο bytes είναι δυνατόν να συμβολίσουμε αριθμούς των οποίων η τιμή ξεκινά από το 0 και φτάνει μέχρι τον αριθμό = Για να γίνει η πρόσθεση δύο αριθμών 16 ψηφίων, πρόσθεση διπλής ακρίβειας, ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία. Καθαρίζεται ο δείκτης κρατουμένου. Μεταφέρεται και φορτώνεται στο συσσωρευτή το λιγότερο σημαντικό byte του ενός από τους δύο αριθμούς. Προστίθεται στο συσσωρευτή το λιγότερο σημαντικό byte του δεύτερου αριθμού, χρησιμοποιώντας την εντολή ADC. Το αποτέλεσμα της πρόσθεσης αποθηκεύεται στη θέση μνήμης του λιγότερου σημαντικού byte του αποτελέσματος με την εντολή STA. Το κρατούμενο τώρα συμβολίζει τη μεταφορά κρατουμένου από το λιγότερο σημαντικό byte στο περισσότερο σημαντικό. Μεταφέρεται και φορτώνεται στο συσσωρευτή το περισσότερο σημαντικό byte του πρώτου αριθμού. Προστίθεται στον συσσωρευτή το περισσότερο σημαντικό byte του δεύτερου αριθμού μαζί με το κρατούμενο. Το αποτέλεσμα αποθηκεύεται στη θέση μνήμης του περισσότερου σημαντικού byte του αποτελέσματος. Έτσι δια μέσου της χρήσης του κρατουμένου επιτρέπεται η πραγματοποίηση αριθμητικών πράξεων πολλαπλής ακρίβειας. Για να γίνει πρόσθεση πολλαπλής ακρίβειας απλώς καθαρίζεται ο δείκτης κρατουμένου πριν προστεθούν τα λιγότερο σημαντικά bytes και κατόπιν εκτελείται μία σειρά από εντολές LDA, ADC και STA για κάθε byte που προστίθεται. 27

28 ΑΦΑΙΡΕΣΗ Οι περισσότεροι μικροεπεξεργαστές έχουν δύο εντολές αφαίρεσης, μια που απλά αφαιρεί μόνο τους τελεστέους και μια άλλη που περιλαμβάνει στην αφαίρεση και το δανεικό. Η πρώτη εντολή χρησιμοποιείται για την αφαίρεση αριθμών ενός byte ή για την αφαίρεση των χαμηλήε τάξης bytes δύο αριθμών, οι οποίοι αποτελούνται από περισσότερα του ενός bytes. Η δεύτερη εντολή χρησιμοποιείται για να αφαιρεί τα υψηλής τάξης bytes δύο αριθμών, οι οποίοι αποτελούνται από περισσότερα του ενός bytes. Για τους ίδιους λόγους που αναφέρθηκαν και στην περίπτωση της πρόσθεσης, ο 6502 έχει μόνο μία εντολή αφαίρεσης. Αυτή σημαίνει : αφαίρεσε από τον συσσωρευτή με κρατούμενο ( SuBtract from accumulator with Carry SBC ), στην οποία το κρατούμενο δίνεται από τον δείκτη κρατουμένου του καταχωρητή κατάστασης. Με το κρατούμενο πάντα περιλαμβανόμενο στην αφαίρεση, πρέπει να τηρείται ο παρακάτω κανόνας : Πριν από μία λειτουργία αφαίρεσης ο δείκτης κρατουμένου πρέπει να πάρει την τιμή 1 ή να υπολογισθεί μέσα στην αφαίρεση. Η εντολή που δίνει την τιμή 1 στον δείκτη κρατουμένου είναι η SEC. Γιατί όμως να τεθεί ο δείκτης κρατουμένου στη λογική κατάσταση 1, αφού περιλαμβάνεται στην αφαίρεση ; Η απάντηση δίνεται με την πραγματοποίηση της εντολής, στην οποία φαίνεται ότι το συμπλήρωμα του κρατουμένου και όχι το ίδιο το κρατούμενο περιλαμβάνεται στην αφαίρεση. 28

