Elektronika a počítače

Radek Hnilica

Elektronika a počítače
Radek Hnilica
Working Vydání
Vydáno
Copyright © 2007, 2008, 2009, 2010, 2011 Radek Hnilica
Vše od základů elektroniky přes logické obvody až k procesorům.
Pracovní sešit na téma elektronika a počítače. Postihuje vše od základních věcí až po pokročilou digitální
techniku. Tedy sem si píši vše co do tohoto tématu spadá, a píši to jak mi to přijde pod ruku a mám čas a
potřebu si příslušnou informaci zaznamenat.
Tento dokument je k dispozici v několika různých formátech. Jako vícestránkový HTML dokument2,
postscriptový3 či PDF4 soubor formátovaný na velikost papíru A4. Pokud některý z těchto formátů nenaleznete, nebo bude neaktuální dejte mi vědět, připravím jej pro vás.
Aktuální verze knihy je vystavena na www.hnilica.cz5, www2.hnilica.cz6 a na penguin.cz/~radek7. Některé
z těchto webů nemusí být dosažitelné.
Pokud budu mít možnost vystavit tento dokument i jinde, rád tak učiním.
Počet stran v Postscriptové8 a PDF9 verzi: 812 .
ěščřžýáíéúů
Příšerně žlut’oučký kůň úpěl d’ábelské ódy.
Hled’, tot’ přízračný kůň v mátožné póze šíleně úpí.

Toto dílo smíte užívat dle podmínek licence CC BY-NC-SA1.

Přehled revizí
Revize 3 2010-08-23
Revidoval: rh
Změna licence.
Revize 2 2009-07-07
Revidoval: rh
Aktuální pracovní verze.
Revize 1.19 2009/01/28 18:30:17 Revidoval: rfh
Aktuální pracovní verze.

Věnování
FIXME:napsat věnování

Obsah
Předmluva..........................................................................................................................................................xviii
1. Úvod .................................................................................................................................................................... 1
I. Součástky, komponenty a materiály ................................................................................................................. 1
2. Fyzikální veličiny ....................................................................................................................................... 2
2.1. Základní fyzikální veličiny ............................................................................................................ 2
2.2. Odvozené fyzikální veličiny .......................................................................................................... 5
2.3. Zákony a vztahy mezi veličinami .................................................................................................. 5
3. Materiály a jejich vlastnosti ....................................................................................................................... 7
3.1. Vodiče ............................................................................................................................................ 7
3.2. Polovodiče ..................................................................................................................................... 8
4. Pasivní součástky...................................................................................................................................... 14
4.1. Odpor ........................................................................................................................................... 14
4.2. Kondenzátor................................................................................................................................. 14
4.3. Cívka............................................................................................................................................ 15
4.4. Termistory a teplená čidla............................................................................................................ 15
5. Mechanické součástky.............................................................................................................................. 17
5.1. Tiltswitch ..................................................................................................................................... 17
6. Zvláštní a neobvyklé součástky................................................................................................................ 18
6.1. Parametron................................................................................................................................... 18
II. Integrované obvody......................................................................................................................................... 19
7. Stabilizátory napětí a proudu.................................................................................................................... 21
7.1. LM317 ......................................................................................................................................... 21
7.2. LM7805 ....................................................................................................................................... 21
7.3. LE50A.......................................................................................................................................... 21
7.4. LT3802......................................................................................................................................... 22
8. Konvertory napětí ..................................................................................................................................... 23
8.1. Konvertory z nižšího na vyšší napětí (step-up)............................................................................ 23
8.2. Konvertory z vyššího napětí na nižší (step-down)....................................................................... 24
8.3. Konvertory napětí Step-Up / Step-Down..................................................................................... 25
8.4. Sběr energie (Energy Harvesting) ............................................................................................... 26
9. Operační zesilovače.................................................................................................................................. 28
10. Zvláštní obvody...................................................................................................................................... 29
10.1. Funkční generátory .................................................................................................................... 29
10.2. NE555, NE556........................................................................................................................... 30
10.3. Rádiové přijímače či jejich části................................................................................................ 31
10.4. Spínací tranzistorová pole.......................................................................................................... 32
10.5. Řízení motorů ............................................................................................................................ 33
10.6. TAA661 (MAA661) .................................................................................................................. 34
10.7. LM3909 ..................................................................................................................................... 34
11. Zesilovače............................................................................................................................................... 37
11.1. LM386 (Low Voltage Audio Power Amplifier) .......................................................................... 37
11.2. TDA2822 ................................................................................................................................... 38
III. Číslicová technika.......................................................................................................................................... 40
12. Hradla ..................................................................................................................................................... 41
12.1. Přehled typů hradel.................................................................................................................... 41
12.2. Konstrukce digitálních hradel.................................................................................................... 46
13. Kombinační obvody ............................................................................................................................... 58
13.1. Booleova Algebra ...................................................................................................................... 58

iv

13.2. Sčítání ........................................................................................................................................ 59
14. Sekvenční obvody .................................................................................................................................. 62
14.1. Klopný obvod RS....................................................................................................................... 62
15. Dual Rail logika ..................................................................................................................................... 64
16. Přehled některých logických IO............................................................................................................. 65
16.1. Řady/rodiny logických obvodů.................................................................................................. 70
16.2. Zesilovače, převodníky úrovní................................................................................................... 71
16.3. Logické obvody / hradla ............................................................................................................ 73
16.4. Dekodéry.................................................................................................................................... 79
16.5. Klopné obvody........................................................................................................................... 81
16.6. Čítače ......................................................................................................................................... 84
16.7. Posuvné registry......................................................................................................................... 86
16.8. Záchytné registry ....................................................................................................................... 88
16.9. ................................................................................................................................................... 89
16.10. Zvláštní, nebo zatím nezařazené obvody................................................................................. 89
17. Obvody pro MCU................................................................................................................................... 91
17.1. Paměti ........................................................................................................................................ 91
17.2. MMU ......................................................................................................................................... 91
17.3. Obvody reálného času................................................................................................................ 92
17.4. LED Drivers............................................................................................................................... 92
18. Zapojení s digitálními obvody................................................................................................................ 94
18.1. Oscilátory................................................................................................................................... 94
18.2. MMU ......................................................................................................................................... 94
18.3. Level Shifter .............................................................................................................................. 94
IV. Obvody, zapojení a konstrukce .................................................................................................................... 98
19. Rezonanční obvody ................................................................................................................................ 99
19.1. LC obvod ................................................................................................................................... 99
20. Oscilátory ............................................................................................................................................. 100
21. Tranzistorové klopné obvody ............................................................................................................... 101
21.1. Astabilní klopný obvod, multivibrátor..................................................................................... 101
21.2. Bistabilní klopný obvod / Dělička kmitočtu ............................................................................ 101
21.3. RS klopný obvod ..................................................................................................................... 103
22. Měniče napětí ....................................................................................................................................... 108
22.1. Generování záporného napětí .................................................................................................. 108
23. Zobrazovače ......................................................................................................................................... 113
24. Velmi jednoduchá zapojení .................................................................................................................. 114
24.1. Joule Thief ............................................................................................................................... 114
25. Zdroje ................................................................................................................................................... 115
25.1. Stabilizátory napětí .................................................................................................................. 115
26. Konstrukce............................................................................................................................................ 116
26.1. Osciloskop ............................................................................................................................... 116
26.2. Osciloskop s LED .................................................................................................................... 116
V. Komunikace a kódování ............................................................................................................................... 117
27. Reprezentace čísel ................................................................................................................................ 118
27.1. Vyjádření celých čísel.............................................................................................................. 118
28. Kódy ..................................................................................................................................................... 120
28.1. ASCII....................................................................................................................................... 120
28.2. GCR ......................................................................................................................................... 121
29. IR komunikce ....................................................................................................................................... 124

v

VI. Počítačová architektura .............................................................................................................................. 125
30. Poznámky ............................................................................................................................................. 126
31. Návrh procesorů ................................................................................................................................... 127
31.1. 32 bitový procesor orientovaný na Forth ................................................................................. 127
31.2. Procesor se sériovou ALU ....................................................................................................... 130
31.3. SOC-8 ...................................................................................................................................... 131
31.4. SC-4 ......................................................................................................................................... 141
31.5. SOC-240 .................................................................................................................................. 145
31.6. SOC-168 .................................................................................................................................. 147
31.7. SOC-22 .................................................................................................................................... 158
31.8. Různé úvahy na téma 12 bitových CPU .................................................................................. 159
31.9. FJE5 ......................................................................................................................................... 167
31.10. SPEW..................................................................................................................................... 168
31.11. MPROZ.................................................................................................................................. 169
31.12. ZPU........................................................................................................................................ 170
31.13. Úvaha na jednoduchou konstrukcí SC-2 ............................................................................... 171
31.14. Varianty SC3.......................................................................................................................... 173
31.15. Jednoduchý procesor orientovaný na forth............................................................................ 173
31.16. SAP1 ...................................................................................................................................... 176
31.17. Rodina počítačů EC ............................................................................................................... 177
32. Návrh instrukční sady procesoru.......................................................................................................... 178
32.1. Instrukční sady s malým počtem instrukcí a jednou či více adresami..................................... 178
33. Binární aritmetika................................................................................................................................. 182
VII. Mikroprocesory a mikrořadiče................................................................................................................. 183
34. MuP21 a F21 ........................................................................................................................................ 184
35. Mikroprocesor Z80............................................................................................................................... 185
35.1. Obvody rodiny Zilog Z80 ........................................................................................................ 186
35.2. Instrukční sada Z80.................................................................................................................. 189
35.3. Programové vybavení pro Z80................................................................................................. 189
35.4. Zapojení pro Z80 ..................................................................................................................... 191
35.5. Konstrukce počítačů s Z80 ...................................................................................................... 197
36. RCA CDP1802 (1805) ......................................................................................................................... 201
36.1. Obvody rodiny CDP 1802 ....................................................................................................... 205
36.2. Instrukce CDP 1802 (1805)..................................................................................................... 208
36.3. Vývojová prostředí .................................................................................................................. 217
36.4. Konstrukce............................................................................................................................... 217
37. Motorola 6809 ...................................................................................................................................... 219
37.1. Registry.................................................................................................................................... 219
37.2. Programovací nástroje a prostředí ........................................................................................... 219
37.3. Konstrukce založené na 6809 .................................................................................................. 220
38. 6502...................................................................................................................................................... 221
39. SC/MP .................................................................................................................................................. 222
40. MIPS32................................................................................................................................................. 223
40.1. Registry.................................................................................................................................... 223
41. PIC........................................................................................................................................................ 224
41.1. Programátory pro PIC.............................................................................................................. 224
41.2. Nástroje a prostředí pro vývoj programů................................................................................. 224
41.3. Konstrukce s PICy ................................................................................................................... 225
41.4. Řešení různých problémů ........................................................................................................ 225
42. AVR ...................................................................................................................................................... 227
42.1. Integrované periferie a části procesoru .................................................................................... 231

vi

42.2. Popis vybraných procesorů...................................................................................................... 234
42.3. Programování AVR.................................................................................................................. 250
42.4. Nástroje a prostředí pro vývoj programů................................................................................. 254
42.5. Instrukční sada ......................................................................................................................... 261
42.6. Konstrukce a zapojení s AVR .................................................................................................. 272
42.7. Knihovna kódů......................................................................................................................... 279
42.8. Arduino.................................................................................................................................... 290
42.9. Processing ................................................................................................................................ 338
43. Propeller ............................................................................................................................................... 349
44. PSoC..................................................................................................................................................... 351
45. Projekty s mikrořadiči .......................................................................................................................... 352
45.1. Využití malých obvodů s nízkým počtem vývodů .................................................................. 352
45.2. Komunikace mezi řadiči pomocí LED .................................................................................... 352
45.3. Generování videosignálu ......................................................................................................... 353
45.4. Čtení analogových hodnot ....................................................................................................... 354
45.5. RFID ........................................................................................................................................ 354
45.6. Čítače ....................................................................................................................................... 354
45.7. Rozšíření počtu I/O.................................................................................................................. 354
45.8. Obsluha LED v maticovém zapojení....................................................................................... 355
46. Virtuální procesory............................................................................................................................... 357
46.1. Zork.......................................................................................................................................... 357
VIII. Periferie a rozhraní .................................................................................................................................. 358
47. Sério-paralelní registry ......................................................................................................................... 359
48. SD/MMC.............................................................................................................................................. 360
48.1. Připojení MMC k AVR ATmega ............................................................................................. 360
48.2. Připojení k CDP 1802.............................................................................................................. 360
49. LCD a LED displeje............................................................................................................................. 362
49.1. Řadiče zobrazovacích jednotek ............................................................................................... 362
49.2. Displeje z mobilů a jiných zařízení ......................................................................................... 362
49.3. WGM-12232M (122×32) ....................................................................................................... 369
50. JTAG..................................................................................................................................................... 372
51. USB ...................................................................................................................................................... 373
51.1. Fyzická vrstva.......................................................................................................................... 373
51.2. Čipy.......................................................................................................................................... 373
51.3. Konstrukce............................................................................................................................... 374
51.4. Převodníky USB←→RS232 .................................................................................................... 374
52. Prostorová a orientační čidla ................................................................................................................ 379
52.1. Kompas .................................................................................................................................... 379
53. Sériová komunikace ............................................................................................................................. 380
53.1. RS232 ...................................................................................................................................... 380
53.2. RS422, TIA/EIA-422............................................................................................................... 383
53.3. RS485, EIA/TIA-485............................................................................................................... 383
53.4. MIDI ........................................................................................................................................ 385
53.5. CAN......................................................................................................................................... 385
54. Sít’ová komunikace .............................................................................................................................. 388
54.1. Ethernet.................................................................................................................................... 388
54.2. Modbus .................................................................................................................................... 389
54.3. Profibus .................................................................................................................................... 390
55. Záznamová média................................................................................................................................. 392
55.1. ................................................................................................................................................. 392
56. Rozhraní pro videosignál ..................................................................................................................... 393

vii

56.1. SCART..................................................................................................................................... 393
57. Zvukové generátory a syntezátory ....................................................................................................... 395
57.1. Programovatelné zvukové generátory (PSG)........................................................................... 395
57.2. FM a OPN................................................................................................................................ 395
58. Ostatní rozhraní a sběrnice................................................................................................................... 397
58.1. SPI............................................................................................................................................ 397
58.2. Ethernet.................................................................................................................................... 397
58.3. 1 Wire ...................................................................................................................................... 397
58.4. TWI, I2C................................................................................................................................... 397
58.5. BlueTooth................................................................................................................................. 397
58.6. DMX512 .................................................................................................................................. 397
59. Připojený výkonných motorických prvků ............................................................................................ 399
59.1. Ovládání servomotorů ............................................................................................................. 399
60. Analog Digital převodníky................................................................................................................... 400
IX. Konstrukce, většinou amatérské ................................................................................................................ 401
61. Komponenty ......................................................................................................................................... 402
61.1. Experimentální PCB ................................................................................................................ 402
62. Doma dělané a zvláštní počítače či procesory ..................................................................................... 403
62.1. Kenbak-1.................................................................................................................................. 404
62.2. Mark-8 ..................................................................................................................................... 404
62.3. EDUC-8 Microcomputer ......................................................................................................... 404
62.4. BMOW 1 (Big Mess o’ Wires 1).............................................................................................. 405
62.5. Turing Machine........................................................................................................................ 406
62.6. AppleCrate II ........................................................................................................................... 406
63. Konstrukce s CPU ................................................................................................................................ 408
63.1. Intel 8080 ................................................................................................................................. 408
64. Repliky ................................................................................................................................................. 409
64.1. PDP-2....................................................................................................................................... 409
X. Vybrané architektury ................................................................................................................................... 410
65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120 ....................................................................................................... 411
65.1. Jednotlivé modely počítačů ..................................................................................................... 411
65.2. Instrukční sada ......................................................................................................................... 415
65.3. Základní a rozšířené periferie .................................................................................................. 517
65.4. Varianty a rozšíření minipočítače ............................................................................................ 523
65.5. Programové vybavení .............................................................................................................. 525
65.6. Datové formáty ........................................................................................................................ 531
65.7. Simulátory PDP-8.................................................................................................................... 533
65.8. Technologie programování PDP-8........................................................................................... 535
Literatura........................................................................................................................................... 538
66. VAX...................................................................................................................................................... 540
66.1. Instrukční sada ......................................................................................................................... 540
67. IBM System 360................................................................................................................................... 545
67.1. Formáty instrukcí..................................................................................................................... 545
67.2. Instrukce .................................................................................................................................. 547
67.3. Nástroje pro tvorbu programů.................................................................................................. 555
XI. Robotika a mechatronika............................................................................................................................ 556
68. Roboti ................................................................................................................................................... 557
68.1. Humanoidní roboti................................................................................................................... 557
68.2. Vozítka ..................................................................................................................................... 557
68.3. Létadla ..................................................................................................................................... 557

