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2021-11-15 19:42:53 +01:00
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361
Praktikum Rechnerarchitekturen 1.tex
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@@ -1,4 +1,4 @@
\documentclass[a4paper,12pt,titlepage]{scrartcl}
\documentclass[a4paper,10pt,titlepage]{scrartcl}
\usepackage[sc]{mathpazo} % Schrift - wie Funcky und in PDF zu Fonts beschrieben
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage[utf8]{inputenc}
@@ -10,6 +10,8 @@
\usepackage{float}
\usepackage[iso,german]{isodate} %his package provides commands to switch between different date formats
\usepackage{hyperref}
\usepackage[top=1.5cm, bottom=3cm, left=1.7cm, right=1.7cm, columnsep=20pt]{geometry}
\usepackage{multicol}
\usepackage{listings}
\usepackage{fancyhdr}
@@ -40,7 +42,7 @@
captionpos=b,
keepspaces=true,
numbers=left,
numbersep=5pt,
numbersep=4pt,
showspaces=false,
showstringspaces=false,
showtabs=false,
@@ -53,14 +55,14 @@
\pagenumbering{roman}
\titlehead
{
\small
{
Technische Universität Ilmenau\\
Fakulät IA\\
Fachgebiet Rechnerarchitektur\\
\small
{
Technische Universität Ilmenau\\
Fakulät IA\\
Fachgebiet Rechnerarchitektur\\
Praktikum Rechnerarchitektur 1\\
WS 2021/22}
Praktikum Rechnerarchitektur 1\\
WS 2021/22}
}
\title {Versuchsprotokoll}
@@ -115,14 +117,14 @@ Versuchsaufbau anhand einfacher Assemblerprogramme. Benutze parallele digitale E
verzoe DD ? ;Eine Speicherzelle (Doppelwort)
ziff DB 3FH,03H,6DH,67H,53H,76H,7EH,23H,7FH,77H
\end{lstlisting}
\begin{description}
\begin{description}
\item[anf] setzt die Länge der Wartezeit
\item[m1] Lädt Register
\item[m2] Zählt auf Sieben Segment Anzeige
\item[m3] schreibt auf LED Reihe links und invertierend rechts
\item[zeit] Verbraucht Zeit nach "verzoe"
\end{description}
\item[zeit] Verbraucht Zeit nach "verzoe"
\end{description}
\subsection*{Grundaufgabe b}
\subsubsection*{einfaches Lauflicht}
@@ -240,8 +242,8 @@ z1: DEC ECX
\subsection*{Zusatzaufgabe}
Erweiterungen des Programms nach eigenen Ideen:
\begin{itemize}
\item symetrische LED Reihe zur Mitte
\item Sieben Segment zählt 9 Schritte mit
\item symetrische LED Reihe zur Mitte
\item Sieben Segment zählt 9 Schritte mit
\end{itemize}
\begin{lstlisting}
anf: MOV Al, 80H
@@ -285,20 +287,21 @@ z1: DEC ECX
RET
\end{lstlisting}
\newpage
\section*{A2: Timerbaustein}
Arbeite mit einem programmierbaren Interfacebaustein, der über eigene Register angesprochen wird. Als Beispiel dient ein Programmierbarer Intervalltimer (PIT, auch als „Zähler-Zeitgeber-Baustein“ oder „Timerbaustein“ bezeichnet) vom Typ 8254.