29 Η εκτέλεση της εντολής SBC επηρεάζει τους δείκτες Ζ, Ν, C και V του καταχωρητή κατάστασης. SR. Ο δείκτης κρατουμένου C παίρνει την τιμή 1 αν το αποτέλεσμα της αφαίρεσης είναι μεγαλύτερο ή ίσο με το μηδέν. Διαφορετικά γίνεται 0 αν το αποτέλεσμα είναι αρνητικό. Ο δείκτης Ζ παίρνει την τιμή 1 αν το αποτέλεσμα είναι 0. Διαφορετικά παίρνει την τιμή 0. Σημειώστε ότι αν οι δείκτες C και Ζ είναι συγχρόνως 1, τότε το αποτέλεσμα είναι 0. Αν ο δείκτης C είναι 1 και ο Ζ είναι 0, τότε το αποτέλεσμα είναι θετικό. Ο δείκτης Ν παίρνει την τιμή 1 αν το περισσότερο σημαντικό ψηφίο του αποτελέσματος είναι 1. Διαφορετικά παίρνει την τιμή 0. Αν αφαιρούνται προσημασμένοι αριθμοί, ο δείκτης Ν έχει την τιμή 1, αν το αποτέλεσμα είναι αρνητικό και την τιμή 0 αν είναι θετικό. Ο δείκτης V παίρνει την τιμή 1 όταν η αφαίρεση δύο αριθμών δίνει αποτέλεσμα εκτός της περιοχής 128 έως +127, οπότε αλλάζει το περισσότερο σημαντικό ψηφίο του συσσωρευτή. Διαφορετικά γίνεται 0. 29

30 ΛΟΓΙΚΕΣ ΕΝΤΟΛΕΣ Αυτή η ομάδα εντολών παίρνει τα περιεχόμενα του συσσωρευτή και έναν τελεστέο από τη μνήμη, εκτελεί πάνω τους την εντεταλμένη λογική λειτουργία και αποθηκεύει το αποτέλεσμα στο συσσωρευτή. Πολλές φορές χρειάζεται ο χρήστης να μπορεί να κάνει κάποιες λειτουργίες όχι πάνω στο σύνολο των ψηφίων αλλά πάνω σε συγκεκριμένα ψηφία χωρίς να επηρεάσει τα υπόλοιπα. Αυτές οι λειτουργίες μπορούν να γίνουν με τη βοήθεια των λογικών εντολών AND, OR και EOR.Και οι τρείς αυτές εντολές καταλαμβάνουν δύο bytes στη μνήμη, αν έχουν διευθυνσιοδότηση μηδενικής σελίδας, και τρία bytes για απόλυτη διευθυνσιοδότηση. Όλες αυτές οι λογικές εντολές επηρεάζουν τους δείκτες Ν και Ζ του καταχωρητή κατάστασης. ΕΝΤΟΛΗ ΛΟΓΙΚΟΥ AND Η πιο κοινή χρήση μιας εντολής AND είναι να καθαρίζει επιλεκτικά ψηφία μιας ψηφιολέξης χωρίς να επηρεάζει τα υπόλοιπα. Αυτό γίνεται με το να κάνει λογική πράξη AND μεταξύ των ψηφίων της υπό επεξεργασία ψηφιολέξης και μιας άλλης ψηφιολέξης που ονομάζεται μάσκα και επιλέγεται από τον χρήστη. Σε αυτή την μάσκα όλα τα ψηφία που πρέπει να παραμείνουν αμετάβλητα έχουν λογικό 1, ενώ τα ψηφία που χρειάζεται να καθαρισθούν έχουν λογικό 0. ΕΝΤΟΛΗ ΛΟΓΙΚΟΥ OR Η εντολή OR που είναι η εντολή ORA, χρησιμοποιείται για να κάνει 1 επιλεκτικά τα ψηφία μιας ψηφιολέξης δεδομένων χωρίς να επηρεάζει τα υπόλοιπα. Αυτό γίνεται με τη χρήση μιας ψηφιολέξης μάσκας, της οποίας είναι 1 μόνο τα ψηφία που αντιστοιχούν στα ψηφία της ψηφιολέξης δεδομένων που πρόκειται να γίνουν 1. ΕΝΤΟΛΗ ΛΟΓΙΚΟΥ ΕΧΟR ( ΕΠΙΛΕΚΤΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΗ ) Η εντολη EOR χρησιμοποιείται συνήθως για να αντιστρέφει συγκεκριμένα ψηφία μιας ψηφιολέξης δεδομένων χωρίς να επηρεάσει τα υπόλοιπα. Η ψηφιολέξη της μάσκας έχει 1 στα ψηφία εκείνα που αντιστοιχούν στα ψηφία της ψηφιολέξης δεδομένων που πρόκειται να αντιστραφούν. 30

31 ΕΝΤΟΛΕΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΗΣ Αυτές είναι τέσσερις εντολές που ολισθαίνουν τα περιεχόμενα του συσσωρευτή ή κάποιας θέσης μνήμης προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά ή πάλι σε συνδυασμό με τον δείκτη κρατουμένου σχηματίζουν ένα βρόχο, μέσα στον οποίο περιστρέφουν τα περιεχόμενα του συσσωρευτή ή κάποιας θέσης μνήμης προς τα αριστερά ή προς τα δεξιά. Οι δείκτες που επηρεάζονται από αυτές τις εντολές είναι C, N και Ζ. Ο τελεστέος μπορεί μα είναι τα περιεχόμενα του συσσωρευτή ή τα περιεχόμενα μιας κάποιας θέσης μνήμη Οι εντολές αυτές είναι : ASL ή αριθμητική ολίσθηση προς τα αριστερά ( μετακίνηση όλων των ψηφίων του συσσωρευτή ή μιας θέσης μνήμης κατά μία θέση αριστερά και καθάρισμα του λιγότερου σημαντικού ψηφίου). LSR ή λογική ολίσθηση προς τα δεξιά ( μετακίνηση όλων των ψηφίων του συσσωρευτή ή μιας θέσης μνήμης κατά μία θέση δεξιά και καθάρισμα του περισσότερο σημαντικού ψηφίου). ROR ή περιστροφή του συσσωρευτή ή μιας θέσης μνήμης προς τα δεξιά ROL ή περιστροφή του συσσωρευτή ή μιας θέσης μνήμης προς τα αριστερά. Και για τις τέσσερις εντολές το ψηφίο του δείκτη κρατουμένου C του καταχωρητή κατάστασης ενεργεί σαν ένατο ψηφίο επέκτασης του τελεστέου. Αυτό σημαίνει ότι το κρατούμενο παίρνει την τιμή του ψηφίου, το οποίο απεικονίζεται στο τέλος του συσσωρευτή ή σε μια θέση μνήμης. Σε μια λειτουργία ολίσθησης η θέση του κενού ψηφίου στο αντίθετο τέρμα του τελεστέου επανατοποθετείται στο 0. Σε μια λειτουργία περιστροφής η θέση του κενού ψηφίου του τελεστέου παίρνει την τιμή του ψηφίου του δείκτη κρατουμένου, που είχε πριν από την περιστροφή. 31

32 10 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΝΤΟΛΕΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΚΑΙ ΜΕΙΩΣΗΣ Οι εντολές αυτές είναι έξι, από τις οποίες οι τέσσερις αναφέρονται στους καταχωρητές Χ και Υ ( ΙΝΧ, ΙΝΥ, DEX, DEY ) και προσθέτουν ή αφαιρούν το 1 από τα περιεχόμενα των καταχωρητών Χ και Υ και οι άλλες δύο ( INC, DEC ) αναφέρονται σε θέση μνήμης και προσθέτουν ή αφαιρούν το 1 από τα περιεχόμενά της. Όλες οι παραπάνω εντολές λειτουργούν κατά τον ίδιο ακριβώς τρόπο και επηρεάζουν τους δείκτες Ν και Ζ. οι δείκτες C και V δεν επηρεάζονται από αυτές τις εντολές. Οι εντολές αυτές χρησιμοποιούνται συνήθως όταν πρόκειται ένας καταχωρητής δείκτης ή μια θέση μνήμης να χρησιμοποιηθούν σαν μετρητές. ΕΝΤΟΛΕΣ ΣΥΓΚΡΙΣΗΣ Αυτή η ομάδα εντολών συγκρίνει τα περιεχόμενα κάποιας θέσης μνήμης με τα περιεχόμενα του συσσωρευτή ( CMP ) ή των καταχωρητών δεικτών ( CPX, CPY ). Κατά τη σύγκριση αφαιρούνται τα περιεχόμενα της θέσης μνήμης από το συσσωρευτή ή τους καταχωρητές δείκτες, το αποτέλεσμα της αφαίρεσης δεν αποθηκεύεται πουθενά αλλά επηρεάζονται οι δείκτες Ν, C και Ζ. 32