viii

69. Obráběcí a tvořící stroje ....................................................................................................................... 559
69.1. RepRap a jiné 3d tiskárny........................................................................................................ 559
69.2. Vrtací a frézovací stroje........................................................................................................... 559
69.3. Plotry........................................................................................................................................ 560
70. Díly a komponenty............................................................................................................................... 562
70.1. Krokové motory a jejich řízení ................................................................................................ 562
70.2. Servomotory ............................................................................................................................ 563
70.3. Contraptor ................................................................................................................................ 565
70.4. Konstrukční materiály.............................................................................................................. 566
71. Poznámky ............................................................................................................................................. 568
72. Mechanika ............................................................................................................................................ 569
72.1. Různé poznámky ..................................................................................................................... 569
XII. Programové vybavení a operační systémy............................................................................................... 570
73. Softwarové nástroje.............................................................................................................................. 571
73.1. gEDA ....................................................................................................................................... 571
73.2. Simulátory digitálních obvodů................................................................................................. 575
73.3. EMC2....................................................................................................................................... 576
73.4. SketchUp.................................................................................................................................. 576
73.5. Art Of Illusion.......................................................................................................................... 577
73.6. SIMH (simulátor starých počítačů) ......................................................................................... 577
74. Assemblery a překladače...................................................................................................................... 579
75. Femto OS.............................................................................................................................................. 580
76. UniFLEX.............................................................................................................................................. 581
77. UCSD Pascal ........................................................................................................................................ 582
XIII. Historie výpočetní techniky ..................................................................................................................... 583
78. Poznámky k historii.............................................................................................................................. 584
78.1. Minipočítače ............................................................................................................................ 585
79. Výrobci počítačů .................................................................................................................................. 587
79.1. Artronix.................................................................................................................................... 587
79.2. Control Data Corporation ........................................................................................................ 587
79.3. Data General ............................................................................................................................ 589
79.4. Digico ...................................................................................................................................... 590
79.5. Digital Equipment Corporation ............................................................................................... 626
79.6. Elliott Bros (London) Ltd. ....................................................................................................... 654
79.7. English Electric Ltd. ................................................................................................................ 657
79.8. Ferranti..................................................................................................................................... 658
79.9. GRI Computer Corporation ..................................................................................................... 662
79.10. Honeywell.............................................................................................................................. 662
79.11. IBM (International Business Machiness Corporation).......................................................... 662
79.12. LEO Computers Ltd. ............................................................................................................. 670
79.13. Norsk Data ............................................................................................................................. 670
79.14. Nuclear Data, Inc. .................................................................................................................. 672
79.15. Philco ..................................................................................................................................... 701
79.16. Univac.................................................................................................................................... 701
80. Historie Sovětské výpočetní techniky .................................................................................................. 705
81. Historie výpočetní techniky v ČSSR a zemích východního bloku ...................................................... 706
82. Mechanické počítače a konstrukce....................................................................................................... 707
83. Réleové počítače................................................................................................................................... 708
83.1. Z3 (Konrad Zuse)..................................................................................................................... 708
83.2. R500/7T Relay Computer........................................................................................................ 708
83.3. Elektrický mozek Simon.......................................................................................................... 708

ix

84. Elektronkové počítače a jiné stroje ...................................................................................................... 709
84.1. Colosus .................................................................................................................................... 709
84.2. ABC ......................................................................................................................................... 709
84.3. ENIAC ..................................................................................................................................... 709
84.4. EDSAC .................................................................................................................................... 709
84.5. UNIVAC .................................................................................................................................. 710
84.6. EDVAC .................................................................................................................................... 710
84.7. LEO.......................................................................................................................................... 711
84.8. IAS........................................................................................................................................... 711
84.9. MANIAC ................................................................................................................................. 711
84.10. SSEM (Small Scale Experimental Machine) [1948-06-21] .................................................. 712
85. Počítače druhé generace ....................................................................................................................... 714
85.1. IBM 1401................................................................................................................................. 714
85.2. ELLIOT 803 ............................................................................................................................ 714
86. Doba elektronková ............................................................................................................................... 715
86.1. Whirlwind (MIT) ..................................................................................................................... 715
87. Doba transistorová................................................................................................................................ 738
87.1. TRADIC .................................................................................................................................. 738
87.2. TX-0......................................................................................................................................... 738
87.3. CDC 160 .................................................................................................................................. 742
87.4. CDC 160A ............................................................................................................................... 747
87.5. ARC-1 — The Average Response Computer .......................................................................... 748
87.6. LINC [1962] ............................................................................................................................ 749
87.7. L-1............................................................................................................................................ 751
87.8. Control Data Corporation Model 1604.................................................................................... 752
87.9. Eliot.......................................................................................................................................... 752
87.10. Další počítače......................................................................................................................... 753
88. Doba mikroprocesorová ....................................................................................................................... 755
88.1. I8008........................................................................................................................................ 755
88.2. RCA1802 ................................................................................................................................. 755
88.3. I8080........................................................................................................................................ 756
88.4. Z80........................................................................................................................................... 756
88.5. MC6800 ................................................................................................................................... 758
88.6. 6502 ......................................................................................................................................... 758
88.7. Altair ........................................................................................................................................ 758
88.8. IMSAI ...................................................................................................................................... 758
89. Nezařazené stroje ................................................................................................................................. 761
89.1. Philco 212 ................................................................................................................................ 761
90. Historie na videu .................................................................................................................................. 762
91. Osobnosti.............................................................................................................................................. 764
91.1. Howard Aiken.......................................................................................................................... 764
91.2. Sergei Alexeevich Lebedev (1902-1974) ................................................................................ 764
91.3. David L. Jones (*19xx)............................................................................................................ 764
91.4. Grace Hopper (*1906, †1992) ................................................................................................. 765
91.5. Hans R.Camenzind (*1934)..................................................................................................... 765
91.6. Harlan Anderson...................................................................................................................... 765
91.7. Jeri Ellsworth ........................................................................................................................... 765
91.8. Ken Olson ................................................................................................................................ 765
91.9. Saul Dinman ............................................................................................................................ 766
91.10. Seymour Cray ........................................................................................................................ 766
91.11. Stave Wozniak (*1950-08-11)............................................................................................... 766
91.12. William Friedman .................................................................................................................. 766

x

92. Staré časopisy....................................................................................................................................... 768
93. Operační systémy a softwarové vybavení ............................................................................................ 769
93.1. OS-9/6809................................................................................................................................ 769
93.2. FLEX ....................................................................................................................................... 769
94. Počítače ve vesmíru a v letadlech......................................................................................................... 770
94.1. 1750A ...................................................................................................................................... 770
94.2. IBM AP-101 ............................................................................................................................ 772
94.3. Magic I..................................................................................................................................... 772
94.4. TRADIC .................................................................................................................................. 773
95. Počítače ve zbraních (raketách, bombách, ...) ...................................................................................... 774
95.1. Minuteman-I Autonetics D-17 flight computer ....................................................................... 774
95.2. ................................................................................................................................................. 774
96. Úvod ..................................................................................................................................................... 775
96.1. Zdroje informací ...................................................................................................................... 775
96.2. Nezatříděné a nezpracované informace ................................................................................... 775
97. Velmi staré počítače ............................................................................................................................. 777
97.1. Burroughs B-200 ..................................................................................................................... 777
97.2. SAGE ....................................................................................................................................... 777
97.3. Ostatní počítače ....................................................................................................................... 777
98. Minipočítače......................................................................................................................................... 778
98.1. Interdata ................................................................................................................................... 778
99. Blíže neidentifikované počítače............................................................................................................ 779
99.1. RCA 110 .................................................................................................................................. 779
99.2. Central Air Data Computer...................................................................................................... 779
100. Všehochut’, náměty a co se jinam nevešlo ............................................................................................... 780
100.1. CoreWars ......................................................................................................................................... 780
100.2. Zajímavé a velmi podivné projekty................................................................................................. 780
100.2.1. Fusion reactor ..................................................................................................................... 780
100.2.2. Elektronový mikroskop....................................................................................................... 780
100.3. Různé nezařazené informace........................................................................................................... 781
100.4. Ham Radio....................................................................................................................................... 781
100.5. Nápady na experimenty................................................................................................................... 781
100.5.1. Laser ................................................................................................................................... 781
100.5.2. OLED.................................................................................................................................. 781
100.6. Výrobci součástek ........................................................................................................................... 781
100.6.1. National Semiconductor ..................................................................................................... 781
A. Vybavení laboratoře/dílny............................................................................................................................ 783
A.1. Nepájivá kontaktní pole (Breadboard)............................................................................................... 783
A.2. Moduly pro nepájivá kontaktní pole a experimenty........................................................................... 784
A.3. Meřící přístroje ................................................................................................................................... 784
A.4. Napájecí zdroje................................................................................................................................... 784
A.4.1. Využití standardních počítačových zdrojů ............................................................................ 784
B. Technologie a postupy ................................................................................................................................... 786
B.1. SMT / SMD ........................................................................................................................................ 786
B.2. DPS (PCB).......................................................................................................................................... 786
C. Odkazy na weby a blogy............................................................................................................................... 789
C.1. České stránky...................................................................................................................................... 789
C.2. Ostatní stránky.................................................................................................................................... 789
C.3. Obchody.............................................................................................................................................. 789

xi

D. Různá doporučení ......................................................................................................................................... 791
D.1. Jeri Ellsworth...................................................................................................................................... 791
D.2. Dave Jones.......................................................................................................................................... 791
D.2.1. Rigol DS1052E a další........................................................................................................... 791
E. Zajímavý hardware....................................................................................................................................... 793
E.1. Ben NanoNote..................................................................................................................................... 793
E.2. Malé počítače, samostatné desky........................................................................................................ 793

xii

Seznam tabulek
2-1. Tabulka základních jednotek ............................................................................................................................ 2
2-2. Násobky a jejich značení .................................................................................................................................. 2
2-3. Jednotky délky .................................................................................................................................................. 3
3-1. AWG ................................................................................................................................................................. 7
3-2. Parametry některých diod................................................................................................................................. 9
3-3. Parametry některých BJT transistorů ............................................................................................................. 12
6-1. PC-1 ................................................................................................................................................................ 18
8. ............................................................................................................................................................................ 19
10-1. ...................................................................................................................................................................... 33
12-1. Funkční tabulka hradla YES......................................................................................................................... 41
12-2. Funkční tabulka invertoru............................................................................................................................. 42
12-3. Funkční tabulka AND................................................................................................................................... 42
12-4. Funkční tabulka OR...................................................................................................................................... 43
12-5. Tabulka výstupu dvouvstupového hradla NAND ......................................................................................... 44
12-6. Tabulka výstupu třívstupového hradla NAND ............................................................................................. 44
12-7. Funkční tabulka XOR ................................................................................................................................... 45
13-1. Pravdivostní tabulka některých binárních operací........................................................................................ 59
13-2. Pravdivostní tabulka některých binárních operací........................................................................................ 59
13-3. Funkční tabulka poloviční sčítačky .............................................................................................................. 59
15-1. Logické hodnoty na dual rail ........................................................................................................................ 64
16-1. Použité zkratky ............................................................................................................................................. 65
16-2. Tabulka obvodů 74 podle značení ................................................................................................................ 65
16-3. Tabulka obvodů 4000 podle značení ............................................................................................................ 69
16-4. Přehled řad/rodin logických obvodů............................................................................................................. 70
16-5. Vybrané parametry vybraných rodin............................................................................................................ 71
16-6. Pravdivostní tablulka klopného obvodu D v IO CD4013............................................................................. 83
16-7. Funkční tabulka 74165 ................................................................................................................................. 87
17-1. ...................................................................................................................................................................... 92
17-2. Dostupnost TLC5940 ................................................................................................................................... 93
27-1. .................................................................................................................................................................... 118
28-1. Význam řídicích kódů ASCII ..................................................................................................................... 120
28-2. Commodore GCR Codes ............................................................................................................................ 121
28-3. GCR: (0,2) RLL.......................................................................................................................................... 121
28-4. 4B5B Encoding Table................................................................................................................................. 122
31-1. Registry procesoru...................................................................................................................................... 127
31-2. Struktura instrukčního slova ....................................................................................................................... 127
31-3. .................................................................................................................................................................... 128
31-4. Základní instrukce pro umístnění do tabulky atomických instrukcí........................................................... 130
31-5. Registry procesoru SOC-8.......................................................................................................................... 131
31-6. Bity stavového slova ................................................................................................................................... 132
31-7. .................................................................................................................................................................... 133
31-8. Adresní módy instrukcí SOC-8 .................................................................................................................. 135
31-9. Adresní módy instrukcí SOC-8 .................................................................................................................. 136
31-10. Adresní módy ........................................................................................................................................... 138
31-11. Některé instrukce SOC-8.......................................................................................................................... 140
31-12. .................................................................................................................................................................. 140
31-13. Plánované instrukce .................................................................................................................................. 146
31-14. Návrh prostoru instrukčních kódů:........................................................................................................... 146
31-15. Registry procesoru SOC-168.................................................................................................................... 147

xiii

31-16. Tabulka Instrukcí SOC-168 ...................................................................................................................... 151
31-17. Význam bitů pole adresního módu instrukce SOC-168 ........................................................................... 152
31-18. Registry SOC-22....................................................................................................................................... 158
31-19. Adresní módy ........................................................................................................................................... 160
31-20. Instrukce ................................................................................................................................................... 160
31-21. Tabulka instrukcí ...................................................................................................................................... 162
31-22. Tabulka instrukcí ...................................................................................................................................... 164
31-23. .................................................................................................................................................................. 165
31-24. .................................................................................................................................................................. 166
31-25. Registry procesoru FJE5........................................................................................................................... 167
31-26. Instrukce procesoru EFJ5 ......................................................................................................................... 167
31-27. Registry procesoru SPEW ........................................................................................................................ 168
31-28. Registry procesoru SPEW ........................................................................................................................ 169
31-29. .................................................................................................................................................................. 169
31-30. .................................................................................................................................................................. 172
31-31. Tabulka instrukcí nanoForth ..................................................................................................................... 175
31-32. Tabulka instrukcí Nagro VM .................................................................................................................... 175
32-1. Ukázka návrhu instrukční sady................................................................................................................... 180
35-1. Základní instrukce ...................................................................................................................................... 189
36-1. Přehled obvodů rodiny CDP 1802.............................................................................................................. 206
36-2. Operační kódy instrukcí CDP1802 (1805) řazené podle operačního kódu ................................................ 208
40-1. Konvence pojmenování a použití registrů .................................................................................................. 223
42-1. .................................................................................................................................................................... 228
42-2. Přehled vybraných obvodů řady AVR ATtiny ............................................................................................ 228
42-3. Přehled vybraných obvodů řady AVR ATmega.......................................................................................... 229
42-4. Obvody s USB rozhraním........................................................................................................................... 231
42-5. SREG — The AVR Status Register............................................................................................................ 232
42-6. Timer/Counter Control Register A - TCCR0A .......................................................................................... 233
42-7. Dostupnost ATtiny 24,44,84....................................................................................................................... 235
42-8. Dostupnost ATtiny 25,45,85....................................................................................................................... 235
42-9. Dostupnost ATmega8 ................................................................................................................................. 237
42-10. Vektory přerušení ATmega162 ................................................................................................................. 238
42-11. Registry..................................................................................................................................................... 238
42-12. Dostupnost ATmega162 ........................................................................................................................... 239
42-13. Registry čítače/časovače 0 procesoru ATmega162................................................................................... 239
42-14. .................................................................................................................................................................. 240
42-15. .................................................................................................................................................................. 241
42-16. Popis funkce vývodů portu B ................................................................................................................... 241
42-17. Dostupnost ATmega8 ............................................................................................................................... 242
42-18. Dostupnost ATmega 16/32/64 .................................................................................................................. 242
42-19. Některé parametry mikropočítačů ATmega48 až 328 .............................................................................. 243
42-20. I/O registry................................................................................................................................................ 243
42-21. Dostupnost ATmega 48/88/169/328 P ...................................................................................................... 244
42-22. Compare Output Mode, non-PWM Mode................................................................................................ 246
42-23. Compare Output Mode, Fast PWM Mode................................................................................................ 246
42-24. Compare Output Mode, Phase Correct PWM Mode................................................................................ 246
42-25. Waveform Generation Mode Bit Description........................................................................................... 246
42-26. Dostupnost ATmega 164/324/644/1284 P/PA .......................................................................................... 250
42-27. Přesné bitové šířky jednotlivých typů....................................................................................................... 258
42-28. Vektory přerušení...................................................................................................................................... 259
42-29. Operační kódy instrukcí AVR řazené podle operačního kódu.................................................................. 261
42-30. .................................................................................................................................................................. 299