\begin{center}
\begin{tabular}{| l | c | c | c | c | c | c | c | c | }
\hline
\multicolumn{9}{|c|}{Frequenzen der C-Dur Tonleiter}\\
\hline
\hline
Ton & c' & d' & e' & f' & g' & a' & h' & c'' \\\hline
f(Hz) & 261,6 & 293,7 & 329,6 & 349,2 & 392,0 & 440,0 & 493,9 & 523,2 \\\hline
Zählkonstante & 7662 & 6825 & 6079 & 5730 & 5102 & 4545 & 4056 & 3824 \\\hline
Freq(Hex) & 1DEEH & 1AA9H & 17BFH & 1662H & 13EEH & 11C1 & FD8H & EF0H\\\hline
\end{tabular}
\begin{tabular}{| l | c | c | c | c | c | c | c | c | }
\hline
\multicolumn{9}{|c|}{Frequenzen der C-Dur Tonleiter} \\
\hline
\hline
Ton & c' & d' & e' & f' & g' & a' & h' & c'' \\\hline
f(Hz) & 261,6 & 293,7 & 329,6 & 349,2 & 392,0 & 440,0 & 493,9 & 523,2 \\\hline
Zählkonstante & 7662 & 6825 & 6079 & 5730 & 5102 & 4545 & 4056 & 3824 \\\hline
Freq(Hex) & 1DEEH & 1AA9H & 17BFH & 1662H & 13EEH & 11C1 & FD8H & EF0H \\\hline
\end{tabular}
\end{center}
\subsection*{Grundaufgabe a}
@@ -389,66 +392,296 @@ tonC: MOV AL, 000H
JMP taste
\end{lstlisting}
\subsection*{Zusatzaufgabe}
\newpage
\section*{A3: Matrixtastatur}
Eine 4x4 Matrixtastatur ist über Zeilen- und Spaltenleitungen verbunden. Um eine gedrückte Taste zu erkennen müssen alle Zeilen nacheinander abgefragt werden. Bei jedem Abfrageschnitt erhält man die Information über die gedrückten Tasten jeweils einer Zeile.
Eine 4x4 Matrixtastatur ist über Zeilen- und Spaltenleitungen verbunden. Um eine gedrückte Taste zu erkennen müssen alle Zeilen nacheinander abgefragt werden. Bei jedem Abfrageschnitt erhält man die Information über die gedrückten Tasten jeweils einer Zeile.
\subsection*{Grundaufgabe a}
Alle Zeilen der Matrix je einmal abfragen und zurückkehren. Falls eine gedrückte Taste erkannt wurde, soll in einem gewählten Byteregister eine von Null verschiedene Tastennummer übergeben werden.
Alle Zeilen der Matrix je einmal abfragen und zurückkehren. Falls eine gedrückte Taste erkannt wurde, soll in einem gewählten Byteregister eine von Null verschiedene Tastennummer übergeben werden. Dies geschieht mit dem Unterprogramm \textit{matr}.
Tastaturbelegung:
\begin{tabular}{c|c|c|c}
1 & 2 & 3 & 4\\
5 & 6 & 7 & 8\\
9 &10 &11 &12\\
13 &14 &15 &16
\end{tabular}
\begin{lstlisting}[caption= matr]
\end{lstlisting}
Wie \textit{matr} soll das Unterprogramm \textit{wmatr} alle Zeilen der Matrix abfragen aber erst beim Erkennen eines Tastendrucks zurückkehren. Das bedeutet, dass es das Drücken einer Taste abwartet und dann deren Nummer übergibt.
Wie \textit{matr} soll das Unterprogramm \textit{wmatr} alle Zeilen der Matrix abfragen aber erst beim Erkennen eines Tastendrucks zurückkehren. Das bedeutet, dass es das Drücken einer Taste abwartet und dann deren Nummer übergibt.
\begin{lstlisting}[caption= wmatr]
\end{lstlisting}
Zur Durchführung sollen die Unterprogramme nacheinander in einem Hauptprogramm aufgerufen werden. Das Hauptprogramm selbst soll in einer "ewigen" Schleife arbeiten und die erkannte Tastennummer binär auf einer der LED-Zeilen anzeigen.
\begin{lstlisting}[caption= mainA]
Zur Durchführung sollen die Unterprogramme nacheinander in einem Hauptprogramm aufgerufen werden. Das Hauptprogramm selbst soll in einer "ewigen" Schleife arbeiten und die erkannte Tastennummer binär auf einer der LED-Zeilen anzeigen.
\begin{lstlisting}[caption=aufgabe 3a]
main:
CALL wmatr ; Tasten abfragen
MOV AL, BL ; Ausgabe vorbereiten
OUT 5Dh, AL ; Bits auf LED-Port
JMP main ; Schleife
matr:
IN AL, 5Ah ; Zeile einlesen
MOV BL, AL ; in Register B
SHL BL, 4 ; Bits nach oben schieben
IN AL, 5Bh ; Spalte einlesen
OR BL, AL ; Spalten & Zeilen zusammenfassen
RET
wmatr:
CALL matr ; Tasten abfragen
JNZ wmatr ; weiter wenn keine Taste gedrueckt
wloop: CALL matr ; Taste abfragen
JZ wloop ; weiter wenn Taste gedrueckt
RET
\end{lstlisting}
\subsection*{Grundaufgabe b}
Realisiere ein Programm, das die jeweils gedrückte Ziffer in lesbarer Darstellung auf der linken Stelle der Sieben-Segment-Anzeigen anzeigt.
\begin{lstlisting}[caption= mainB]
\begin{multicols}{2}
Realisiere ein Programm, das die jeweils gedrückte Ziffer in lesbarer Darstellung auf der linken Stelle der Sieben-Segment-Anzeigen anzeigt.