33 11 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΝΤΟΛΕΣ ΔΙΑΚΛΑΔΩΣΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟ ΣΥΝΘΗΚΗ ΔΙΑΚΛΑΔΩΣΗΣ Οι εντολές αυτές λέγονται και εντολές ελέγχου προγράμματος και αλλάζουν την κανονική ακολουθία εκτέλεσης των εντολών, τοποθετώντας μια νέα διεύθυνση στο μετρητή προγράμματος. Τέτοιες εντολές είναι οι JMP, BEQ, BNE, BCS, BCC, BMI, BPL, BVS, BVC. Η πρώτη από αυτές τις εντολές ( JMP ) λέγεται διακλάδωση χωρίς συνθήκη και προκαλεί τον μικροεπεξεργαστή να αφήσει την ακολουθία του προγράμματος και να διακλαδώσει σε κάποια άλλη διεύθυνση μνήμης, από όπου θα πάρει την επόμενη προς εκτέλεση εντολή. Η εντολή αυτή δεν επηρεάζεται από τους δείκτες του καταχωρητή κατάστασης και χρησιμοποιείται κάθε φορά που είναι απαραίτητο να αλλάξει η ακολουθία του προγράμματος. Χρησιμοποιεί απόλυτη ή έμμεση διευθυνσιοδότηση. Οι εντολές διακλάδωσης υπό συνθήκη χρησιμοποιούνται για να επιτρέψουν τον μικροεπεξεργαστή να αλλάξει την ακολουθία εκτέλεσης του προγράμματος και να διακλαδώσει σε κάποια άλλη θέση, όταν συμβεί κάποια συγκεκριμένη συνθήκη. Αυτή η συνθήκη αναφέρεται στην κατάσταση των δεικτών του καταχωρητή κατάστασης. Οι εντολές διακλάδωσης όμως μετατρέπουν τον 6502 σε έναν έξυπνο ελεγκτή ικανό να εκτελέσει διαφορετικές λειτουργίες, βασιζόμενος είτε σε δεδομένα εισόδου είτε σε ενδιάμεσα αποτελέσματα διαφόρων υπολογισμών. Ο παρακάτω πίνακας δίνει μια περίληψη αυτών των εντολών. 33

34 Εντολή Δείκτης που Τιμή για την οποία χρησιμοποιείται γίνεται διακλάδωση BCC Κρατουμένου 0 BCS Κρατουμένου 1 BNE Μηδενός 0 BEQ Μηδενός 1 BPL Προσήμου 0 BMI Προσήμου 1 BVC Υπερχείλισης 0 BVS Υπερχείλισης 1 Ο παρακάτω πίνακας δείχνει την κατάσταση των δεικτών Ν, Ζ, C μετά από μια εντολή σύγκρισης ( CMP, CPX, CPY ) N Z C A,X ή Υ<Μνήμη Α,Χ ή Υ=Μνήμη Α,Χ ή Υ>Μνήμη