xiv

42-31. .................................................................................................................................................................. 299
42-1. .................................................................................................................................................................... 304
43-1. Cog RAM Special Purpose Registers......................................................................................................... 349
44-1. Dostupnost součástek: ................................................................................................................................ 351
49-1. Informace o monochromatický LCD displejích ......................................................................................... 363
49-2. Parametry displejů ...................................................................................................................................... 363
49-3. Zapojení vývodů Nokia3310 na připájeném plochém vodiči..................................................................... 367
49-4. Připojení displeje k MCU AVR .................................................................................................................. 367
49-5. .................................................................................................................................................................... 368
49-6. Zapojení konektoru..................................................................................................................................... 369
51-1. USB kabel/konektor ................................................................................................................................... 373
51-2. Použitelné kabely........................................................................................................................................ 374
51-3. Zapojení konektoru nokia........................................................................................................................... 375
51-4. Zapojení kabelu CA-42 .............................................................................................................................. 376
51-5. Zapojení kabelu DKU-5 ............................................................................................................................. 376
51-6. Zapojení kabelu .......................................................................................................................................... 377
53-1. Barvy vodičů............................................................................................................................................... 383
53-2. .................................................................................................................................................................... 384
54-1. .................................................................................................................................................................... 389
54-2. Dostupnost ENC28J60 ............................................................................................................................... 389
54-3. .................................................................................................................................................................... 389
54-4. Kódy funkcí ................................................................................................................................................ 390
58-1. Startovací kódy ........................................................................................................................................... 398
65-1. Přehled jednotlivých modelů PDP-8 .......................................................................................................... 411
65-2. .................................................................................................................................................................... 412
65-3. Soubor základních instrukcí PDP-5............................................................................................................ 413
65-4. Doba provádění instrukcí............................................................................................................................ 414
65-5. Základní instrukce PDP-8........................................................................................................................... 416
65-6. Četnosti užití instrukcí v programu FOCAL-8........................................................................................... 417
65-7. Standardní adresy některých I/O zařízení PDP-8 ....................................................................................... 417
65-8. Kombinace bitů mikroinstrukcí pro rotace ve skupině 1............................................................................ 419
65-9. Group 1 Microinstructions od PDP-8......................................................................................................... 420
65-10. Group 2 Microinstructions od PDP-8....................................................................................................... 421
65-11. Group 3 Microinstructions od PDP-8....................................................................................................... 422
65-12. Operační kódy instrukcí PDP-8 řazené podle operačního kódu............................................................... 424
65-1. DCLR příkazy............................................................................................................................................. 440
65-14. Příkazy pro práci s konzolou .................................................................................................................... 517
65-15. Instrukce DC02-F ..................................................................................................................................... 519
65-16. FFP-12 Active Parameter Table Format ................................................................................................... 520
65-17. IOT instrukce pro FPP-12......................................................................................................................... 521
65-18. Instruction Set........................................................................................................................................... 521
65-19. Instrukce pro práci s RK8......................................................................................................................... 522
65-20. KT8-A Compatible Instructions ............................................................................................................... 523
65-21. KT8-A Expanded instructions.................................................................................................................. 524
65-22. Důležití/systémoví uživatelé TSS/8.......................................................................................................... 529
65-23. Simulovaný hardvare ................................................................................................................................ 534
65-24. Nastavování procesoru.............................................................................................................................. 534
66-1. .................................................................................................................................................................... 540
66-2. Instrukce řazené podle operačního kódu .................................................................................................... 540
67-1. Délky a formáty instrukcí architektury System 360................................................................................... 545
67-2. Obsazení paměti IBM System 360 ............................................................................................................. 546
67-3. Seznam instrukcí System 360 podle operačních kódů ............................................................................... 547

xv

70-1. NEMA ........................................................................................................................................................ 562
70-2. Připojení modelářského serva..................................................................................................................... 564
70-3. Turnigy TG9 ............................................................................................................................................... 564
70-4. HEXTRONIK HTX 900............................................................................................................................. 565
79-1. CDC Display code characters (64-character character set version) ........................................................... 587
79-2. Přehled základních instrukcí....................................................................................................................... 591
79-3. Operační kódy instrukcí Micro 16V řazené podle operačního kódu.......................................................... 592
79-4. Stručný přehled modelů PDP firmy Digital................................................................................................ 626
79-5. Přehled instrukcí PDP-1 ............................................................................................................................. 627
79-6. Přehled instrukcí PDP-4 ............................................................................................................................. 628
79-7. Přehled instrukcí PDP-7 ............................................................................................................................. 629
79-8. Registry PDP-5, PDP-8 .............................................................................................................................. 630
79-9. Základní instrukce PDP-5, PDP-8 .............................................................................................................. 631
79-10. Modely PDP-8 .......................................................................................................................................... 631
79-11. Modely kompatibilní od jiných výrobců .................................................................................................. 632
79-12. Operační kódy instrukcí PDP-11.............................................................................................................. 636
79-13. Počítače Elliot a data spuštění .................................................................................................................. 654
79-14. .................................................................................................................................................................. 657
79-15. Registry..................................................................................................................................................... 657
79-16. .................................................................................................................................................................. 658
79-17. Ferranti Pagasus Memory Map................................................................................................................. 659
79-18. Ferranti Atlas Index Registers .................................................................................................................. 661
79-19. Počítače IBM ............................................................................................................................................ 662
79-20. Sumary of AN/FSQ-8 instructions ........................................................................................................... 665
79-21. Instrukce IBM 701.................................................................................................................................... 666
79-22. Kombinace bitů v pamětové buňce IBM 1620 ......................................................................................... 667
79-23. IBM 1400 series........................................................................................................................................ 668
79-24. .................................................................................................................................................................. 669
79-25. Single-Word instrukce .............................................................................................................................. 673
79-26. .................................................................................................................................................................. 674
79-27. Single-Word Memory Reference Instructions.......................................................................................... 675
79-28. Modifikace přístupu k paměti................................................................................................................... 675
79-29. Two-Word Memory Referenc Instructions............................................................................................... 676
79-30. .................................................................................................................................................................. 679
79-31. .................................................................................................................................................................. 681
79-32. Operační kódy instrukcí ND812 řazené podle operačního kódu.............................................................. 681
79-33. Registry UNIVAC 1218............................................................................................................................ 702
79-34. Adresy paměti UNIVAC 1218.................................................................................................................. 702
84-1. SSEM Instruction Set ................................................................................................................................. 712
86-1. Instrukce počítače Whirlwind..................................................................................................................... 715
87-1. Registry TX-0 ............................................................................................................................................. 739
87-2. TX0 Combined Operate Class Commands................................................................................................. 741
87-3. Registry modifikovaného TX-0 .................................................................................................................. 742
87-4. Základní instrukce modifikovaného TX-0.................................................................................................. 742
87-5. Tabulka instrukcí CDC-160 ........................................................................................................................ 743
87-6. Adresní módy CDC-160............................................................................................................................. 744
87-7. .................................................................................................................................................................... 744
87-8. Instruction table for CDC 160 .................................................................................................................... 746
87-9. .................................................................................................................................................................... 747
87-10. Základní instrukc (Full Address) LINC.................................................................................................... 750
87-11. Základní instrukce LINC .......................................................................................................................... 750
87-12. .................................................................................................................................................................. 750

xvi

87-13. .................................................................................................................................................................. 752
89-1. Instrukce ..................................................................................................................................................... 761
B-1. Třídy PCB .................................................................................................................................................... 786
B-2. Označení materiálů pro PCB ....................................................................................................................... 787
B-3. Rozměry některých eurokaret...................................................................................................................... 787

xvii

Předmluva
FIXME:napsat nebo nechat napsat předmluvu.

xviii

Kapitola 1. Úvod
Odkazy:
1
• Lessons In Electric Circuits
Původně jsem tento dokument začal psát, abych si utřídil informace o digitálních obvodech. A těch tu opravdu
příliš informací nění. Později jsem pak začal sbírat informace o historické výpočetní technice a něco málo jsem
se věnoval jednočipovým mikropočítačům, zejména AVR firmy Atmel.
Obrázky vytvářim několika programy. Obrázky instrukcí jsou vytvářeny pomocí programu gpic jenž přináleží
ka programu groff. Schémata jsem pak jak šel čas vytvářel v programech TkGate, Electric a naposled a těch je
nejvíce, gEDA.

Poznámky
1. http://www.ibiblio.org/obp/electricCircuits/index.htm

1

I. Součástky, komponenty a materiály

Kapitola 2. Fyzikální veličiny
*

2.1. Základní fyzikální veličiny
*

Odkazy:
• Desítková soustava1 na české Wikipedii
• Předpona soustavy SI2
•
•

Při konstrukci elektronických zařízení pracujeme s reálnými materiály. S reálnou hmotou, která ma rozměry,
hmotnost a další vlastnosti. Abychom mohli vyjádřit číselně vlastnosti hmoty, musíme mít měřítko, tedy soustavu
jednotek, k vyjádření.
Tabulka 2-1. Tabulka základních jednotek
veličina

ozna
jednotka
čení

ozna
poznámka
čení

délka

metr

m

hmotnost

kilogram

kg

sekunda

s

Coulomb

C

čas
náboj
napětí

t

U Volt

V

odpor

R Ohm

Ω

kapacita

C Farad

F

indukčnost

L Henry

proud

Tabulka 2-2. Násobky a jejich značení
název

znahodnota
čení

exa

E 1018

peta

P 1015

tera

T 1012

giga

G 109

poznámka

2

Kapitola 2. Fyzikální veličiny
název

znahodnota
čení

mega

M 1 000 000

kilo

k 1 000

hekto

h 100

deka

da 10

deci

d 0,1

centi

c

mili

m 0,001

mikro

µ 0,000 001

nano

n 10-9

piko

p 10-12

femto

f

10-15

atto

a

10-18

poznámka

0,01

2.1.1. Délka, rozměr
Délka je vzdálenost mezi dvěma body v prostoru.
Může to být vzdálenost jednoho konce tyče od druhéhé konce tyče. Vzdálenost jednoho rohu krabice od
druhého rohu krabice, atd.
Tabulka 2-3. Jednotky délky
popis

zkratka

metr

m

.

mil

1000 mil = 1 in

palec inch

in

1 in = 25.4 mm

stopa foot

ft.

míle .
Základní délkovou jendotkou podle soustavy SI je metr. V době svého vzniku byl definován jako jedna desetimilióntina zemského kvadrantu. Protože tato definice přestala časem vyhovovat, byla nahrazena jinou, přesnější.
Podle té je jeden metr definován jako 1 650 763,73 násobek vlnové délky záření ve vakuu které přísluší přechodu
mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86. Poslední definice je z roku 1983 a v ní je metr
definován jako vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za dobu 1/299 792 458 sekundy.
Ačkoliv je metry v soustave SI standardizován již vice než 200 let, přesto se v některých oborech používají
odlišné, tradiční jednotky. Pro elektroniku je důležitá jednotka palec (inch) a jeho zlomek mil. Palec je definován
jako 25,4 milimetru přesne a 1 mil je jedna tisícina palce. Od těchto měr jsou tradičně odvozeny například rotměry
součástek a tím pádem se používají při konstrukci DPS.

3

Kapitola 2. Fyzikální veličiny

2.1.2. Náboj
*

Odkazy:
• Electric charge3 na Wikipedii
• Coulomb4 na Wikipedii
•
•

Elektrický náboj je měřen v jednotkách coulomb
•

1 Coulomb = 6,24151 × 1018 × p+; kde p+ je elektrický náboj protonu. Můžeme také použít elektrický
náboj elektronu e-, protože p+ = -e-

2.1.3. Napětí
* Attributy: id="voltage"

Odkazy:
• Voltage5 na Wikipedii
• Electric potential6 na Wikipedii
•
•

U

2.1.4. Proud
*

Odkazy:
• Elektrický proud7 na české Wikipedii
• Electric current8 na Wikipedii
•

I

2.1.5. Odpor
Odkazy:
• Odpor (rezistor) jako součástka
• Electrical resistance9 na Wikipedii
•
•

Odpor jako veličina je schopnost materiálu klást odpor průchodu elektrického proudu. Označuje se písmenem
R. Jednotka odporu je Ω.
V elektrickém obvodu je vztah mezi odporem, napětím a proudem dán ohmovým zákonem.

4

Kapitola 2. Fyzikální veličiny

2.1.6. Kapacita
* Attributy: id="Capacitance"

Odkazy:
• Capacitance10 na Wikipedii
• 4.2
•

Rovnice 2-1. Rovnice

C=

Q
V

Energie náboje q.

dW =

q
dq
C

2.1.7. Indukčnost
*

Odkazy:
• Inductance11 na Wikipedii
• 4.3
•

Rovnice 2-2. Napětí na cívce

v=

dφ
di
=L
dt
dt

Rovnice 2-3. Poud protékající cívkou

i=

1
L

∫ udt

2.2. Odvozené fyzikální veličiny
* Rozmyslet co dát do této sekce.

2.3. Zákony a vztahy mezi veličinami
*

5

Kapitola 2. Fyzikální veličiny

2.3.1. Ohmův zákon
* id="ohms-law"

Odkazy:
• Ohmův zákon12 na české Wikipedii
13
• Ohm’s law na Wikipedii
•

I=V/R
V = IR
R=V/I

2.3.2.
*

Poznámky
1. http://cs.wikipedia.org/wiki/Desítková_soustava
2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Předpona_soustavy_SI
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_charge
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Coulomb
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage
6. http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_potential
7. http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrický_proud
8. http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current
9. http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistance
10. http://en.wikipedia.org/wiki/Capacitance
11. http://en.wikipedia.org/wiki/Inductance
12. http://cs.wikipedia.org/wiki/Ohmův_zákon
13. http://en.wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law

6

Kapitola 3. Materiály a jejich vlastnosti
*

V konstrukcích používáme řadu různých materiálů s odlišnými fyzikálními vlastnostmi.
Z hlediska vodivosti elektrického proudu rozlišujeme tři základní kategorie látek, jsou to:
•

vodiče

•

nevodiče - izolanty

•

polovodiče

* Rozepsat se blíže.

3.1. Vodiče
*

Odkazy:
• Wire Gauge and Current Limits1
• American wire gauge2 na Wikipedii
• Standard wire gauge3 — BS 3737:1964, Imperial Wire Gauge or British Standard Gauge
•
•

Vodič je materiál, jenž snadno vede elektrický proud. Jako vodiče se používají kovy, většinou železo, hliník a
měd’. V elektronice je to témeř výhradně měd’.
AWG je American Wire Gauge. Jedná se o standard popisující elektrické kabely.
D(AWG) = 0.005 * 92((36-AWG)/39) inch
Tabulka 3-1. AWG
gauge

průměr

odpor

palce

mm

Ω / 1000
ft.

Ω / km

OOOO

0.46

11.684

0.049

0.16072

380

302

125 Hz

OOO

0.4096

10.40384

0.0618

0.202704

328

239

160 Hz

OO

0.3648

9.26592

0.0779

0.255512

283

190

200 Hz

0

0.3249

8.25246

0.0983

0.322424

245

150

250 Hz

1

0.2893

7.34822

0.1239

0.406392

211

119

325 Hz

16

0.0508

1.29032

4.016

13.17248

22

3.7

11 kHz

17

0.0453

1.15062

5.064

16.60992

19

2.9

13 kHz

18

0.0403

1.02362

6.385

20.9428

16

2.3

17 kHz

19

0.0359

0.91186

8.051

26.40728

14

1.8

21 kHz

20

0.032

0.8128

10.15

33.292

11

1.5

27 kHz

21

0.0285

0.7239

12.8

41.984

9

1.2

33 kHz

7

Kapitola 3. Materiály a jejich vlastnosti
gauge

průměr

odpor

palce

mm

Ω / 1000
ft.

Ω / km

22

0.0254

0.64516

16.14

52.9392

7

0.92

42 kHz

23

0.0226

0.57404

20.36

66.7808

4.7

0.729

53 kHz

24

0.0201

0.51054

25.67

84.1976

3.5

0.577

68 kHz

25

0.0179

0.45466

32.37

106.1736

2.7

0.457

85 kHz

26

0.0159

0.40386

40.81

133.8568

2.2

0.361

107 kHz

27

0.0142

0.36068

51.47

168.8216

1.7

0.288

130 kHz

28

0.0126

0.32004

64.9

212.872

1.4

0.226

170 kHz

29

0.0113

0.28702

81.83

268.4024

1.2

0.182

210 kHz

30

0.01

0.254

103.2

338.496

0.86

0.142

270 kHz

3.2. Polovodiče
* Attributy: id="semiconductors"

Odkazy:
• WikipediaEN: Semiconductor4
•

Polovodiče jso materiály které nejsou dobrými vodiči, nejsou ani dobrými izolaty, a jejich aktuální vodivost závisí od několika paramatrů. Za normálních či nízkých teplot je čistý polovodič nevodivý, s postupným
zvyšováním teploty nastává uvolnění valenčních elektronů do prostoru krystalové mřížky a polovodič se stává
vodivým. Pro čistý polovodičový materiál nemáme významného užití, ale pokud jej mírně "znečistíme" přidáním
(dopováním) jiných prvků dosáhneme změny elektrických parametrů. Vytvoření přechodu mezi polovodičem
dopovaným různými materiály vzniká polovodičový jev na přechodu PN který je základním jevem a principem
polovodičové diody jak bude popsáno v části o diodách. Další krokem bylo vytvoření funkčního polovodiče se
dvěma předchody PNP nebo NPN v nemž se projevuje jev tranzistorový, jenž je principem fungování BJT (bibpolar junction transistor) transistoru, rovněž popsaném dále.
Se zvládnutím tvorby složitějších struktur v polovodičovém materiálu dochází k objevu a kostrukci dalších
polovodičových součástek. Tyto technologie vrcholí v současných integrovaných obvodech s vysokou hustotou
integrace.
* To be done:podstata polovodičových materiálů, jejich popis a princip.

3.2.1. PN přechod, dioda
*
* To be done:princip polovodičového jevu na přechodu PN.

3.2.1.1. Přehled známých a obvyklých diod
* Attributy: id="known-diods"
* Připomínám že výběr součástek zde uvedených je vysoce subjektivní a je dán tím že jsem se s konkrétnímy typy setkal. Rovněž
zde uvádím i z dnešního pohledu již historické typy, rovněž proto že jsem se s nimi setkal a možná je mám ještě nekde v šuplíku.