Tastaturbelegung:
\begin{center}
\begin{tabular}{c|c|c|c}
0 & 1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6 & 7 \\
8 & 9 & - & - \\
- & - & - & -
\end{tabular}
\end{center}
\end{multicols}
\begin{lstlisting}[caption=aufgabe 3b]
MOV DX, 0BBh ; Startwertpointer 7Seg.Anzeige
anf:
CALL wmatr ; Tasten abfragen
CALL ziff ; Ziffern abfragen
CALL anz ; Ausgabe auf Anzeige
JMP anf
matr:
IN AL, 5Ah ; Zeile einlesen
MOV BL, AL ; in Register B sichern
SHL BL, 4 ; Bits nach oben schieben
IN AL, 5Bh ; Spalte einlesen
OR BL, AL ; Spalten & Zeilen in Byte zusammenfassen
RET
wmatr:
CALL matr ; Tasten abfragen
JNZ wmatr ; weiter wenn keine Taste gedrueckt
w2: CALL matr ; Taste abfragen
JZ w2 ; weiter wenn Taste gedrueckt
RET
ziff:
CMP BL, 17h
JNC z1
MOV BH, 3Fh
RET
z1: CMP BL, 18h
JNC z2
MOV BH, 03h
RET
z2: CMP BL, 20h
JNC z3
MOV BH, 6Dh
RET
z3: CMP BL, 24h
JNC z4
MOV BH, 67h
RET
z4: CMP BL, 33h
JNC z5
MOV BH, 53h
RET
z5: CMP BL, 34h
JNC z6
MOV BH, 76h
RET
z6: CMP BL, 36h
JNC z7
MOV BH, 7Eh
RET
z7: CMP BL, 40h
JNC z8
MOV BH, 23h
RET
z8: CMP BL, 65h
JNC z9
MOV BH, 7Fh
RET
z9: CMP BL, 66h
JNC zq
MOV BH, 77h
RET
zq: MOV BH, 04h
RET
anz:
MOV AL, BH
OUT DX, AL
RET
\end{lstlisting}
\subsection*{Fortgeschrittene Aufgabe c}
Erweitere das Programm so dass gedrückte Ziffern der Reihe nach nebeneinander angezeigt werden und beim erreichen der letzten Stelle wieder links beginnt.
Erweitere das Programm so dass gedrückte Ziffern der Reihe nach nebeneinander angezeigt werden und beim erreichen der letzten Stelle wieder links beginnt.
Das Drücken einer nicht als Ziffer definierten Taste soll eine leere Stelle erzeugen.
\begin{lstlisting}[caption= mainC]
\begin{lstlisting}[caption= aufgabe 3c]
MOV DX, 0BBh ; Startwertpointer 7Seg.Anzeige
anf:
CALL wmatr ; Tasten abfragen
CALL ziff ; Ziffern abfragen
CALL anz ; Ausgabe auf Anzeige
JMP anf
matr:
IN AL, 5Ah ; Zeile einlesen
MOV BL, AL ; in Register B sichern
SHL BL, 4 ; Bits nach oben schieben
IN AL, 5Bh ; Spalte einlesen
OR BL, AL ; Spalten & Zeilen in Byte zusammenfassen
RET
wmatr:
CALL matr ; Tasten abfragen
JNZ wmatr ; weiter wenn keine Taste gedrueckt
w2: CALL matr ; Taste abfragen
JZ w2 ; weiter wenn Taste gedrueckt
RET
ziff:
CMP BL, 17h
JNC z1
MOV BH, 3Fh
RET
z1: CMP BL, 18h
JNC z2
MOV BH, 03h
RET
z2: CMP BL, 20h
JNC z3
MOV BH, 6Dh
RET
z3: CMP BL, 24h
JNC z4
MOV BH, 67h
RET
z4: CMP BL, 33h
JNC z5
MOV BH, 53h
RET
z5: CMP BL, 34h
JNC z6
MOV BH, 76h
RET
z6: CMP BL, 36h
JNC z7
MOV BH, 7Eh
RET
z7: CMP BL, 40h
JNC z8
MOV BH, 23h
RET
z8: CMP BL, 65h
JNC z9
MOV BH, 7Fh
RET
z9: CMP BL, 66h
JNC zq
MOV BH, 77h
RET
zq: CMP BL, 77h
JNC z1
MOV BH, 04h
RET
anz:
MOV AL, BH
OUT DX, AL
CMP DX, 0B0h
JC rst
DEC DX
RET
rst: MOV DX, 0BBh
RET
\end{lstlisting}
\subsection*{Fortgeschrittene Aufgabe d}
Verhindere das Prellen der Tasten durch Software um doppelte Tastendrücke zu vermeiden.