35 12 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΝΤΟΛΕΣ ΥΠΟΡΟΥΤΙΝΩΝ Οι εντολές οι οποίες καλούν τις υπορουτίνες πρέπει να κάνουν τις παρακάτω εργασίες : Πρέπει να υπάρχει πρόβλεψη αυτόματης αποθήκευσης των περιεχομένων του μετρητή προγράμματος στο σωρό πριν από την διακλάδωση στην υπορουτίνα. Πρέπει να προκαλούν τον μικροεπεξεργαστή να αρχίσει την εκτέλεση της υπορουτίνας. Πρέπει να μπορούν να ανακαλούν από το σωρό τα περιεχόμενα του μετρητή προγράμματος και να συνεχίσουν το κυρίως πρόγραμμα από το σημείο που σταμάτησε πριν από την κλήση της υπορουτίνας. Αυτές οι λειτουργίες γίνονται στον 6502 από τις εντολές JSR ( Jump to SubRoutine ) και RTS ( ReTurn from Subroutine ). H εντολή JSR κάνει τις δύο πρώτες εργασίες. Η διεύθυνση επιστροφής αποθηκεύεται στο σωρό και γίνεται η εκκίνηση εκτέλεσης της υπορουτίνας. Την τρίτη εργασία την κάνει η εντολή RTS. Στην περίπτωση διακοπής από εξωτερική συσκευή, οι δύο πρώτες εργασίες γίνονται αυτόματα με τον ίδιο τρόπο όπως και με την εντολή JSR και η τρίτη εργασία γίνεται με την εντολή RTI ( ReTurn from Interrupt ) που είναι απαραίτητα η τελευταία εντολή μιας υπορουτίνας εξυπηρέτησης διακοπής, με τον ίδιο τρόπο όπως με την εντολή RTS. Πολλές φορές μια υπορουτίνα μπορεί να κληθεί μέσα από κάποια άλλη υπορουτίνα, οπότε στην περίπτωση αυτή λέγεται ότι η δεύτερη υπορουτίνα φωλιάζει μέσα στην πρώτη. Το φώλιασμα αυτό συνήθως περιγράφεται με όρους επιπέδων. Έτσι όταν μία υπορουτίνα καλεί κάποια δεύτερη υπορουτίνα και αυτή κάποια τρίτη κ.ο.κ. τότε λέγεται ότι υπάρχει φώλιασμα ενός επιπέδου, δύο επιπέδων, τριών επιπέδων κ.ο.κ. 35

36 ΟΙ ΕΝΤΟΛΕΣ ΝΟΡ ΚΑΙ ΒΙΤ Η εντολή ΝΟΡ δεν κάνει απολύτως καμία λειτουργία παρά μόνον προκαλεί κάποια χρονοκαθυστέρηση, που είναι ίση με το χρόνο ρου χρειάζεται για την εκτέλεσή της. Έτσι όταν σε κάποιο πρόγραμμα χρειάζεται κάποιας μικρής διάρκειας χρονοκαθυστέρηση, χρησιμοποιούνται διαδοχικές εντολές ΝΟΡ. Η εντολή αυτή δεν επηρεάζει κανένα δείκτη. Η εντολή ΒΙΤ εντελεί την λογική πράξη AND μεταξύ του περιεχομένου του συσσωρευτή και κάποιας θέσης μνήμης, το αποτέλεσμα της πράξης δεν αποθηκεύεται πουθενά αλλά επηρεάζονται οι δείκτες Ζ, Ν και V. Ο δείκτης Ζ γίνεται 1 αν το αποτέλεσμα μετά την εκτέλεση της εντολής είναι 0. Σε διαφορετική περίπτωση ο δείκτης Ζ γίνεται 0. Ο δείκτης Ν παίρνει την τιμή του ψηφίου d 7 της θέσης μνήμης. Ο δείκτης V παίρνει την τιμή του ψηφίου d 6 της θέσης μνήμης. Έτσι με τη βοήθεια αυτής της εντολής μπορούν να εξετασθούν τα δύο περισσότερο σημαντικά ψηφία του περιεχομένου μιας θέσης μνήμης. ΥΠΟΡΟΥΤΙΝΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΔΙΑΙΡΕΣΗΣ Ο μικροεπεξεργαστής 6502 δεν έχει εντολές πολλαπλασιασμού και διαίρεσης. Αυτές οι πράξεις γίνονται από ειδικές υπορουτίνες οι οποίες γράφονται από τον χρήστη και καλούνται από το πρόγραμμα κάθε φορά που πρόκειται να γίνει πολλαπλασιασμός ή διαίρεση. 36