Předem připomínám, že parametry diod zde uvedených jsou jen velmi orientační a mohou být i chybné. Sice se
snažím postupně upřesňovat, opravovat a doplňovat jejich hodnoty, ale není to vždy jednoduché. Někteří výrobci

8

Kapitola 3. Materiály a jejich vlastnosti
uvádějí odlišné parametry, či jejich součástky mají odlišné hodnoty. Tabulka je tedy jen velmi orientační a před
použitím součástky doporučuji prostudovat datasheet.
Tabulka 3-2. Parametry některých diod
typ

VR [V]

VRRM VF
[V]
[V]

IFM
Pd
pozdra
[mA] [mW]

1N4148

75

100

typ

VR [V]

VRRM IFM
fT
Pd
pozdra
[V]
[mA] [MHz] [mW]

0.545 300
- 1.0 mA

500

DO35

1N4007

popis

rychlá spínací dioda

DO41

1N5802

50

2,5 A

1N5803

75

1N5804

100

2,5 A

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

1N5805

125

2,5 A

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

1N5806

150

2,5 A

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

1N5807

50

6A

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

1N5809

75

6A

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

1N5809

100

6A

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

1N5811

150

6A

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

usměrňovací diod

BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda
BODY B ultrarychlá
usměrňovací dioda

1N5812- 50,75,100,125,15020 A
1N5816

DO-4

1N5817

20

1A

1,25W DO41

1N5818

30

1A

1,25W

ultrarychlá
usměrňovací dioda
Schottky Barrier
Rectifier,
Uf=0.170mV

9

Kapitola 3. Materiály a jejich vlastnosti
typ

VR [V]

1N5819

VRRM IFM
fT
Pd
pozdra
[V]
[mA] [MHz] [mW]
40

1A

100
V

150
mA

1,25W

BAR19
BAT41

DO35

Schottky Rectifier
Diode, Uf=0,45V

BAT46

100

150
mA

Schottky Rectifier
Diode

BAT48

40

350
mA

Schottky Rectifier
Diode

Dioda 1N4148 (WikipediaEN5) je velmi rozšířená rychlá spínací dioda. Vyrábí se již dlouho a například Texas
Instruments ji uvádí ve svém katalogu z října 1966. Někteří výrobci ji označují jako 1N914. Toto je jiné označení
stejné diody. Základní parametry jsou:
•

VRRM=100V (Maximum Repetitive Reverse Voltage)

•

IO=200mA (Average Rectified Forward Current)

•

IF=300mA (DC Forward Current)

•

IFSM=1.0A Pulse Width = 1s), 4.0A (Pulse Width = 1µs) (Non-Repetitive Peak Forward Surge Current)

•

PD=500mW (power Dissipation)

•

TRR<4ns (reverse recovery time)

•
•
•

3.2.2. Tranzistor
* Attributy: id="transistor"
* Přemístnit do kapitoly polovodiče

Odkazy:
• Tranzistor6 na české Wikipedii
7
• Transistors Tutorial Tony van Roon
8
• Tranzistor a tranzistorový jev
9
• EARLY TRANSISTOR HISTORY AT GE Hugh R. Lowry
10
• Instruments of Amplification, Gallery 2 H. P. Friedrichs (AC7ZL) Homepage —
•
•
•

Tranzistor je polovodičová nelineární součástka se třemi vývody. Nejčastěji se pod pojmem tranzistor rozumí
bipolární tranzistor.
* Bipolar Junction Transistor

10

Kapitola 3. Materiály a jejich vlastnosti
Tranzistorový jev objevili Dr. John Bardeen, Dr. Walter Brattain a Dr. William Shockley. První tranzistor zkonstruovali v prosinci 1947, v Bellových laboratořích v Murray Hill, NJ. Za objev tranzistorového jevu jim byla
v roce 1956 udělena Nobelova cena za Fyziku. Objev tranzistoru způsobil převrat v aplikované elektrotechnice
a vědeckotechnickou revoluci. Odstartoval miniarizaci elektronických součástek která vyvrcholila v konstrukci
dnešních počítačů.
Bipolární tranzistor sestává ze dvou PN přechodů. Správné vytvoření těchto přechodů bylo klíčovým problémem v konstrukci tranzistoru. Pořadí P a N vrstev v tranzistoru umožňuje konstrukci dvou typů a to PNP a
NPN. Jednotlivé vrstvy jsou připojeny k vývodům označeným emitor (E), báze (B) a kolektor (C). Principem
činnosti tranzistoru je jev, kdy proud tekoucí do báze mění "odpor" mezi emitorem a kolektorem a tím ovlivňuje
velikost proudu tekoucího těmito vývody.
Obrázek 3-1. Bipolární tranzistor
kolektor

kolektor

P

N
báze

N

P

P

báze

N

emitor

emitor

* 320×240; EPS scale=50

Schematická značka tranzistoru ukazuje všechny tři vývody. Emitor je znázorněn šipkou a směr šipky ukazuje
směr proudu.
Obrázek 3-2. Schematická značka pro bipolární tranzistor
C

C

B

B

E

E

PNP

NPN

* 320×240; EPS scale=50

Obrázek 3-3. Schematická značka pro bipolární tranzistor (scale="60")
C
B

C
B

E

PNP

E

NPN

3.2.2.1. Základní zapojení tranzistoru
*

Známe tři základní zapojení tranzistoru, lišící se tím, který vývod je připojen přímo ke napájecímu zdroji. A to
at’ již zemnícímu vodiči nebo napájecímu vodiči. Tato zapojení se nazývají

11

Kapitola 3. Materiály a jejich vlastnosti
•
•
•

zapojení se společným emitorem
zapojení se společným kolekorem
zapojení se společnou bází

3.2.2.1.1. Zapojení se společným emitorem
*

Odkazy:
• Common emitter11
•

Obrázek 3-4.

Vcc

Rc
Vout
C

Vin

B

E

* gEDA image schematic Transistor_Common_Emitter.sch: 320×240 EPS, PNG

3.2.2.2. Přehled známých tranzistorů
*

Tabulka 3-3. Parametry některých BJT transistorů
typ

12

VCEO [V] IC [mA]

Ptot
[mW]

fT [MHz]

2N3904 40

200

625

100

General Purpose Transistor (NPN),
complementary to 2N3906

2N3906 40

200

625

250

Small Signal transistor (PNP), komplementární k
2N3904

2N4401 40

600

625

250

Small Signal Transistor (NPN)

Kapitola 3. Materiály a jejich vlastnosti
typ

VCEO [V] IC [mA]

Ptot
[mW]

fT [MHz]

2N4036
2N4037

PNP

Poznámky
1. http://www.powerstream.com/Wire_Size.htm
2. http://en.wikipedia.org/wiki/American_wire_gauge
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_wire_gauge
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Semiconductors
5. http://en.wikipedia.org/wiki/1N4148
6. http://cs.wikipedia.org/wiki/Tranzistor
7. http://www.sentex.ca/~mec1995/tutorial/xtor/xtor.html
8. http://www.z-moravec.net/ext_el/tranz/tranz1.php
9. http://semiconductormuseum.com/Transistors/GE/OralHistories/Lowry/Lowry_Index.htm
10. http://www.hpfriedrichs.com/bks-ioa-gallery2.htm
11. http://en.wikipedia.org/wiki/Common_emitter

13

Kapitola 4. Pasivní součástky
*

Odkazy:
•

Electronic Components1

•

Electronic component2

•

Basic Passive Components3

•
•

FIXME:Pasivní součástky jsou takové, které nepotřebují napájení ke sé činnosti.
Pasivní součástky nemají zesílení ani směrovost. V analýze.
Pasivní součástky jsou například odpory, kondenzátory a cívky.

4.1. Odpor
* Attributy: id="component.resistor"

Odkazy:
•

Odpor jako veličina

•

Odpor4 a vodivost5 na české Wikipedii

•

Elektrotechnická součástka rezistor6 na české Wikipedii

•

Resistor7 na Wikipedii

•

Praktická elektronika/Lineární součástky8

Odpor je nejjednodušší součástka. Ná dva vývody a jeho hlavní vlastnost je odpor který klade průtoku elektrického proudu. Odpor se značí znakem R, meří v jednotkách Ohm (Ω). Nekdy se v souvislosti s vedením
elektrického proudu mluví o vodivost jenž se značí G a měří v jednotkách Siemens. Odpor je v přímém vztahu s
vodivostí určeném vzorcem:
odpor = 1 / G
Schématická značka je jednoduchá, na následujícímn obrázku je způsob kterým kreslí odpor v evropě a způsob
který je používán v americe a japonsku.
Obrázek 4-1. Schematická značka pro resistor

EU

USA, JAP

4.2. Kondenzátor
* Attributy: id="Capacitor"

Odkazy:
• Capacitance measurement9

14

Kapitola 4. Pasivní součástky
•
•
•

Kapacita
2.1.6
Praktická elektronika/Lineární součástky/Kondenzátor10 na Wikiknihách

•

Kondenzátor je součástka jejíž hlavní veličinou je 2.1.6. Existuje řada konstrukcí kondenzátoru. Po kapacitě je
nejdůležitější informací polarita. Běžné kondenzátory nejsou polarizovány a nezáleží na tom jaké napětí (co do
polarity) na něj přivedeme. Kondenzátory s větší kapacitou bývají vyráběny jako elektrolytické, ty mají stanovenu
polaritu a nesmíme na ně přivést záporné napětí. Elektrolitické kondenzátory proto mají označenu polaritu na
schématu i na samotné součástce.
Obrázek 4-2. Schematická značka pro kondenzátor

4.3. Cívka
*

Odkazy:
• 2.1.7
11
• Inductor na Wikipedii
• Ferrite bead12 na Wikipedii
• Electronics/Inductors13 na Wikibooks
•

4.4. Termistory a teplená čidla
*

Odkazy:
• LM35/LM45/TMP3514 Precision Centigrade Temperature Sensor (10mv/◦ C, -55◦ C až 150◦ C)
• LM34/TMP3415 (Fahrenheit output)
• LM50/TMP3616
• MCP9700/MCP970117
•
•

4.4.1. LM35 (Precision Centigrade Temperature Sensor )
*

Odkazy:
• Teploměr k multimetru18
•

Zapojení s LM35 a podobnými čidly.
Čidlo teploty LM35 je obvod se třemi vývody pro měření teploty. Vyrábí jej National Semiconductor

15

Kapitola 4. Pasivní součástky
Obrázek 4-3. Zapojení LM35

5V

LM35
1
1 2

+Vs

3

+

GND

LM35

Vout
2

Vout

Vout
3 GND
GND
* Image size 640*480 PNG, EPS.

Poznámky
1. http://www.st-andrews.ac.uk/~www_pa/Scots_Guide/info/comp/comp.htm
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_component
3. http://sound.westhost.com/beginners.htm
4. http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%BD_odpor
5. http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%A1_vodivost
6. http://cs.wikipedia.org/wiki/Rezistor
7. http://en.wikipedia.org/wiki/Resistor
8. http://cs.wikibooks.org/wiki/Praktická_elektronika/Lineární_součástky#Rezistor
9. http://www.answers.com/topic/capacitance-measurement
10. http://cs.wikibooks.org/wiki/Praktická_elektronika/Lineární_součástky#Kondenz.C3.A1tor
11. http://en.wikipedia.org/wiki/Inductor
12. http://en.wikipedia.org/wiki/Ferrite_bead
13. http://en.wikibooks.org/wiki/Electronics/Inductors
14. http://www.national.com/mpf/LM/LM35.html#Overview
15.
16.
17.
18. http://pokusy.chytrak.cz/schemata/LM35.htm

16

Kapitola 5. Mechanické součástky
*

5.1. Tiltswitch
*

Odkazy:
• Build your own tilt switch1 na Instructables
•

Poznámky
1. http://www.instructables.com/id/Build-your-own-tilt-switch/

17

Kapitola 6. Zvláštní a neobvyklé součástky
6.1. Parametron
Odkazy:
1
• Historical Computers in Japan
2
• The first computers: history and architectures strana 429
Parametron byl vynalezen Dr. Eiichi Goto v roce 1954. Byl levný a spolehlivý a na jeho základě vyvinula
laboratoř profesora Hidetosi Takahasi počítač PC-1 (Parametron Computer 1).
Tabulka 6-1. PC-1
zahájení prací

září 1957

dokončen

březen 1958

demontován

květen 1964

počet parametronů

4200

pamět’

magnetická jádra, 512 slov

čas sčítání/odčítání

0.4 ms

čas násobení

2.6ms (short), 4.4ms (long)

čas dělení

16.1ms (short/long)

frekvence hodin

10kHz

vstup

fotoelektrická čtečka papírové pásky

výstup

Tele-typewriter

Citace
This was a new logic element invented by Goto Eiichi in 1954. At the time, Goto was a graduate student in the laboratory
of Takahasi Hidetosi at the Departement of Physics, the University of Tokyo. The parametron was a logic circuit element
which utilized the parameter excitation phenomenon. When the L or C in LC resonance circuit is varied by a frequency
almost twice the resonance frequency f using parameter excitation. Goto noticed that this oscillation had two phases, 0
or π, and that binary numbers could be represented by that phase. He adopted "parametron" as the name of this new
logic element for electronic computers, and made his first research report in July 1954 before the Electronic Computer
Research Group of the Institute of Telecomunications Engineers. An electronic computer called the PC-1 was prototyped
using parametrons in the Takahasi’s laboratory.
* Parametron3, Historical Computers in Japan, Early Computers.

Goto invented a quantum flux parametron (QFP), an ultra high speed logical element, based on the Josephson junction
phenomena in the cryogenic state. He promoted this research as a leader of JST’s Goto Quantum Magneto-Flux Logic
Project.

Poznámky
1. http://www.ipsj.or.jp/katsudou/museum/computer/0080_e.html
2. http://books.google.com/books?id=nDWPW9uwZPAC
3. http://museum.ipsj.or.jp/en/computer/dawn/0007.html

18

II. Integrované obvody
Odkazy:
• WikipediaEN: Integrated circuit57
•

Integrovaný obvod, čip, mikročip, monolitický integrovaný obvod, jsou názvy pro konstrukční jednotky v jednom „malém“ pouzdru. Konstrukí jednotky obsahující více aktivních a pasivních prvků. První itegrované obvody
obsahovaly doslova jen několik tranzostorů na jedné křemíkové destičce, zapjených do nějakého obvodu. Dnešní
integrované obvody mohou obsahovat takových tranzistorů stovky milionů.
* Oveřit dnešní počty tranzistorů v CPU a RAM!

Odkazy:
58
• Kniha Designing Analog Chips by by Hans Camenzind
59
• The VCO Chip Cookbook by Thomas Henry
•
•

Nedlouho po objevu tranzistoru začal výzkum polovodičových materiálů vedený záměrem efektivně vyrábět
tranzistor. Ale tady se vývoj nezastavil. Pokus umístnint několik tranzistorů na stejný kousek křemíku vedl k
objevu/konstrukci integrovaného obvodu.
Počátky integrovaných obvodu jsou datovány do roku 1949, kdy německý inženýr Werner Jacobi (Siemens
AG) podal žádost o patent60 na polovodičový integrovaný zesilující obvod obsahující pět tranzistrů na společném
substrátu zapojených jako dvoustupňový zesilovač. Jako typické komerční užití Jacobi popisuje naslouchadlo pro
nedoslýchavé. Není známo žádné komerční užití Jacobiho patentu.
Předchůdci skutečných integrovaných obvodů byly obvody složené z několika miniaturních samostatných
součástek na malé keramické destičce. Tato myšlenka vedla k programu Mikromodulů. Ale než se stačily mikromoduly vážněji prosadit, došlo k průlomu a konstrukci skutečného integrovaného obvodu na jednom kousku
polovodiče.
Firma IBM používala SLT61 obvody v konstrukcích počítačů System/360.
* Ověřit a doplnit odkaz na SLC moduly od IBM použité v konstrukcích jejich počítačů. Tyto obvody, nazývané Solid Logic
Technology"62 byly zavedeny do výroby v roce 1964.

1. Značení integrovaných obvodů
*

V označení/názvech integrovaných obvodů je jistý řád. Skládá se z označení výrobce následované kódem vlastního obvodu. Protože názvy nejsou určovány žádnou centrální autoritou, vyvinul se systém značení obvodů tak
jak se vivinul. Pro usnadnění v orientaci uvádím následující tabulku prefixů výrobců.
Tabulka 8.
Prefix

Výrobce

AD

Analog Devices

Am

Advanced Micro Devices

Bx

Sony

CA

RCA (nyní Harris)

CD

RCA (nyní Harris)

Cx

Sony

Prefix

Výrobce

DM

National Semiconductor

F

Fairchild (nyní National Semiconductor)

FSS

Ferranti

HA

Harris

HA

Hitachi

HD

Hitachi

HG

Hitachi

HI

Harris

IR

Sharp

KA

Samsung

LF

National Semiconductor

LM

National Semiconductor

LT

Linear Technology

M

Mitsubishi

MB

Fujitsu

MC

Motorola

MH

Tesla

MM

Motorola

NE

Signetics

PM

Precision Monolithics

SN

Texas Instruments

T

Toshiba

TL

Texas Instruments

TMS

Texas Instruments

XR

Exar

µA

FSC

µPB

NEC

* Tabulka je převzata z The Forrest Mims engineer’s notebook63 doplněnách podle mých znalostí.