\begin{lstlisting}[caption= mainD]
Verhindere das Prellen der Tasten durch Software um doppelte Tastendrücke zu vermeiden.
\begin{lstlisting}[caption= aufgabe 3d]
MOV DX, 0BBh ; Startwertpointer 7Seg.Anzeige
anf:
CALL wmatr ; Tasten abfragen
CALL ziff ; Ziffern abfragen
CALL anz ; Ausgabe auf Anzeige
JMP anf
matr:
MOV ECX, 50000h ; Entprelltimer
t: DEC ECX
JNZ t
IN AL, 5Ah ; Zeile einlesen
MOV BL, AL ; in Register B sichern
SHL BL, 4 ; Bits nach oben schieben
IN AL, 5Bh ; Spalte einlesen
OR BL, AL ; Spalten & Zeilen in Byte zusammenfassen
RET
wmatr:
CALL matr ; Tasten abfragen
JNZ wmatr ; weiter wenn keine Taste gedrueckt
w2: CALL matr ; Taste abfragen
JZ w2 ; weiter wenn Taste gedrueckt
RET
ziff:
CMP BL, 17h
JNC z1
MOV BH, 3Fh
RET
z1: CMP BL, 18h
JNC z2
MOV BH, 03h
RET
z2: CMP BL, 20h
JNC z3
MOV BH, 6Dh
RET
z3: CMP BL, 24h
JNC z4
MOV BH, 67h
RET
z4: CMP BL, 33h
JNC z5
MOV BH, 53h
RET
z5: CMP BL, 34h
JNC z6
MOV BH, 76h
RET
z6: CMP BL, 36h
JNC z7
MOV BH, 7Eh
RET
z7: CMP BL, 40h
JNC z8
MOV BH, 23h
RET
z8: CMP BL, 65h
JNC z9
MOV BH, 7Fh
RET
z9: CMP BL, 66h
JNC zq
MOV BH, 77h
RET
zq: CMP BL, 77h
JNC z1
MOV BH, 04h
RET
anz:
MOV AL, BH
OUT DX, AL
CMP DX, 0B0h
JC rst
DEC DX
RET
rst: MOV DX, 0BBh
RET
\end{lstlisting}
\subsection*{Zusatzaufgabe}
Realisiere einen einfachen Taschenrechner der einstellige nichtnegative Dezimalzahlen addiert und das ein- bis zweistellige Ergebnis auf der Sieben-Segment-Anzeige anzeigt.
Definiere dafür Tasten für ,,+'' und ,,=''.
\begin{tabular}{c|c|c|c}
1 & 2 & 3 & 4\\
5 & 6 & 7 & 8\\
0 & 0 & 0 & 0\\
+ & 0 & 0 & =
\end{tabular}
Realisiere einen einfachen Taschenrechner der einstellige nichtnegative Dezimalzahlen addiert und das ein- bis zweistellige Ergebnis auf der Sieben-Segment-Anzeige anzeigt.
Definiere dafür Tasten für ,,+'' und ,,=''.
\begin{center}
\begin{tabular}{c|c|c|c}
1 & 2 & 3 & 4 \\
5 & 6 & 7 & 8 \\
0 & 0 & 0 & 0 \\
+ & 0 & 0 & =
\end{tabular}
\end{center}
\begin{lstlisting}[caption= addition]