37 ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ Για την ανάπτυξη των υπορουτινών πολλαπλασιασμού χρησιμοποιούνται οι εντολές ολίσθησης και περιστροφής. Πριν όμως γραφτεί οποιοδήποτε πρόγραμμα χρειάζεται να γίνει αναφορά στο μηχανισμό του πολλαπλασιασμού στο δεκαδικό σύστημα αρίθμησης. Όπως είναι γνωστό κατά τη διαδικασία του πολλαπλασιασμού γράφεται ο πολλαπλασιαστέος και κάτω από αυτόν γράφεται ο πολλαπλασιαστής. Στη συνέχεια εκτελούνται μια σειρά μερικών πολλαπλασιασμών, ένας για κάθε ψηφίο του πολλαπλασιαστή, έτσι ώστε το γινόμενο να μετατοπίζεται κατά ένα ψηφίο προς τα αριστερά του προηγούμενου μερικού γινομένου. Όταν όλα τα μερικά γινόμενα έχουν υπολογιστεί, αυτά προστίθενται ώστε να εξαχθεί το τελικό γινόμενο. Η υπορουτίνα πολλαπλασιασμού πρέπει να ακολουθεί την παρακάτω σειρά λειτουργιών : Αρχική τοποθέτηση του γινομένου στο μηδέν. Ολίσθηση του πολλαπλασιαστή δεξιά στο κρατούμενο, χρησιμοποιώντας την εντολή LSR. Εάν το κρατούμενο C είναι 1, προστίθεται ο πολλαπλασιαστέος στο μεγαλύτερης θέσης byte του μερικού γινομένου. Εάν το κρατούμενο C είναι 0, συνέχεια στο επόμενο βήμα. Περιστρέφεται το μερικό γινόμενο δεξιά μέσα στο κρατούμενο, χρησιμοποιώντας δύο εντολές ROR. Επαναλαμβάνονται τα βήματα 2 έως 4 για κάθε ψηφίο του πολλαπλασιαστή. 37

38 ΔΙΑΙΡΕΣΗ Η διαίρεση υπολογίζει πόσες φορές ένας αριθμός μπορεί να αφαιρεθεί από έναν άλλον αριθμό. Η ακέραια τιμή του αποτελέσματος της αφαίρεσης ονομάζεται πηλίκο και αυτό που παραμένει στον αρχικό αριθμό ονομάζεται υπόλοιπο. Οι αρχικές λειτουργίες για τη διαίρεση δυαδικών αριθμών με τον υπολογιστή είναι : Μεταφορά του πηλίκου αριστερά για να δοθεί μια θέση ψηφίου για το επόμενο ψηφίο πηλίκου. Μεταφορά του διαιρετέου αριστερά, απεικονίζοντας το περισσότερο σημαντικό ψηφίο στο κρατούμενο. Περιστροφή του μερικού διαιρετέου αριστερά φέροντας το νέο ψηφίο στο κρατούμενο. Σύγκριση του διαιρέτη με το διαιρετέο. Εάν ο διαιρέτης είναι μικρότερος ή ίσος με το μερικό διαιρετέο, αφαιρείται ο διαιρέτης από το μερικό διαιρετέο και τοποθετείται ένα 0 στο πηλίκο. Εάν παρέμειναν ψηφία στον διαιρετέο επαναλαμβάνεται το πρώτο βήμα. 38