Tak jak šla doba, a někteří výrobci byly pohlceni jinými, zachovávali noví majitelé stejné označení integrovaného obvodu.

Poznámky
57. http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit
58. http://www.designinganalogchips.com/
59. http://matrixsynth.blogspot.com/2007/06/vco-chip-cookbook.html
60. http://v3.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=DE&NR=833366C&KC=C&FT=D&date=19520630
61. http://www-03.ibm.com/ibm/history/exhibits/vintage/vintage_4506VV3081.html
62. http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_Solid_Logic_Technology
63. http://books.google.cz/books?id=a_B4dCFFL2oC

Kapitola 7. Stabilizátory napětí a proudu
IO pro napájecí zdroje
K dispozici je velká řada integrovaných obvodů.
Součásky k prozkoumání
• Linear technology LT3085 — Low drop, 500mA, napětí nastavitelné jedním odporem

7.1. LM317
Odkazy:
• LM317T Variable Voltage Regulator1
• Using The LM317T To Regulate Voltage2
• LM317 Small Power Supply3

7.2. LM7805
Odkazy:
•
•
•

Obrázek 7-1. Zapojení obvodu LM7805
U1

SW
1

Vin

IN

OUT
GND

3

+5V
LED

GND

1000uF

2

C1

1

1

2

2 7805

C2
10uF

C3
100nF

R1

GND

7.3. LE50A
Odkazy:
•
•
•

21

Kapitola 7. Stabilizátory napětí a proudu
Obrázek 7-2. LE50 v pouzdře TO82 a zapojení

7.4. LT3802
*

Odkazy:
4
• LT3082 - 200mA Single Resistor Low Dropout Linear Regulator
•

Poznámky
1. http://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page12.htm
2. http://www.reuk.co.uk/Using-The-LM317T-To-Regulate-Voltage.htm
3. http://www.instructables.com/id/LM317-Small-Power-Supply/
4. http://www.linear.com/product/LT3082

22

Kapitola 8. Konvertory napětí
Obvody pro změnu velikosti napětí.
Další, zatím nepopsané, obvody:
• intersil ICL7660, 7660Y, 7660S — invertor napětí
• ICL7662 — invertor napětí
• KA34063A SMPSC
• LT1303 — StepUp min cca 1.8V in. Výstupní napětí se řídí napětovým děličem. [cena v TME 169Kč bez
DPH
• LT1303-5 — variante LT1303 se zabudovaným napětovým děličem s nastavením na 5V.
•

8.1. Konvertory z nižšího na vyšší napětí (step-up)
Zvyšovače napětí typu Boost converter:
• Boost converter1 na Wikipedii
• DC-DC converter to step up input voltage2
• A simple step-up converter3
• Convert IC with Integrated Schottky Diode Elektor Electronics rok 2005, číslo 7-8, strana 56. Popisovaný
obvod je LT3464
4
• Run an uC from an AA-battery — článek popisující generátor napětí z jedné AA baterie, jako MCU je
použit ATtiny13
5
• DC-DC Converter Basics
• Arduino based Switchmode Voltage Regulator6
• Boost Switching Converter Design Equations7
• AVR forum - DC-DC booster and ATtiny internal ADC voltage reference8
•
•

Součástky / IO:
• LT1300 - Micropower High Efficiency 3.3/5V Step-Up DC/DC onverter9
• LT1615-1 - Micropower Step-Up DC/DC Converters in ThinSOT10
Konstrukce:
• Minty Boost, How to: How to11
•

Obrázek 8-1. Boost konvertor

Vin

Load

GND

23

Kapitola 8. Konvertory napětí

8.1.1. MAXIM MAX756, MAX757
Odkazy:
12
• MAX756, MAX757 3.3V/5V/Adjustable-Output, Step-Up DC-DC Converters
•

3.3V/5V/Adjustable-Output, Step-Up DC-DC Converters
For New Designs, We Recommend Improved Performance Devices, MAX1674/MAX1675/MAX1676

8.1.2. MAXIM MAX1674, MAX1675, MAX1676
Odkazy:
• MAX1674, MAX1675, MAX1676 High-Efficiency, Low-Supply-Current, Compact, Step-Up DC-DC
Converters13
•
•

High-Efficiency, Low-Supply-Current, Compact, Step-Up DC-DC Converters
Compact, Low-Cost, Low-Noise Design: Inductor Damping Switch Eliminates Ringing, Improves EMI

8.1.3. LM2621 - Low Input Voltage, Step-Up DC-DC (National
Semiconducter)
Odkazy:
• LM2621 - Low Input Voltage, Step-Up DC-DC14
•

Vlastnosti:
• Small Mini-SO8 Package (Half the Footprint of Standard 8-Pin SO Package)
• 1.09 mm Package Height
• Up to 2 MHz Switching Frequency
• 1.2V to 14V Input Voltage
• 1.24V - 14V Adjustable Output Voltage
• Up to 1A Load Current
• 0.17Ω Internal MOSFET
• Up to 90% Regulator Efficiency
• 80textmuA Typical Operating Current
• <2.5textmuA Guaranteed Supply Current In Shutdown

8.2. Konvertory z vyššího napětí na nižší (step-down)
Odkazy:
• Low-cost Step-down Converter with Wide Input Voltage Range15 — Elektor Electronics rok 2005, číslo
7-8, strana 103
• 1958: Invention of the Integrated Circuit16
17
• The first monolithic integrated circuits

24

Kapitola 8. Konvertory napětí
•

LT107418

•

8.3. Konvertory napětí Step-Up / Step-Down
Odkazy:
• DC/DC měniče s MC3406319
•
•
•

Zapojení a integrované obvody které mohu konvertovat napětí jak směrem dolů, tak směrem nahoru.
Obvod který doporučuje Dave L. Jones: MC34063. Vyrábí nejen Motorola ale další výrobci. Vyhneme se
tím závislosti pouze na jednom dodavateli. Další výhodou pro takové to domácí kutění je dostupnost obvodu v
pouzdru DIL-8.
Další obvody typu 34063:
• MIK34063A
20
• PJ34063 — GM měl vadnou sérii viz Pozor na radice DC-DC menicu 34063 z GM [2006-03-10]
• IT34063
• MC33063
•

Obovod je v pouzdře s osmi vývody a jeho vnitřní zapojení je na následujícím obrázku.
Obrázek 8-2. Vnitřní zapojení obvodu MC34603
Drive
Collector

8

1

Switch
Collector

C

S

Q

Q2

B

E

R

C

Q1

B

7
Ipk Sense

E

100
2

Switch
Emitter

3

Timing
Capacitor

Ipk
CT
Oscillator
Vcc

6
1.25V
Reference
Regulator

Comparator
Inverting
Input

5

4

GND

Zapojení obvodu se může jevit náročnější než zapojení jiných obvodů. Ale pokud projdeme počlivě jednotlivé
výpočty, dosáhneme kýženého cíle.
Vlastnosti obvodu:
• Pracovní vstupní napětí od 3.0V do 40V.
• Maximální spínaný proud 1.5A.
• Kmitočet 100kHz

25

Kapitola 8. Konvertory napětí
•
•
•

Zapojení Step-Up
Návrh STEP-UP konvertoru s Davem Jonesem na YouTube21.
VIN = 5V +/- 10%
VOUT = 15V 100mA (100mV Riplle)

Obrázek 8-3. Vnitřní zapojení obvodu MC34603
D?

MC34063
1

COLL_S

2

EMT_S

3

CT

4

GND

U?
COLL_D

8

IPK

7

VCC

6

COMP

5

8.4. Sběr energie (Energy Harvesting)
Odkazy:
• LTC358822
• LTC310923
•

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Boost_converter
2. http://www.rowan.sensation.net.au/electronics/stepup.html
3. http://www.xs4all.nl/~odu/dcdc.html
4. http://spritesmods.com/?art=ucboost&page=1
5. http://www.powerdesignersusa.com/InfoWeb/design_center/articles/DC-DC/converter.shtm
6. http://alastair.d-silva.org/arduino-based-switchmode-voltage-regulator
7. http://www.daycounter.com/LabBook/BoostConverter/Boost-Converter-Equations.phtml
8. http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=printview&t=60473&start=0
9. http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042,C1035,P1449
10. http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042,P1775
11. http://www.ladyada.net/make/mintyboost/process.html
12. http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/1167/t/do
13. http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/1878/t/al

26

Kapitola 8. Konvertory napětí
14. http://www.national.com/pf/LM/LM2621.html
15.
16. http://www.pbs.org/transistor/background1/events/icinv.html
17. http://homepages.nildram.co.uk/~wylie/ICs/monolith.htm
18.
19. http://amarokcz.wz.cz/MC34063.htm
20. http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/2006-March/269035.html
21. http://www.youtube.com/watch?v=qGp82xhybs4
22.
23.

27

Kapitola 9. Operační zesilovače
*

Odkazy:
• Operační zesilovač1
• Zapojení s operačním zesilovačem2
• Operational amplifier3 na Wikipediigsch
•
•
•
•

Odkazy:
• 14584
•

Poznámky
1. http://cs.wikipedia.org/wiki/Opera%C4%8Dn%C3%AD_zesilova%C4%8D
2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Zapojen%C3%AD_s_opera%C4%8Dn%C3%ADm_zesilova%C4%8Dem
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Operational_Amplifier
4.

28

Kapitola 10. Zvláštní obvody
Ostatní obvody:
• TDA0161 — Proximity Detector
•

Odkazy:
• METAL PROXIMITY DETECTOR1 s TDA0161
•

10.1. Funkční generátory
*

Odkazy:
2
• High Frequency Function Generator with the Maxim MAX038
•

Existuje několik specializovaných obvodů, které plní funkce generátorů.
Obvody:
• Maxim MAX0383 — High-Frequency Waveform Generator, již se nevyrábí
4
• ICL8038 [$23.90]
5
• XR2206 — Monolitic Function Generator [2011-03-28, 65.58Kč, Farnel][2011-07-11, 112.90Kč, GES]
6
• XR2209 — Voltage-Controlled Oscillator [2011-03-28, 35.50Kč, Farnel]
• AD5377
• NTE8648 Integrated Circuit Precision Waveform Generator. Low Frequency Drift with Temperature:
250ppm/C. Low Distortion: 1%. Wide Frequency Range: 0.001Hz to 300kHz. Variable duty Cycle 2% to
98%. High Level Outputs: TTL to 28V.
• AD98339 — programable Waveform Generator (build with an DDS) from 0 to 12.5 MHz [2011-03-28,
252.39Kč, Farnel]
• AD983410
• AD983511
• AD985412
• 8038PCD13
• XR803814
15
• AD821
•
•

Stavebnice a konstrukce:
• Funkční generátor s XR220616
• Bauplan Schaltplan XR2206 Funktionsgenerator17
• Triangle and Squarewave Generator18 z 1458
• Analog Waveform Generator Module for the HB Bench19
• Simple Function generator with LM56620 www.elecfree.com
• Function Generator using LF35121
•
•
•
•

29

Kapitola 10. Zvláštní obvody
* AD9851
* Obvod ICL8038 lze asi za $5 koupit v iStore22.

10.2. NE555, NE556
Odkazy:
• Wikipedia: 555 timer IC23
• Kniho Designing Analog Chips24 od Hanse Camenzinda, dizajnéra NE555
25
• 555 Contest „You’ve got 8 pins. . . and one shot.“
26
• learn about the 555 na Instructables. Mimo jiné jsou zde i často opakované chyby v zapojení.
27
• Obvod NE555 podrobný rozbor zapojení v četně odvození rovnic
Nezpracované odkazy:
• AF variable frequency generator with a 55528
• 555 Timer Tutorial29
• THE 555 TIMER30
• Wikibooks: Praktická elektronika/Generátory/55531
• A Stylophone32 — jednoduchý hudební nástroj s NE555 a LM386
• Know Your IC: 555 Timers33
• The 555 Precision Timer IC34
•

Zajímavé konstrukce z 555 Contest35:
• 555 Adding Machine36 — klasická stará mechanická sčítací kalkulačka realizovaná elektronicky s obvody
555
• A DIY Square Wave Signal Generator with Pulse Width Modulation37
• PWM Generators38
• 555 Function Generator39
• Pre-Lab Exercise 640
• 555 Oscillator41
• 555 Timer Voltage-Controlled Oscillator42
• DC Voltage Polarity Inverter43
•

Integrovaný ovod, časovač 555, byl navržen Hansem Camenzindem v roce 1970 a na trh uveden v roce 1971
firmou Signetics (později koupenou Philipsem). Jedná se o jednoduchý a velmi univerzální integrovaný obvod.
Původní označení bylo SE555 pro obvod v kovovém kulatém pouzdru a NE555 v plastickém DIP pouzdru.
Popis byl "The IC Time Machine".
Obvod NE556 je intergrovaný obvod obsahující dva časovače 555 v jednom pouzdru.
Obvod NE558 v 16-ti vývodovém DIP pouzdře obsahuje 4 mírně modifikované časovače 555.
Na trhu jsou také implementace časovače s velmi nízkou spotřebou, vyrobené technologií CMOS. (7555,
TLC555).
* Schematický obrázek vnitřního zapojení.
* Detailní obrázek vnitřního zapojení.
* Základní zapojení astabilního klopného obvodu.

Kmitočet (f) a perioda (T) kmitů je určena vzorci:

30

Kapitola 10. Zvláštní obvody
T = 0.7 * (R1 + 2*R2) * C1
f = 1.4 / [(R1 + 2*R2) * C1]
Obrázek 10-1. Astabilní klopný obvod s NE555

Vss

4

8

RESET

R1
7

DISC

6

THRES

2

TRIG

VCC

OUT

3

R2
LM555
CTRL

1

U1

2

5

GND

C?
1

C1

* Základní zapojení monstabilní klopný obvod

10.3. Rádiové přijímače či jejich části
*

Odkazy:
•
•

Jiné obvody k prozkoumání:
• Z416E

31

Kapitola 10. Zvláštní obvody
•
•
•
•

MC2833 FM Transmitter
BA14014 FM Stereo Transmitter
MC3362P FM Receiver
LM372

•

10.3.1. ZN414 one chip AM radio
* Attributy: id="ZN414"

Odkazy:
• ZN41444 na Wikipedii
• MK48445 na Wikipedii
• ZN414 Portable Receiver46 Andy Collinson
47
• MK484 MW Receiver
48
• MK484 Radio with Loudspeaker Chad Castagana
49
• A simple MK 484 IC tuned rf (trf) radio
50
• ZN414 AM Receiver IC
• Přijímač sv, dv51
•

Podobné či ekvivalentní čipy:
• MK484
• ZN484
• TA7642
• ZN414Z
• YS414
•
•
•

* Zjistit jestli se dá sehnat a zkusit jednoduchou konstrukci. Farnell nemá tento obvod v nabídce! Vyskytuje se na Ebay za cca
£5.0.
* ZN414 je nahrazen novějším kompatibilním obvodem MK484. Farnell tento obvod nemá v nabídce!

Další náhrada je TA7642.

10.3.2. NE602N, NE612AN (SA602AN, SA612AN)
Odkazy:
• AM přijímač s NE61252
•
•
•

SA612AN (NE612N) — Double-balanced mixer and oscillator
SA612AD Integrovaný obvod VHF Mix/Osc Bandwith 500MHz SO8, [85Kč TME]

32

Kapitola 10. Zvláštní obvody

10.4. Spínací tranzistorová pole
*

Jiné obvody k prozkoumání:
• ULN2803A — aktivní výstup 0V
•
•
•

10.4.1. ULN2803
*

Obvody ULN280x obsahují 8 darlingtonových párů. Tyto obvody jsou určeny ke spínání větších proudů a
napětí než zvládnou běžné digitální obvody či mikrořadiče.
* Looks fine, most use a ULN2803 to do the same thing as it has the diode clamps and higher gain than the 2N2222A plus a nice
simple DIP package.

Tabulka 10-1.

ULN2801A

PMOS-CMOS

ULN2802A

14-15V PMOS

ULN2803AP/AFW

TTL, 5V CMOS

ULN2804AP/AFW

6~15V PMOS, CMOS

ULN2805

TTL

Odkazy:
• Výstupní proud 500mA
• Maximální spínané napětí 50V
• Power Dissipation 1.47W
•

10.5. Řízení motorů
*

Čipy:
• SN75441053 H-bridge
• L293D54 — Standard Quadruple Half-H Driver
• L29855 DUAL FULL-BRIDGE DRIVER, celkový proud 4A
56
• UDN2547B 600mA
•
•

10.5.1. Řízení krokových motorů
*

33

Kapitola 10. Zvláštní obvody
Odkazy:
• Alegro A396757 Microstepping Driver with Translator. Osazená deska je v nabídce Sparkfun jako ROB1026758 za $14.95
• UDx2916 Dual Full-Bridge PWM Motor Driver59
• LMD1824560 3A, 55V DMOS Full-Bridge Motor Driver
•

10.6. TAA661 (MAA661)
*

Odkazy:
• MAA66161
•
•

Přijímač FM s MAA66162

•

Mezifrekvenční zesilovač. Obvod sestává z několika bloků: vf zesliovače, koincidenčního detektoru, nf zesilovače.

