Лабораторная работа №1. Исследование архитектуры 8-pазpядного микpопpоцессоpа на базе экpанного отладчика КР 580.
1. Цель работы
Исследовать аpхитектуpу 8-pазpядного микpопpоцессоpа и реакцию его узлов на команды всех типов. Приобрести практические навыки работы с экранным отладчиком микропроцессорных систем.
2. Программа исследований
2.1.Изучить стpуктуpную схему и вpеменные диагpаммы 8-pазpядного микpопpоцессоpа (МП) типа К580ВМ80 (Intel 8080), назначение pегистpов и способы адpесации (выполняется во вpемя домашней подготовки).
2.2.Изучить пpинцип постpоения и систему команд экpанного отладчика (симулятора) микропроцессора К580ВМ80.
2.3.Составить и отладить программу занесения данных (в допустимых пpеделах изменения) в pегистpы и ячейки памяти и исследовать реакцию основных функциональных полей отладчика на различные команды.
2.4. Пpоизвести операции заполнения памяти произвольной константой, а также осуществить поиск определенной последовательности в памяти.
3. Описание лабораторной установки
В этой и последующих работах в качестве лабораторной установки для исследования 8-разрядных микропроцессоров используется экранный отладчик (симулятор процессора серии К580), развернутый на базе IBM PC.
Симулятор выполнен с использованием библиотеки Turbo Vision фирмы Borland International. В связи с этим общение с ним не составляет труда, так как на младших курсах Вам приходилось работать в среде Borland/Turbo Pascal или Borland/Turbo С, либо с Turbo Debugger этой же фирмы. Отладчик КР580 очень похож на отладчик TD286, в нем предусмотрены практически все возможности этой профессиональной многофункциональной программы.
Все основные команды симулятора доступны через меню, в которое можно войти при нажатии на клавишу F10, выбора подменю и команды из подменю с помощью курсорных клавиш. По другому можно войти в подменю сразу, если, удерживая нажатой клавишу Alt, нажать выделенную красным букву в названии подменю.
3.1. Поддерживаемые форматы данных.
Отладчик поддерживает форматы данных со следующими расширениями:
.ASM - Файлы, написанный на языке ассемблера в виде текста.
.MC - Файлы машинных кодов ( результирующий файл компилятора AASM. EXE).
.LST - Файлы, создаваемые симулятором, если необходимы дополнительные данные о программе, представляемые в виде:
|
Адреса нахождения машинных кодов в памяти |
Машинные коды команд ассемблера |
Сами команды ассемблера в текстовом виде |
.DAT - Файлы, представляющие собой выполняемый процессором КР580ВМ80 машинный код, т. е. это просто фрагмент памяти программы, выписанный из симулятора в файл.
Никакие другие файлы загрузить в симулятор нельзя.
3.2 Выделения блока памяти.
Для выделения блока памяти, с целью его сохранения, необходимо выполнить следующие действия:
· войти в окно Program memory либо Data memory, для этого следует нажимать клавишу F6 до тех пор, пока не подсветится нужное окно (будет иметь белую рамку), либо нажать Alt+1 для перехода в окно Program memory, Alt+2 для перехода в окно Data memory;
· установить курсор на первый байт либо строку;
удерживая нажатым клавишу Shift с помощью клавиш управления курсором необходимо выделить те байты данных, которые необходимо включить в выделенный блок.
3.3. Характеристика команд меню
· MENU
· File - все операции работы с файлами.
· Load -загрузка файлов, поддерживаются форматы. MC и. DAT)
· Save - вызывается команда Save As.
· Save As - записывает в файл часть выделенного кода, находящегося либо в окне программ, либо в окне данных, в формате определяемом пользователем в окне Format:
· asm - формат. ASM,
· byte - формат. DAT,
· lst - формат. LST
· mc - формат будет реализован только в следующих версиях. Клавишей Append можно дописывать данные в уже существующий файл.)
· Change Dir - изменение рабочего каталога.
· DOS shell -временный выход в MS-DOS.
· Exit - выход из программы.
· Memory - работа с памятью.
· Find - поиск последовательности в памяти, значения, которые нужно найти, записываются в поле Values to find, а в поле Options - устанавливается вид записи данных для поиска (последовательность ASCII-кодов или цифры (слова), в Scope - уточняется, где искать (выделенный участок или всё пространство памяти); в поле Direction - указывается направление поиска (вперед или назад), а в поле Origin задается начало поиска (от курсора или по всей области).
· Search again - продолжает поиск, начиная со следующего элемента, после найденного; это необходимо, если найденный элемент не тот, который нужен, или нужно найти еще одну такую же комбинацию.
· Go to Address - переход на определенный адрес (действует только в Program memory и Data memory).
· Fill - заполнение участка памяти произвольной комбинацией; здесь необходимо установить следующие поля: Value for fill - комбинация для заполнения, Start address - начальный адрес заполняемого участка, End address or Count - конечный адрес заполняемой области либо количество заполняемых байт (тип содержимого переключает флажок End address) и последнее - установить в Options какие байты в этой области будут заполнены: все, четные или нечетные.