39 ΥΠΟΡΟΥΤΙΝΕΣ ΧΡΟΝΟΚΑΘΥΣΤΕΡΗΣΗΣ Ένας πολύ κοινός τύπος υπορουτίνας εφαρμογής υπολογιστών είναι η υπορουτίνα που παράγει χρονική καθυστέρηση. Οι χρονοκαθυστερήσεις είναι ενδιαφέρουσες στον συγχρονισμό του 6502 με ειδικά εξωτερικά συμβάντα, όπως η μεταφορά πληροφοριών ανάμεσα σε έναν μικροϋπολογιστή και μια περιφερειακή συσκευή εισόδου/εξόδου. Οι χρονοκαθυστερήσεις είναι επίσης ουσιαστικές κατά τη διάρκεια διασυνδέσεων ανάμεσα σε ένα πολύ γρήγορο μικροϋπολογιστή και ένα σχετικά αργό άνθρωπο-χειριστή. Η ανάγκη για μία χρονοκαθυστέρηση γίνεται φανερή αν θεωρηθεί ότι στο χρόνο που χρειάζεται για να πατηθεί ένα πλήκτρο σε ένα τερματικό, ένας μικροϋπολογιστής μπορεί να εκτελέσει χιλιάδες κύκλους μηχανής. Ο απλούστερος τρόπος για τον προγραμματισμό μιας χρονοκαθυστέρησης γίνεται χρησιμοποιώντας μια ή περισσότερες εντολές ΝΟΡ. Αφού κάθε εντολή ΝΟΡ απαιτεί δύο κύκλους εκτέλεσης, μια σύντομη καθυστέρηση μπορεί να παραχθεί με την εκτέλεση πολλών διαδοχικών εντολών ΝΟΡ. Στην πράξη όμως πολύ λίγες εφαρμογές είναι τόσο αυστηρές χρονικά που να αφορούν καθυστερήσεις μόνο λίγων μsecs. Οι περισσότερες εφαρμογές απαιτούν καθυστερήσεις τουλάχιστον 50 ή 100 μsecs. Καθυστερήσεις τέτοιας ή μεγαλύτερης διάρκειας επιτυγχάνονται με τη χρήση ειδικών υπορουτινών χρονοκαθυστέρησης. Σε μία υπορουτίνα κάθε εντολή του 6502 απαιτεί έναν γνωστό αριθμό κύκλων ρολογιού για να εκτελεστεί. Για να υπολογισθεί ο απαιτούμενος χρόνος εκτέλεσης μιας εντολής, ο αριθμός κύκλων ρολογιού που απαιτείται για να εκτελεστεί μια εντολή, πρέπει να πολλαπλασιαστεί με το χρόνο μιας περιόδου του ρολογιού του Όλοι οι χρόνοι εκτέλεσης των εντολών αναφέρονται σε ρολόι 1 MHz. Έτσι κάθε κύκλος απαιτεί ένα μsec, οπότε μια εντολή δύο κύκλων απαιτεί 2μsecs για να εκτελεστεί, μια άλλη τριών κύκλων απαιτεί 3 μsecs κ.ο.κ. 39

40 ΤΑ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ Παράδειγμα 1ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να μεταφέρει το περιεχόμενο της θέσης μνήμης $0300 στη θέση μνήμης $0301. Απάντηση : LDA $0300 STA $0301 BRK Παράδειγμα 2ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να αντιμεταθέτει τα περιεχόμενα των θέσεων μνήμης $0000 και $0010. Απάντηση : LDX $00 LDY $10 STY $00 STX $10 BRK Παράδειγμα 3ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να μεταφέρει το περιεχόμενο του καταχωρητή Χ στον καταχωρητή Υ. Απάντηση : STX $0300 LDY $0300 BRK 40

41 Παράδειγμα 4ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να προσθέτει δύο ετερόσημους δεκαεξαδικούς αριθμούς. Απάντηση : CLC LDA #$F0 ADC $0350 BRK Παράδειγμα 5ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να προσθέτει δύο θετικούς αριθμούς με υπερχείλιση. Απάντηση : CLC LDA #$7D ADC #$04 BRK Παράδειγμα 6ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να προσθέτει δύο δεκαδικούς αριθμούς. Απάντηση : CLC SED LDA #% ADC #% BRK 41