10.7. LM3909
*

Odkazy:
63
• LED Counter na Instructables
64
• LM3909
•
•

Univerzální integrovaný obvod pro blikače.

Poznámky
1. http://letsmakerobots.com/node/24057
2. http://pcbheaven.com/projectpages/High_Frequency_Function_Generator/?p=0&topic=worklog
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.

34

Kapitola 10. Zvláštní obvody
13.
14.
15.
16. http://pandatron.cz/?1247&funkcni_generator_s_xr2206
17. http://www.loetstelle.net/projekte/xr2206/xr2206.php
18. http://www.eleccircuit.com/triangle-and-squarewave-generator/
19. http://www.ac0c.com/main/page_antennas__homebrew_xr2206_sig_gen.html
20. http://www.wiparat.com/simple-function-generator-with-lm566/
21. http://www.wiparat.com/function-generator-using-lf351/
22. http://iteadstudio.com/store/index.php?main_page=product_info&cPath=41_48&products_id=193
23. http://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC
24. http://www.designinganalogchips.com/
25. http://www.555contest.com/
26. http://www.instructables.com/id/learn-about-the-555/
27. http://alzat.szm.sk/Oscilat/generato/ako/ne555.htm
28. http://users.belgacom.net/hamradio/schemas/555osc1.gif
29. http://www.matni.com/Arabic/Elec-Info/NE555%20DETAILS/555.html
30. http://www.ee.nmt.edu/~thomas/ee322_s07/labs/555_timer.html
31. http://cs.wikibooks.org/wiki/Praktick%C3%A1_elektronika/Gener%C3%A1tory/555
32. http://www.instructables.com/id/A-Stylophone/
33. http://www.instructables.com/id/Know-Your-IC-555-Timers/
34. http://tronixstuff.posterous.com/the-555-precision-timer-ic
35. http://www.555contest.com/
36. http://www.vk2zay.net/article/258
37. http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/homemade_signal_generator2.htm
38. http://www.m.case.btinternet.co.uk/html/pwm_generators.html
39. http://forum.allaboutcircuits.com/showthread.php?t=12405
40. http://www.ee.nmt.edu/~tubesing/ee101/labs/6lab/6lab.html
41. http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_oscillator.html
42. http://www.ecelab.com/circuit-vco-555.htm
43. http://www.ecelab.com/circuit-polarity-inv.htm
44. http://en.wikipedia.org/wiki/ZN414
45. http://en.wikipedia.org/wiki/MK484
46. http://www.zen22142.zen.co.uk/Circuits/rf/ZN414.htm
47. http://www.vk2zay.net/article/116
48. http://www.zen22142.zen.co.uk/Circuits/rf/chad484.htm
49. http://bellsouthpwp2.net/w/u/wuggy/mk484.htm

35

Kapitola 10. Zvláštní obvody
50. http://cool386.tripod.com/zn414/zn414.html
51. http://www.pigibastleni.jex.cz/menu/schemata/prijimace/prijimac-sv-dv
52. http://pandatron.cz/?614∧am_prijimac_s_ne612
53. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn754410.html
54.
55. http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/1773.pdf
56.
57. http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbers/3967/
58. http://www.sparkfun.com/products/10267
59. http://www.allegromicro.com/en/Products/Part_Numbers/2916/index.asp
60. http://www.national.com/mpf/LM/LMD18245.html
61. http://www.edunet.souepl.cz/~weisz/dilna/en_kat/maa661.php
62. http://www.jerrycb.wz.cz/schemata/prij04.htm
63. http://www.instructables.com/id/LED-Counter
64. http://pandatron.cz/?207&lm3909_-_1.dil

36

Kapitola 11. Zesilovače
Odkazy:
•

Čipy k prozkoumání:
•
•

TDA7268 (?stereo, DIP16

•
•

11.1. LM386 (Low Voltage Audio Power Amplifier)
*

Odkazy:
• National Semiconductor LM386 Low Voltage Audio Power Amplifier1
• NF zesilovač LM3862
• NF zesilovač s LM386 s NÍZKÝM ŠUMEM3
• LM386 Low Voltage Audio Power Amplifier4
• Small audio amplifiers5
•
•
•
•
•
•

Zesilovač s LM386- 1Wattový monozesilovač6
How to get 74dB by LM3867
74 dB na LM3868

Konstrukce s LM386:
9
• Zesilovač s LM386 [2008-10-09] OK1KVK / OL7C
•
•

Obrázek 11-1. Zapojení vývodů pouzdra LM386

GAIN
-INPUT
+INPUT
GND

+-----+ +-----+
|
+--+
|
--| 1
8 |-|
|
--| 2
7 |-|
|
--| 3
6 |-|
|
--| 4
5 |-|
|
+--------------+

GAIN
BAYPASS
Vs
Vout

37

Kapitola 11. Zesilovače
Obrázek 11-2. Zapojení zesilovače s LM386
Vss

In
U?

R1

6

3

10k

2

7

4

C2

8

1

5

LM386
1

SPK1

2

250uF
C1
50nF
R2

SPEAKER

10R

Mezy vývody 1 a 8 se zapojují součástky určující zisk. Bez zapojení jakýchkoliv součástek je zisk 20. Pokud
mezi vývody zapojíme elektrolytický kondenzátor o kapacitě 10µF, bude zisk 200. Pokud sériově s tímto kondenzátorem zapojíme rezistor o odporu 1.2kΩ, bude zisk 50.
Obrázek 11-3. Zapojení zesilovače s LM386 s nízkým šumem
Vss

5V
C4

R3
In

10k

10nF

U1
R1
10k

6
3
2

7

1

5

LM386
4

C2

8
1

2

SPK1

250uF
C3

C1

1

2

50nF
R2

SPEAKER

10R

* GEDA, Width*Height: 800x600.

Obrázek 11-4. Zapojení zesilovače s LM386
+12V

R?
1

1

10

C?

100uF

100uF

2

2

C?

C4

R3
In

10k

10nF

U1
10k

6
3
2

7

4

C2

8

1

5

LM386
1

2

R1

1

C3

50nF
SPEAKER

10R

11.2. TDA2822
*

38

SPK1

C1

10uF
R2

* GEDA, Width*Height: 800x600.

2

250uF

Kapitola 11. Zesilovače
Odkazy:
• TDA2822M - Simple low power stereo amplifier10
• More TDA2822 Amplifier Developments11
• KA2209 / TDA2822M12 Mini Stereo Amplifier
•

Poznámky
1. http://www.national.com/mpf/LM/LM386.html
2. http://www.8bitu.cz/clanek/nf-zesilovac-lm386/
3. http://www.radio.qrp.cz/2/clanky/lm386.htm
4. http://www.electronicecircuits.com/electronic-circuits/lm386-low-voltage-audio-power-amplifier/
5. http://ludens.cl/Electron/audioamps/AudioAmps.html
6. http://www.volta.estranky.cz/clanky/houkacky_-sireny/zesilovac_slm_386
7. http://www.intio.or.jp/jf10zl/LM386.htm
8. http://ok1ike.c-a-v.com/soubory/74_lm386.htm
9. http://www.ok1kvk.cz/web/index.php/technika-a-bastelni/41-bastleni/405-zesilova-s-lm386
10. http://www.electro-dan.co.uk/electronics/TDA2822.html
11. http://www.electro-dan.co.uk/electronics/more_tda2822.html
12. http://yeungmea.com/KA2209.htm

39

III. Číslicová technika
Odkazy:
• Smithsonian The Chip Collection171
• IEEE STANDARD SYMBOLS172 — pdf dokument
•
•

Odkazy:
• Základy číslicové techniky173
•
•
•
•
•

Normy pro kreslení:
Odkazy:
• MIL-STD-806 [1950]
• ANSI/IEEE Std 91-1984
• ANSI/IEEE Std 91a-1991
• IEC 60617-12
• EN 60617-12:1999 (Evropská norma)
• BS EN 60617-12:1999 (Britská norma)
Číslicová technika je obor elektroniky, který se zabývá zpracováním nespojitých signálů jenž nabývají dvou
úrovní, nazývaných logické úrovně. Její základy můžeme najít v réleové technice, kde elektromagnetická relé
byla užita jako základní kompenenty jednoduchých logických (digitálních) obvodů. Nejvetší nasazení číslicové
techniky přichází s nástupem číslicových počítačů a trvá dodnes.
V této části se zabývám číslicovou technikou od základů. Tedy je zde nějaká matematika, popisy základních
hradel a také mě známé konstrukce hradel.
* TODO: vyhledat historii číslicové techniky!
* http://www.electronicsresourceonline.com/digital-electronics/ The inception of digital electronics started with the electronic
circuit or gate which was invented in 1835 by Joseph Henry.

Poznámky
171. http://smithsonianchips.si.edu/
172. www.ddpp.com/DDPP3_pdf/IEEEsyms.pdf
173. http://telefon.unas.cz/e/

Kapitola 12. Hradla
Základní stavební kameny digitálních obvodů
*

12.1. Přehled typů hradel
*

Odkazy:
•

Logic gate1 na Wikipedii

We have a couple basic gates which can be used to build any component.
* Zde ukážu základní hradla a jejich funkci.

12.1.1. Zesilovač, hradlo YES, Buffer
* Attributy: id="gate.yes"

Odkazy:
• 16.3.1
Tento obvod se někdy ani za hradlo nepovažuje. Hodnota kterou dává na výstupu je stejná jako ta na vstupu.
Někdy se mu říká buffer, nebo zesilovač. Hlavní použití je jako výstupní člen, kdy výstupní obvody hradla mohou
pracovat s větším (jiným) napětím než vstupní obvod a také mohou dodávt větší proud.
Tento logický člen má jen jeden vstup a jeden výstup. Funkce je dána tabulkou.
Tabulka 12-1. Funkční tabulka hradla YES
A

Y

0

0

1

1

Praktické použití je jako zesilovač, oddělovač, převodník napět’ových úrovní.
Obrázek 12-1. Americký symbol pro hradlo YES

3

2

1

4010

2

7407

* gEDA image: size 320*240 PNG, EPS.

12.1.2. Invertor, hradlo NOT
* Attributy: id="gate.not"

Odkazy:
• 16.3.2

41

Kapitola 12. Hradla
Tento logický člen má jen jeden vstup a jeden výstup. Funkce je dána tabulkou.
Tabulka 12-2. Funkční tabulka invertoru
A

Y

0

1

1

0

Obrázek 12-2. Americký symbol pro invertor NOT

1

2

1

7404

2

1

2

7405

* Image size 640*480 PNG, EPS.

12.1.3. Hradlo AND
* Attributy: id="gate.and"

Odkazy:
• 16.3.3
Rovnice 12-1. Rovnice

Y = A&B
Tabulka 12-3. Funkční tabulka AND
A

B

Y

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Schematické značky hradla AND
Obrázek 12-3. Americký symbol pro dvou a třívstupové hradlo AND

1
1
3

2

12

2
13
7408
* Image size 320*240 PNG, EPS.

Ekvivalentní schéma hradla AND.

42

7411

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-4. Náhrada AND

1

A

2
1
3
7404

1

B

1

2

2

Y

2
7432

7404

7404
* Image size 640*480 PNG, EPS.

12.1.4. Hradlo OR
* Attributy: id="gate.or"

Odkazy:
• 16.3.5
Rovnice 12-2. Rovnice

Y = A|B
Tabulka 12-4. Funkční tabulka OR
A

B

Y

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Schematické značky hradla OR
Obrázek 12-5. Americký symbol pro dvou a třívstupové hradlo OR

1
3
2
7432
* Image size 320*240 PNG, EPS.

Ekvivalentní schéma hradla OR.

43

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-6. Náhrada OR

1

A

2
1
3

7404

1

2

Y

2
1

B

2

7408

7404

7404
* Image size 640*480 PNG, EPS.

12.1.5. Hradlo NAND
*

Odkazy:
• xref linkend="ic.logic.nand"/
•

Tabulka 12-5. Tabulka výstupu dvouvstupového hradla NAND
A

B

Y

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Tabulka 12-6. Tabulka výstupu třívstupového hradla NAND
A

B

C

Y

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

Obecně pro jakákoliv další vícevstupová hradla platí že hradlo dává v případě samých 1 na vstupu výstup 0.
Všechny ostatní kombinace vstupů dávají výstup 1.

44

Kapitola 12. Hradla

12.1.6. Hradlo NOR
*

12.1.7. Hradlo XOR
* Attributy: id="gate.xor"

Odkazy:
• 16.3.7
•

Tabulka 12-7. Funkční tabulka XOR
A

B

Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Schematická značky hradla XOR
Obrázek 12-7. Americký symbol pro dvouvstupové hradlo XOR

1
3
2
7486
* Image size 320*240 PNG, EPS.

Ekvivalentní schéma hradla XOR.
Obrázek 12-8. Náhrada hradla XOR

A

1

2

1

A

3
2

1

7404

3

7408
2

1
3

B

1

2

Y

7432

2

B
7408

7404
* Image size 640*480 PNG, EPS.

45

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-9. Náhrada hradla XOR

3

A

1
2

3
1

7402
2

1
3

Y

7402

2

B

7408
* Image size 320*240 PNG, EPS.

12.1.8. Hradlo XNOR
*

12.1.9. Hradlo C
Odkazy:
•

C-element2 na Wikipedii

12.1.10. Asymetrické hradlo C
Odkazy:
• Asymmetric C-element3 na Wikipedii

12.2. Konstrukce digitálních hradel
•

How to build your own logic inverter4

Digitální hradla lze konstruovat mnoha způsoby. A také tomu tak v minulosti bylo. V rámci hledání nejlepší
cesty byly konstruovány nejdříve jednoduchá zapojení, v dobách kdy cena součástek byla určující, až po složitá
zapojení s mnoha součástkami na křemíkovém substrátu, když byla zvládnuta výroba integrovaných obvodů.

12.2.1. DL (Diode Logic)
* Attributy: id="Diode_Logic"

Odkazy:
5
• Wikipedia: Diode logic
• Číslicová technika - 10 - Diodová logika6 a 11 - Diodová logika 27

46

Kapitola 12. Hradla
•

Základní logické členy8

•
•

Diodová logika je jednou z nejjednodušších. Využívá ve své funkci diod a jejich schopnosti v jednom směru
proud propouštět a v opačném ne. K její realizaci si tedy vystačíme jen s polovodičovými diodami a odpory.
Obrázek 12-10. Zapojení hradla OR diodové logice

D1
Y
A
D2
B

R1

* gEDA image: 320×240 EPS, PNG

Obrázek 12-11. Zapojení hradla AND diodové logice

Vcc

R1

A

Y
D1

B
D2

47

Kapitola 12. Hradla
* gEDA image Diode_Logic_AND.sch: 320×240 EPS, PNG

Vzhledem k principům realizace diodových hradel je není možno kombinovat libovolným způsobem. A protože
v diodové logice není možno realizovat invertor, není ani možné realizovat jiná hradla než AND a OR.
Obrázek 12-12. Zapojení kombinace hradel AND a OR v diodové

Vcc

R1

D1
A
D1

Vcc

D2

B
D2
R1
R1

A
D1
B
D2
* gEDA image Diode_Logic_AND_OR.sch: 640×480 EPS, PNG

12.2.2. DTL (Diode Transistor Logic)
* Attributy: id="DTL"

Odkazy:
• DIODE-TRANSISTOR LOGIC9
• Casio AL-1000 Calculator Technical Description: Electronic Implementation of Logic 10
Přídáním tranzistoru, jako aktivního prvku zajišt’ujícího funkci invertoru, se z diodové logiky stává DTL logika.
V této logice, protože má v sobe prvek invertoru, již můžeme realizovat všechna hradla. Je tedy úplná.

48

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-13. DTL hradlo NOR (v Electric)

10

Rc

10
Rb
T
10

10

Obrázek 12-14. Čtyřvstupové hradlo NOR v DTL

Vcc

R2

D1
A
D2
B

Y
D3

C

C

R1

Q1

B

D4

E

D

* gEDA image DTL_NOR:sch: 640×480 EPS, PNG

49

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-15. Čtyřvstupové hradlo NAND v DTL

Vcc

R4

R2

R3
A
D1
B

C

Q1

B

D2

E

Dp

C

C

Q2

B

D3
E

D

R1
D4

* gEDA image DTL_NAND:sch: 640×480 EPS, PNG

12.2.3. Resistor-Transistor Logic (RTL)
Odkazy:
• Resistor-transistor logic11 na Wikipedii
•

50

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-16. Třívstupové hradlo NOR v technologii RTL
Vcc

RL

Out
C

B

C

C

B

B

R1
E

E

E

A
R2
B
R3
C

Hradla této konstrukce byla použita v integrovaných obvodech v AGC (Apolo Guidance Computer).
Další ukázka NOR hradla pochází z Instructables12.
Obrázek 12-17.

+5V

R3
R1
10k

A

C

10k

Q2

B
C

R2

Q1

B

B

E

Out

10k
E

GND
* 320*240

12.2.4. Transistor Logic
* Následující informace pochází z http://www.6502.org/users/dieter/mt15a/mt15a_3.htm.

Zatím, co DTL logika, následovaná RTL logikou byla implementována v integrovaných obvodech a vedla ke
konstrukci TTL a ECL, o realizaci logických obvodů z diskrétních součástek již tolik informací není. V této

51

Kapitola 12. Hradla
části shraňuji schémata a implementace logických hradel realizovaných pomocí tranzistorů a dalších diskrétních
součástek.
* K realizaci logiky pomocí tranzistorů jsem zatím nenašel mnoho informací. Nejzajimavější co jsem objevil je reálně použitá
konstrukce hradla uvedená na obrázku. Obvod byl použit v počítači s hodinovým kmitočtem 0.5 MHz.