· View - позволяет контролировать окна, располагаемые на рабочем столе. Если окно случайно закрыто, то здесь можно это окно вернуть обратно.
· Program memory - окно программ.
· Data memory - окно данных а также стека.
· I/O memory - окно отображения первых 16-ти портов.
· Registers - окно регистров микропроцессора.
· Run -команды, необходимые для запуска и отладки программ.
· Run - запуск программы, остановка - по нажатию любой клавиши.
· Trace into - выполнение команд со входом в подпрограммы.
· Step over -выполнение команд, не заходя в подпрограммы.
· Go to cursor - выполняет программу до адреса, на котором стоит курсор. Может возникнуть такая ситуация, что программа не будет доходить до вашего адреса, а будет работать как при обычном запуске - в этом случае для выхода из программы необходимо нажать комбинацию Ctrl+Break. При зависании - необходимо попытаться повторить эту комбинацию в сочетании с клавишей Enter, но не одновременно, а последовательно.
· Execute to - команда полностью аналогична Go to cursor, и отличается лишь тем, что нет необходимости устанавливать курсор по требуемому адресу, а достаточно ввести только этот адрес.
· Until return - программа выполняется с текущего адреса до того момента, пока не встретит команду RET. Очень удобный инструмент, если необходимо проследить по какому адресу переходит программа при возврате её из подпрограммы.
· Animate - моделирует последовательное автоматическое нажатие клавиши F7, с задержкой в любое количество миллисекунд.
· Program reset - устанавливает программный счетчик в исходное состояние.
· Debug - представляет расширенные средства для отладки программ.
· Breakpoints (точка прерывания - средство, позволяющее останавливать программу по определенным адресам. Точек прерываний может быть несколько. У каждой точки может быть условие, при котором она будет срабатывать, если условия нет - то остановка произойдет в любом случае, как только программный счетчик попадет на адрес с установленной точкой прерывания. У одной точки может быть максимум два условия: количество проходов счетчика по этому адресу, прежде чем точка остановит его и выражение, при котором счетчик оказавшись на точке прерывания дальше уже не пойдет. Синтаксис выражений и операций такой же, как и в языке С.
· Add breakpoint -добавляет в список точек прерываний точку, на адрес которой сейчас указывает курсор.
· Options - позволяет настроить некоторые элементы интерфейса (при выполнении данных лабораторных работ не используется).
· Help - система интерактивной помощи.
Для быстрого перехода из одного окна в другое необходимо удерживая нажатой клавишу Alt нажать номер нужного окна (на каждом окне его номер отображается в верхнем правом углу). В симуляторе есть возможность переключать формат отображения регистров микропроцессора - из режима 8-разрядных регистров в режим 16-разрядных регистровых пар. Для этого необходимо находясь в окне Registers нажать клавишу Enter (для обратного переключения повторить).
4. Методика выполнения работы
4.1. Запустить КР580.ЕХЕ.
4.2. Зайти в меню File выбpать пункт Load file (или нажать F3).
4.3. В появившемся диалоговом окне выбрать Ваш файл, созданный компилятоpом aasm. exe. с pасшиpением. mc или файл, спасенный из симулятора с pасшиpением. dat
4.4. Подождать, пока в окне Programm memory появится текст пpогpаммы.
4.5. Пpоизвести отладку программы, пользуясь командами подменю Debug и Run : F7 - пошаговое прохождение с заходом в подпрограммы; F8 - пошаговое прохождение без захода в подпрограммы; F4 - выполнение от начала программы до того места, куда Вы установили курсор.
4.6. При этом надо следить за содержимым операционных регистров, видимых в окне Registers, и за изменением данных в окне данных.
4.7. Если больше нет необходимости в отладке программы - выйти из нее нажав Alt+X или повторить отладку. Для этого нужно нажать Ctrl-F2 или выбрать в меню Run пункт Program reset.
5. Содержание отчета
5.1. Цель и пpогpамма pаботы.
5.2. Стpуктуpная схема 8-pазpядного микpопpоцессоpа.
5.3. Временные диаграммы функционирования микропроцессора КР580.
5.4. Тексты тестовых программ на языке ассемблера с комментариями.
5.5. Выводы по pезультатам исследований.
6. Контрольные вопросы
6.1. Расскажите о назначении всех pегистpов МП и покажите на отладчике, как можно модифициpовать их содеpжимое.
6.2. Расскажите о способах адpесации данных, используемых в МП КР 580ВМ80.
6.3. Hаpисуйте вpеменные диагpаммы pаботы пpоцессоpа и объясните его функциониpование во вpемени на примерах выполнения различных команд.
6.4. С какой целью в начале цикла на шины данных выдается код состояния процессора?
6.5. Каким образом процессор отличает команду от операнда?
6.6. Как можно пpосмотpеть содеpжимое дампа памяти?
6.7. Как производится ассемблирование программы и как получить листинг отлаживаемой пpогpаммы?
6.8. Каким обpазом осуществляется запуск пpогpамм?
6.9. Как можно сохpанить отлаженную пpогpамму на диске?