42 Παράδειγμα 7ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να προσθέτει δύο θετικούς αριθμούς χωρίς υπερχείλιση. Απάντηση : CLC LDA #$06 ADC #$07 BRK Παράδειγμα 8ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να προσθέτει τους δεκαδικούς αριθμούς 25 και 17 και να αποθηκεύει το αποτέλεσμα στον καταχωρητή Χ. Απάντηση : CLC SED LDA #$25 ADC #$17 TAX BRK Παράδειγμα 9ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να προσθέτει το περιεχόμενο της θέσης μνήμης $0040 στο περιεχόμενο της θέσης μνήμης $0041 και να τοποθετεί το αποτέλεσμα στη θέση μνήμης $0042. Απάντηση : CLC LDA $40 ADC $41 STA $42 BRK 42

43 Παράδειγμα 10ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να προσθέτει τα περιεχόμενα των θέσεων μνήμης $0300, $0301 και $0302 και να τοποθετεί το αποτέλεσμα στη θέση μνήμης $0400. Απάντηση : CLC LDA $0300 ADC $0301 ADC $0302 STA $0400 BRK Παράδειγμα 11ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να αφαιρεί το περιεχόμενο της θέσης μνήμης $0300 από το περιεχόμενο της θέσης μνήμης $0301 και να τοποθετεί το αποτέλεσμα στη θέση μνήμης $0302. Απάντηση : SEC LDA $0301 SBC $0300 STA $0302 BRK 43

44 Παράδειγμα 12ο : Να γραφεί πρόγραμμα που θα αφαιρεί από έναν αριθμό 16 ψηφίων που είναι αποθηκευμένος στις θέσεις μνήμης $0350 και $0351, έναν άλλο αριθμό που είναι αποθηκευμένος στις θέσεις μνήμης $0352 και $0353. Το αποτέλεσμα να τοποθετηθεί στις θέσεις μνήμης $0354 και $0355. Τα λιγότερο σημαντικά bytes είναι τοποθετημένα στις θέσεις μνήμης $0350 και $0352 και τα αποτελέσματα θα τοποθετηθούν ανάλογα. Απάντηση : SEC LDA $0350 SBC $0352 STA $0354 LDA $0351 SBC $0353 STA $0355 BRK Παράδειγμα 13ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να εκτελεί σε δεκαδική μορφή την αφαίρεση Απάντηση : SED SEC LDA #% SBC #%

45 Παράδειγμα 14ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να μεταφέρει στον συσσωρευτή το περιεχόμενο της θέσης μνήμης $0400 και δίνει την τιμή 1 στα τέσσερα πιο σημαντικά bits. Το αποτέλεσμα αποθηκεύεται στη θέση $0401. Απάντηση : LDA ORA #% STA $0401 Παράδειγμα 15ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να περιστρέφει το περιεχόμενο του συσσωρευτή μία θέση δεξιά. Απάντηση : SEC LDA #$80 ROR A Παράδειγμα 16ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να ολισθαίνει το περιεχόμενο μιας θέσης μνήμης δύο bits δεξιά. Απάντηση : LDA $0200 LSR A LSR A STA $0200 BRK 45

46 Παράδειγμα 17ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να περιστρέφει δύο θέσεις δεξιά το περιεχόμενο μιας θέσης μνήμης. Απάντηση : LDA $05 LSR A ROR $05 ROR $05 BRK Παράδειγμα 18ο : Να γραφεί πρόγραμμα που να υπολογίζει το συμπλήρωμα ως προς 1 του περιεχομένου μιας θέσης μνήμης. Απάντηση : LDA $0A EOR #$FF STA $0A BRK Παράδειγμα 19ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να μηδενίζει τα τέσσερα πιο σημαντικά bits μιας θέσης μνήμης. Απάντηση : LDA #$0F AND $0310 STA $0310 BRK 46

47 Παράδειγμα 20ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να δίνει την τιμή 1 στα bits b 7 και b 0 μιας θέσης μνήμης χωρίς να επηρεασθεί η τιμή των άλλων. Απάντηση : LDA $0200 ORA #% STA $0200 BRK Παράδειγμα 21ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να καταχωρεί το περιεχόμενο του συσσωρευτή στο σωρό. Απάντηση : LDX #$FF TXS LDA #$69 PHA Παράδειγμα 22ο: Να γραφεί πρόγραμμα που να καταχωρεί το περιεχόμενο του καταχωρητή Ρ στο σωρό. Απάντηση : LDX #$70 TXS PHP 47