Následující hradlo NAND pochází z konstrukce počítače MT15.
Obrázek 12-18. Tranzistorové hradlo NAND počítače MT15
Vcc 2.5V

R1
R3

390

330

BC857
E

C1

T1
A

Y

T1

B

T3

200pF
C

BC847
D1

D2

C

BC857

T3

B

E

T2
B

1N4148

T2

B

1N4148

E

R2

C

820

C2
100nF

* gEDA image schematic:sch: 640×480 PNG, EPS scale=40

Obrázek 12-19. Tranzistorové hradlo NAND (v Electric)
Ucc
U=2.5V

R1

390

R3

330

Q

BC857
A

10

T1

BC847

1N4148 1N4148
0

C2

0

D1

100n

10

D2

T3

220p

BC857
B

C1

R2

820

10

T2

Toto hradlo lze snadno upravit na zapojení s otevřeným kolektorem. Pouze se vypustí odpor R3. Rovněž lze
snadno přidáním dalších tranzistorů na vstup pod T1 a T2 rozšířit počet vstupů. V Dietrově konstrukci13 se vyskytují 4 a 8 vstupové hradla NAND s otevřeným kolektorem. Použití otevřeného kolektoru pak umožňuje spojovat
výstupy hradel v montážním součtu. Dosáhneme tak nižšího průměrného počtu tranzistorů na logické hradlo v
zapojení, protože koncový tranzistor T3 se tak stane součástí hradla OR.
Treshold napětí je okolo 1.3V, takže lze toto hradlo budit bez problémů integrovanými obvody 74HCT/ACT.
Napájecí napětí by mělo být v rozsahu od 2.4 do 2.6V. U každého hradla musí být na napájení kondenzátor C2.

12.2.5. CTL (Complementary Transistor Logic)
* Attributy: id="CTL"

Podstatou CTL je použití jak NPN tak PNP tranzistorů. Vazba mezi nim, jak je vidět na schématu hradla NAND,
je příma.

52

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-20. CTL NAND v Electric
Ucc

T1

BC857
390

A

10

T3

BC847
10

T2
B

BC857
Q

10

330

12.2.6. TTL
Odkazy:
• TTL NAND and AND gates14

12.2.7. To be done:ECL (SECL)

12.2.8. To be done:DECL (Differetntial ECL)

12.2.9. Technologie CMOS
Odkazy:
• CMOS15 anglický článek na Wikipedii
• CMOS16 český článek na Wikipedii

12.2.9.1. Invertor
Odkazy:
•

CMOS17 na Wikipedii .cz

•

CMOS18 na Wikipedii

Invertor je základní logické hradlo známé také pod názvem NOT. Jeho funkce je poskytovat na výstupu logickou
hodnotu jenž je negací logické hodnoty na vstupu.

53

Kapitola 12. Hradla
Obrázek 12-21. Testovací schéma CMOS invertoru v TkGate
Vdd

on
off

A

Y

A|Y
−−+−−
0|1
1|0

12.2.9.2. Buffer
Obrázek 12-22. Testovací schéma CMOS bufferu v TkGate
CMOS Buffer. Also known as YES gate.
Vdd

on
off

A|Y
−−−+−−−
0|0
1|1

54

A

Y

Kapitola 12. Hradla

12.2.9.3. Hradlo NOR
Obrázek 12-23. Testovací schéma CMOS hradla NOR v TkGate
NOR gate in CMOS

Vdd

on
off

A

on
off

B

Y

A B|Y
−−−−−−+−−−
0 0|1
0 1|0
1 0|0
1 1|0

Obrázek 12-24. Testovací schéma CMOS hradla NOR v Electric
CMOS NOR gate

Q1
2

A

2

Q2
2.0

B

2.0

Y

Q3

Q4
2

2.0

2

2.0

55

Kapitola 12. Hradla

12.2.9.4. Hradlo NAND
Obrázek 12-25. Testovací schéma CMOS hradla NAND v TkGate
CMOS NAND Gate.

Vdd

A B|Y
−−−−−−+−−−
0 0|1
0 1|1
1 0|1
1 1|0

Y

on
off

A

on
off

B

Obrázek 12-26. Testovací schéma CMOS hradla NAND v Electric
CMOS NAND Gate

T1

A

2

2

2

2

2
2

Y

B

2
2

12.2.10. Mechanická hradla
Odkazy:
• Z1 - Calculation with Metal Sheets19
•

56

Kapitola 12. Hradla

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Logic_gate
2. http://en.wikipedia.org/wiki/C-element
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Asymmetric_C-element
4. http://www.flatspike.com/projects/electronics/single-transistor-logic-inverter/
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Diode_logic
6. http://www.8bitu.cz/clanek/cislicova-technika-10-diodova-logika/
7. http://www.8bitu.cz/clanek/cislicova-technika-11-diodova-logika-2/
8. http://www.copsu.cz/mikrop/didakticka_pomucka/cislicova_technika/zakl_log_cleny/obecne/obecne.html
9. http://mycircuits.blogspot.com/2007/06/diode-transistor-logic.html
10. http://people.cs.ubc.ca/~hilpert/eec/misc/CasioAL1000Tech/electronics.html
11. http://en.wikipedia.org/wiki/Resistor-transistor_logic
12. http://www.instructables.com/id/Create-a-NOR-Gate/
13. http://www.6502.org/users/dieter/mt15/mt15_sch.htm
14. http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/5.html
15. http://en.wikipedia.org/wiki/CMOS
16. http://cs.wikipedia.org/wiki/CMOS
17. http://cs.wikipedia.org/wiki/CMOS
18. http://en.wikipedia.org/wiki/CMOS
19. http://user.cs.tu-berlin.de/~zuse/Konrad_Zuse/en/z1-metal-sheets.html

57

Kapitola 13. Kombinační obvody
* WORKING: Editovat.

13.1. Booleova Algebra
Odkazy:
• Číslicové počítače. Jan Blatný, Karel Krištoufek, Zdeněk Pokorný, Ján Kolenička. SNTL 1982. Strana 62.
1
• Booleova algebra na Wikipedii
•
•

Booleova algebra je množina B o alespoň svou prvcích (O a I), nad níž jsou definovány dvě binární (∧ a ∨) a
jedna unární operace (¬), splňující následující axiómy. Nejdříve si ale povíme něco více o použitých pojmech.
Je zvykem označovat prvky množiny B znaky
•
•

První prvek: 0, O, L
Druhý prvek: 1, I, H

Označení číslicemi 0 a 1 je obvyklé v matematice a výpočetní technice. Označení písmeny L a H je obvyklé v
číslicové technice. Použití písmene O místo 0 a písmene I místo 1 je z historických důvodů kdy se pro tyto číslice
častou používali písmena abecedy jim podobná.
Dvě binární operace nazývané jako sčítání a násobení jsou pojmenovávány a značeny jako
•
•

logický součet, ∨, ∧, +, OR
logický součin, ∧, ·, ., ⋆, AND

Unární operace je nazývána negace a označována znaky ¬, -, /, !, NOT, nebo tak, že se nad výrazem udělá
vodorovná čára přes celý výraz.
Axiomy
1. výsledkem všech tří operací ∨ , ∧ a ¬ jsou prvky množiny B
2.
3. komutativita: a∨b = b∨a, a∧b = b∧a
4. asociativita: a + (b · c) = (a + b) · (a + c), a · (b + c) = (a · b) + (a · c)
2a: ∃ prvek 0, pro který platí a + 0 = a
2b: ∃ prvek 1, pro který platí a · 1 = a
4a: a + (b · c) = (a + b) · (a + c)
4b: a · (b + c) = (a · b) + (a · c)
5: Jsou-li prvky 0,1 z axiómu 2 jediné, pak pro každý prvek a existuje prvek ¬a <8714> B, který splňuje
rovnice a · ¬a = 0, a + ¬a = 1
6: Množina B obsahuje alespoň dva navzájem různé prvky a, b.
REMOVE: 1a: a + b <8714> B
REMOVE: 1b: a · b <8714> B
REMOVE: 3a: a + b = b + a
REMOVE: 3b: a · b = b · a
Věty:
1a: Prvek 0 v axiómu 2a je jediný.
1b: Prvek 1 v axiómu 2b je jediný.

58

Kapitola 13. Kombinační obvody
2a: a + a = a
2b: a · a = a
3a: a + 1 = 1
3b: a · 0 = 0
4a: a + a · b = a
4b: a · (a + b) = a
5: ¬a je určen jednoznačně
6: ¬(¬a) = a
7a: ¬(a + b) = ¬a · ¬b
7b: ¬(a · b) = ¬a + ¬b
8a: (a + b) + c = a + (b + c)
8b: (a · b) · c = a · (b · c)
9a: a + ¬a · b = a + b
9b: a · (¬a + b) = a · b
10: (a + b) · (¬a + c) = a · c + ¬a · b
11a: ¬(a · c + b · ¬c) = ¬a · c + ¬b · ¬c
11b: ¬((a + c) · (b + ¬c)) = (¬a + c) · (¬b + ¬c)
* Elementy: exist ∃, forall ∀, isin <8714>, ni <8717>, notin 6∈, sdot ·
* Chyba
je
v
TeX
souboru
v
řádku:
{bold}}1a:\endSeq{}\endNode{}
B\endSeq{}\endNode{}\endPar{}\endDisplayGroup{}\endNode{}\Node%
* znak isin je podle ISOTECH 2 unicode 02208HEX , Popis znaku: "/in R: =set membership"
* element &element; nefunguje

a

+

b

\Character{8714}

Tabulka 13-1. Pravdivostní tabulka některých binárních operací
a

b

a∧b

a∨b

¬a

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

Tabulka 13-2. Pravdivostní tabulka některých binárních operací
a

b

a∧b

a∨b

¬a

O

O

O

O

I

O

I

O

I

I

I

O

O

I

O

I

I

I

I

O

13.2. Sčítání
*

Poloviční sčítačka je obvod se dvěma vstupy a dvěma výstupy. Sčítá dvě jedobitová čísla. Její funkční tabulka
vypadá následovně.
Tabulka 13-3. Funkční tabulka poloviční sčítačky

59

Kapitola 13. Kombinační obvody
A

B

S
Cout

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

Zde jsou rovnice, popisující chování poloviční sčítačky.
S = A xor B = (A ∧ ¬B) ∨ (¬A ∧ B)
C = A∧B
Jak tabulka napovídá a je vidět v rovnicích, můžeme poloviční sčítačku realizovat s použitím dvou hradel.
Hradlo XOR vytváří součet S vstupů A a B, a hradlo AND pak generuje přenos do vyššího řádu.
Ukázka realizace poloviční sčítačky pomocí základních logických hradel.
Obrázek 13-1. Poloviční sčítačka z hradla XOR a AND

A
B

1
3
2

S

7486
1
3
2

C

7408
* Image size 320*240 PNG, EPS.

Tomuto sčítacímu obovodu se říká poloviční, protože pokud potřebujeme celou jednobitovou sčítačku, musíme
použí kombinaci dvou uvedených obvodů. Tedy každý tvoří „polovinu“ celé sčítačky.

60

Kapitola 13. Kombinační obvody
Obrázek 13-2. Alternativní zapojení poloviční sčítačky

A
B

3
1

A

3

2

1

B

S

2
7402
7402
1
3

Cout

2
7408

Nyní si ukážeme zapojení celé sčítačky.
Obrázek 13-3. Zapojení úplné sčítačky

Cin
1

A
B

1

3
3

2

2
7486
7486

1

1

3
3

2

2

1
7408
7408

3
2
7432

Poznámky
1. http://cs.wikipedia.org/wiki/Booleova_algebra
2. http://www.w3.org/2003/entities/iso8879doc/isotech.html

61

Kapitola 14. Sekvenční obvody
Sekvenční obvody jsou takové obvody, kde stav výstupů závisí nejen na vstupních hodnotách, ale i na předchozím
stavu celého obvodu. Sekvenční obvody totiž mají pamět’.

14.1. Klopný obvod RS
Odkazy:
1
• The Basic RS NOR Latch
• The Basic RS NAND Latch2
• Basic flip-flop3
• A Transistor RS Flip Flop Tutorial4
• Transistor Pushpul RS Flipflop5
• 3. - BISTABLE TRIGGER CIRCUITS6
• Flip-Flops7
•
•

Klopný obvod je nejjednodušším sekvenčním obvodem a jeho princip je základem funkčnosti celé řady klopných obvodů (D, T, JK, ...). Sestává ze dvou hradel typu NOR
Obrázek 14-1. Schéma klopného obvodu RS v Electric

Simple RS Flip Flop circuit

S
!Q

Q
R

Obrázek 14-2. Schéma klopného obvodu RS v TkGate

S

Q

R

Q

Místo hradel NOR můžeme použít hradla NAND

62

Kapitola 14. Sekvenční obvody
Obrázek 14-3. Schéma klopného obvodu RS z hradel NAND

S

Q
Q

R

Q

Existuje velké množstí variant klopného obodu který jsme si právě ukázali. Některé z nich mají i vlastní název.
Dále se pokusím některé z nich ukázat a upozornit na základní odlišnosti a použití těchto obvodů.

14.1.1. Klopný obvod RS s hradlovanými vstupy
Tato úprava klopného obvodu připouští změnu jen v případě že vstupní signál C má hodnotu "1".
Obrázek 14-4. Hradlovaný klopný obvod RS z hradel NOR

S

S0

R

R0

C

Q

Q

C

Tento obvod použijeme například při realizaci pamět’ového registru. Vstup C v takovém případě slouží pro
výběr registr do kterého se bude zapisovat informace.

Poznámky
1. http://www.play-hookey.com/digital/rs_nor_latch.html
2. http://www.play-hookey.com/digital/rs_nand_latch.html
3. http://www.tpub.com/content/neets/14181/css/14181_119.htm
4. http://www.hobbyprojects.com/flip_flop/a_transistor_RS_flip_Flop.html
5. http://www.microclub.ch/~jmasur/electronics/Transistor_Pushpull_RS_Flipflop.png
6. http://www.premiumorange.com/daniel.robert9/anglais/Digit/Digit_4TS2.html
7. http://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/elessonshtml/Logic/Logic4.html

63

Kapitola 15. Dual Rail logika
Klasická číslicová logika používá k prezentaci logických hodnot jednoho vodiče. Ten, většinou napet’ovou
úrovní, určuje logickou "0" či "1". Dual Rail logika má však pro každou logickou hodnotu samostatný vodič.
Tabulka 15-1. Logické hodnoty na dual rail

0

(0,1)

1

(1,0)

quiet

(0,0)

alarm

(1,1)

64

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Odkazy a zdroje:
• Přehled obvodů řady TTL 7400. Díl I. 7400 až 7499
• Přehled obvodů řady TTL 7400. Díl II. 74100 až 74199
• Přehled obvodů řady CMOS 4000. Díl I. 4000 . . . 4099
• Přehled obvodů řady CMOS 4000. Díl II. 41xx, 43xx, 45xx, 40xxx
• Chip Directory1
• Chip Directory (mirror)2
• Original Frank’s The Giant Internet IC Masturbator (GIICM)3
4
• Mirror of Frank’s GIICM
5
• GIICM verze Jana Řeháka
6
• 7400 Series Description
• Frank’s Hospital Workshop7
• List of 7400 series integrated circuits8 na Wikipedii
• List of 4000 series integrated circuits9
•

Tato kapitola je přehledem vybraných logických intergorvaných obvodů.
Následující tabulka je přehledem logických IO podle značení 74 které zavedla firma Texas Instruments. V
prvním sloupci je značení podle firmy TI, v druhém pak kategorie do které obvod patří. Ve třetím sloupci je
skrácený popis obvodu s použitím řady zkratek. V předposledním sloupci je CD kód CMOS varianty obvodu jenž
zavedla firma RCA. Poslední sloupec pak obsahuje případné odkazy na jiné informační zdroje k danému obvodu.
Tabulka 16-1. Použité zkratky
OC

Obvod s výstupy s otevřeným kolektorem. Může být doplněno informací o maximálním
napětí v případě obvodů jenž slouží jako budiče.

Schmitt

Obvod má vstupech Schmittovy klopné obvody.

EXP

Obvod má Expanded vstupy výstup. Tyto slouží pro propojení obvodů za účelem
vytvoření komplikovanějších funkcí. Typicky FIXME: doplnit příklad.

GATED

Výstup pbvodu je „hradlován“ zvláštním vstupem značným G

* Následující 5(4) sloupcová tabulka je pokus o tabulku 74xx obvodů s doplňkovými informacemi.

Following table is in “compressed” for because of a space.
OC

Open collector output

GATED

output is gated by G input

Schmitt

Schmitt Trigger input gate

EXP

gate has X,Y inputs for expander

* Následující tabulka je po novu generována z informací uvedených na jiných místech. Druhá část tabulky jsou původní ručně
zadaná data která jsou postupně odstraňována.

Tabulka 16-2. Tabulka obvodů 74 podle značení
kód SN kat.

popis

7400

4x 2-input NAND gate

logic

kód CD links
CD10 GM10

65

Kapitola 16. Přehled některých logických IO

66

kód SN kat.

popis

kód CD links

7401

logic

4x 2-input NAND gate OC

7402

logic

4x 2-input NOR gate

7403

logic

4x 2-input NAND gate OC

7404

buffer

6x INVERTOR

7405

buffer

6x INVERTOR OC

CD10 GM10

7406

buffer

6x NOT gate OC 30V

CD10 GM10

7407

buffer

6x buffer OC, 30V, 40mA

CD10 GM10

7408

logic

4x 2-input AND gate

7409

logic

4x 2-input AND gate OC

7410

logic

3x 3-input NAND gate

4023

CD10 GM10

7411

logic

3x 3-input AND gate

4073

CD10 GM10

7412

logic

3x 3-input NAND gate OC

7413

logic

2x 4-input NAND gate Schmitt

4093

CD10 GM10

7414

buffer

6x NOT gate Schmitt

4584

CD10 GM10

7415

logic

3x 3-input AND gate OC

CD10 GM10

7416

buffer

6x NOT gate OC 15V

CD10 GM10

7417

buffer

6x NOT gate OC 15V

CD10 GM10

7418

logic

2x 4-input NAND gate Schmitt

CD10 GM10

7419

buffer

6x NOT gate Schmitt

CD10 GM10

7420

logic

2x 4-input NAND gate

CD10 GM10

7424

logic

4x 2-input NAND gate Schmitt

7430

logic

1x 8-input NAND gate

7432

logic

4x 2-input OR gate

7437

logic

4x 2-input NAND gate Power

CD10 GM10

7438

logic

4x 2-input NAND gate OC Power

CD10 GM10

7440

logic

2x 4-input NAND gate Power

CD10 GM10

7442

decoder Dekodér BCD na 1 z 10

CD10 GM10

7450

logic

2x 4-input AND-OR-INVERT-EXPAND gate

CD10 GM10

7451

logic

2x 4-input AND-OR-INVERT gate

CD10 GM10

7453

logic

1x 8-input AND-OR-INVERT-EXPAND gate

CD10 GM10

7454

logic

1x 8-input AND-OR-INVERT gate

CD10 GM10

7470

flip-flop J-K Flip-Flop s nulováním a nastavením

CD10 GM10

7471

flip-flop J-K Flip-Flop s nulováním a nastavením

CD10 GM10

7472

flip-flop J-K Flip-Flop s nulováním a nastavením

CD10 GM10

7473

flip-flop 2x J-K Flip-Flop s nulováním

CD10 GM10

7474

flip-flop 2x D Flip-Flop s nulováním a nastavením

CD10 GM10

CD10 GM10
4001

CD10 GM10
CD10 GM10

4069

4081

CD10 GM10

CD10 GM10
CD10 GM10

CD10 GM10

4093

CD10 GM10
CD10 GM10

4xxx

CD10 GM10

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
kód SN kat.

popis

kód CD links

7475

flip-flop 4x D Flip-Flop

CD10 GM10

7476

flip-flop 2x J-K Flip-Flop s nulováním a nastavením

CD10 GM10

7478

flip-flop 2x J-K Flip-Flop s nulováním a nastavením

CD10 GM10

7486

logic

7490

counter desítkový čítač s nulováním a nastavením

CD10 GM10

7493

counter čtyřbitový čítač s nulováním

CD10 GM10

7496

shift

pětibitový posuvný registr

CD10 GM10

74122

buffer

monostable ff

74123

buffer

2x monostable ff

74123

osc

VCO

74125

buffer

4x buffer 3 state

74126

buffer

4x buffer 3 state

74136

logic

4x 2-input XOR gate OC

74141

decoder Dekodér BCD na 1 z 10 HV

74147

logic

74150

decoder 16-Multiplexer

74151

decoder 8-Multiplexer

74154

decoder 16-Demultiplexer

74164

shift

8-mi bitový posuvný registr s paralelním výstupem

74165

shift

8-mi bitový posuvný registr PISO

74192

counter dekadický synchronní vratný čítač s nulováním a
nastavením

74193

counter čtyřbitový synchronní vratný čítač s nulováním a
nastavením

74266

logic

4x 2-input XNOR gate OC

74324

osc

VCO

74325

osc

VCO

74326

osc

VCO

74327

osc

VCO

74386

logic

4x 2-input XOR gate

74543

latch

8-mi bitový, třístavový, obousměrný latch

GM10

74544

latch

8-mi bitový, invertující, třístavový, obousměrný latch

GM10

74573

latch

8-mi bitový, třístavový latch

GM10

4x 2-input XOR gate

4030,4070CD10 GM10

priority encoder

67

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
kód SN kat.

popis

kód CD links

74595

shift

8-mi bitový posuvný registr SIPO s 3-stavovým
paralelním výstupem

GM10

74610

logic

mmu

GM10

74611

logic

memory management unit

GM10

74612

logic

memory management unit

GM10

74613

logic

memory management unit

GM10

74624

osc

VCO

GM10

74625

osc

VCO

GM10

74626

osc

VCO

GM10

74627

osc

VCO

GM10

74628

osc

VCO

GM10

74629

osc

VCO

GM10

747266

logic

4x 2-input XNOR gate

4077

Následuje původní, ručně zadávaná část tabulky.
7421

logic

2x 4-input AND gate

CD10, GM10

7422

logic

2x 4-input NAND gate OC

CD10, GM10

7423

logic

2x 4-input NOR gate GATED, EXPANDED

CD10

7425

logic

2x 4-input NOR gate GATED

CD10, GM10

7426

logic

4x 2-input NAND gate OC

CD10, GM10

7427

logic

3x 3-input NOR gate

CD10, GM10

7428

logic

4x 2-input NOR gate

CD10, GM10

7429

no circuit uses this number

7431

logic

2x YES, 2x NOT, 2x NAND gate DELAY

CD10, GM10

7432

logic

4x 2-input OR

CD10, GM10

7433

CD10, GM10

7434

CD10, GM10

7435

CD10, GM10

74543

latch

8-bit 3-state noniverting 2-way
register-transceiver(!LEBA, !GBA, !CEBA, !CEAB,
!LEAB, !GAB)

CD10, GM10

74544

latch

8-bit 3-state iverting 2-way register-transceiver(!LEBA,
!GBA, !CEBA, !CEAB, !LEAB, !GAB)

CD10, GM10
CD10, GM10

68

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
kód SN kat.

popis

kód CD links

7450729

2x flip-flop D

n/a

CD10

----------------><---------------Následuje puvodní verze tabulky zmenším počtem sloupců. Jednotlivé řádky jsou postupně
konvertovány.
IC

popis

139

dual 2-to-4 demultiplexer

244

dual 4-bit 3-state noninverting buffer/line driver (!1OE, !2OE))

245

8-bit 3-state noninverting bus transceiver (DIR, !EN)

273

8-bit D flip-flop with reset (!RST, CLK)

373

8-bit 3-state transparent latch (!OE, LE)

374

8-bit 3-state D flip-flop (!OE, CLK)

377

8-bit D flip-flop with clock enable (!CLKEN, CLK)

540

8-bit 3-state inverting buffer/line driver (!OE1, !OE2)

541

8-bit 3-state noninverting buffer/line driver (!OE1, !OE2)

573

8-bit 3-state transparent latch (!OE, LE)

574

8-bit 3-state D flip-flop, latch (CLK, !OE)

575

8-bit 3-state D flip-flop with reset (!RST, !OE, CLK)

576

8-bit 3-state inverting D flip-flop (!OE, CLK)

577

8-bit 3-state inverting D flip-flop with reset (!RST, !OE, CLK)

580

8-bit 3-state inverting transparent latch (!OE, LE)

646

?

Tabulka 16-3. Tabulka obvodů 4000 podle značení
kód CD kat.

popis

4000

logic

2x 3-input NOR gate +
one Invertor

4001

logic

4x 2-input NOR gate

4002

logic

2x 4-input NOR gate

4011

logic

4x 2-input NAND gate

4013

flip-flop 2x klopný obvod D

4028

decoder Dekodér 1 z 10

4029

counter čtyřbitový/dekadický
synchronní vratný čítač s
nastavením

4049

buffer

6x NOT, CMOS to TTL

4050

buffer

6x Buffer, CMOS to TTL

4077

logic

4x 2-input XNOR gate

kód SN

links

69

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
kód CD kat.

popis

4093

4x 2-input NAND gate
Schmitt

logic

kód SN

links

* Následující sekce popisují jednotlivé kategorie obvodů. V sekcích pak mohou být další informace a popisy konkrétních obvodů
dané kategorie. Rovněž je možno obvody v sekcích dále dělit. U popisu každého obvodu se nachází <?db ?> věta. Informace
z této věty jsou pak využity při vytváření různých souhrnných a přehledových tabulek.

Čipy k prozkoumání:
10
• CD4060 / 74HC4060 oscilátor a 14 stupňový asynchronní čítač
•

16.1. Řady/rodiny logických obvodů
Odkazy:
• STANDARD LOGIC11
• Logic Family Choices12
• About TTL Logic families13
•

Tabulka 16-4. Přehled řad/rodin logických obvodů
rodina název

popis

TTL

5V

S

Shottky Logic

AS

5V

L

5V

LS

Low Power Schottky Logic

5V

ALS

5V

CDS
Cadence Design Systems CMOS Default
Default

5V

C

CMOS

5V

AC

Advnaced CMOS Logic, inputs CMOS compatible

5V

ACT

Advnaced CMOS Logic, inputs TTL compatible

5V

ACTQ Advnaced CMOS Logic

5V

AHC

Advnaced High Speed CMOS Logic

5V, 3.3V

AHCT Advnaced High Speed CMOS Logic

5V, 3.3V

HC

High Speed CMOS Logic

5V

HCT

High Speed CMOS Logic

5V

VHC

70

5V

5V

ABT

Advanced BiCMOS Technology

5V

ALVC

Advanced Low Voltage CMOS Technology

3.3V

ALVCH Advanced Low Voltage CMOS Technology

3.3V

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
rodina název

popis

ALVT

Advanced Low Voltage CMOS Technology

3.3V

HSTL

High Speed Transceiver Logic

3.3V

LV/LVC Low Voltage CMOS Logic

3.3V

ALB

2.5V

Advanced Low Voltage BiCMOS Technology

Tabulka 16-5. Vybrané parametry vybraných rodin
rodina

tpd [ns]

fclk [MHz]

Vsupply [V]

CMOS @10V

30

5

3-18

CMOS @5V

50

2

3-18

AC

3

125

2-6

ACT

3

125

4.6-5.5

HC

9

30

2-6

HCT

9

30

4.6-5.5

AS

2

105

4.5-5.5

F

3.5

100

4.75-5.25

ALS

4

34

4.5-5.5

LS

10

25

4.75-5.25

4000 Series CMOS Technolog

16.1.1. Propojení obvodů s odlišným napětím
Odkazy:
• Bidirectional I2C Level Shifter — Elektor Electronics, rok 2005, číslo 7-8, strana 6414
• Philips Semiconductors Application Note AN9705515
•
•
•

16.2. Zesilovače, převodníky úrovní
Odkazy:
• 16.3.1
• 16.3.2
•

71

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Tyto obvody slouží jako rozhraní k „jiné“ elektronice než je vlastní řada obvodu. Jedná se například o budiče
displejů o vyšším napětí (například 7407), případně o budiče pro připojení k jiné technologické řadě obvodů (např
FIXME:).

16.2.1. 74HC126, 74HC125 Quad buffer/line driver 3-state
* Attributy:

Tento obvod obsahue čtveřici hradel-zesilovačů s třístavovým výstupem. Každé hradlo má vlastní řízení třístavového výstupu. Obvody 125 a 126 sse liší jen polaritou signálů přepínajících výstupy hradel do třetího stavu.

16.2.2. 4049 CMOS to TTL invertor
* Attributy: id="cd4049"

Obvod je možno použít jako invertor který snese větší zátěž (nutno konzulovat datasheet) nebo jako oddělovací
invertor pro převod signálu z CMOS do TTL. Pro zvýšení zátěže je možno invertory řadit pralelně.
Obrázek 16-1. 4049 invertujcí oddělovač CMOS-TTL

Vcc
Y1
A1
Y2
A2
Y3
A3
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

nc
Y6
A6
nc
Y5
A5
Y4
A4

* Simple Pulse Generator circuit by CD404916
* IC 4049 Clock Pulse Generator17

Obrázek 16-2. RC Oscilátor s CD4049

U1
3

U1
2

3

4049

2

CLOCK

4049
1

C

R
2

F = 1 / (1.4 RC)

72

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
* Image size 640*480 PNG, EPS.

Uvedený oscilátor dává výstupní kmitočet podle vzorce.
F = 1 / (1.4 * R * C)
R cca 100K, C 0.01 až 10 µF.

16.2.3. CD4050 CMOS to TTL buffer
* Attributy: id="cd4050"

Odkazy:
• ST7565 LCDs: Graphical LCDs!18
•
•
•

Obvod 4050 obsahuje šestici neivertujících zesilovačů, konstruovaných jako převodníky napět’ových úrovní
CMOS−→TTL. Napájení obvodu musí být zapojené na stejné napětí jako jsou logické obvody připojené k výstupům tohoto obvodu. Obvod můžeme použít i k převodu signálů z 5V logiky na 3.3V logiku.

16.3. Logické obvody / hradla
Odkazy:
• 12.1
• Logic gate19 na Wikipedii
Jedním ze základních logických hradel a současně i prvním členem řady obvodů 7400 je obvod s označením
7400. Jedná se o čtvěřici dvouvstupových hradel NAND.
Dalším obvodem je šestice inventorů v pouzdře 7404.
Řada z výše uvedených obvodů existuje v provedení s výstupem s otevřeným kolektorem Jedná se například
ale nejen o obvody 7401, 7405, . . . .

16.3.1. Zesilovač / buffer / hradlo YES
* Attributy: id="ic.logic.yes"

Odkazy:
• 12.1.1
• 16.2
• 16.3.2
Obvod 7407 obsahuje šestici zesilovačů s otevřeným kolektorem schopným spínant napětí do 30V.

16.3.2. Invertor NOT (7404, 05, 06, 14, 16, 17, 19)
* Attributy: id="ic.logic.not"

Odkazy:
• 12.1.2

73

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obvod 7404 obsahuje 6 invertorů.
Obvod 7405 obsahuje 6 invertorů s výstupy s otevřeným kolektorem.
Obvod 7414 obsahuje šestici invertorů se schmittovým klopným obvodem.
Obrázek 16-3. 7404, 7414 NOT

A1
Y1
A2
Y2
A3
Y3
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
A6
Y6
A5
Y5
A4
Y4

16.3.3. Hradla AND (7408, 7409, 7411, 7415)
* Attributy: id="ic.logic.and"

Odkazy:
• 12.1.3
Obrázek 16-4. 7408, 7409 AND

A1
B1
Y1
A2
B2
Y2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
B4
A4
Y4
B3
A3
Y3

Trojice třívstupových hradel AND
Obrázek 16-5. 7411, 7415 3x 3input AND

A1
B1
A2
B2
C2
Y2
GND

74

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
C1
Y1
C3
B3
A3
Y3

Kapitola 16. Přehled některých logických IO

16.3.4. Hradla NAND (00, 01, 03, 10, 12, 13, 18, 20, 30, 37, 38, 40,
4011)
Odkazy:
• 12.1.5
•

* Obrázek zapojení vývodů obvodu v pouzdře DIL.

Obrázek 16-6. 7400, 7401, 7403, 7424 NAND

A1
B1
Y1
A2
B2
Y2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
B4
A4
Y4
B3
A3
Y3

Trojice třívstupových hradel NAND
Obrázek 16-7. 7410, 7412 3x 3-input NAND

A1
B1
A1
B2
C2
Y2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
C1
Y1
C3
B3
A3
Y3

7413 — Dvojice čtyřvstupových hradel NAND se Schmitovým klopným obvodem
7420 — Dvojice čtyřvstupových hradel NAND.
Obrázek 16-8. 7413, 7420 2x 4-input NAND

A1
B1
nc
C1
D1
Y1
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
D2
C2
nc
B2
A2
Y2

75

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-9. 7430 8-input NAND

A
B
C
D
E
F
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
nc
H
G
nc
nc
Y

Integrovaný obvod CD4011 obsahuje čtveřici dvouvstupových hradel NAND, stejně jako obvod CD4093.
CD4093 jsou ovšem hradla se Schmittovými klopnými obvody. Zapojení pozder je stejné viz obrázek.
Obrázek 16-10. 4011,4093 — 4* 2-input NAND

A1
B1
Y1
Y2
B2
A2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
A4
B4
Y4
Y3
B3
A3

16.3.5. Hradla OR (7432)
* Attributy: id="ic.logic.or"

16.3.6. Hradla NOR (7402, 4000, 4001, 4002, 4025, 4078)
* Attributy: id="ic.logic.nor"

Obrázek 16-11. 7402 NOR

A1
B1
Y1
A2
B2
Y2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
B4
A4
Y4
B3
A3
Y3

Obvod 4000 obsahuje dvě nezávislá třívstupová hradla NOR a jeden invertor.

76

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-12. 4000 NOR

NC
NC
A1
B1
C1
Y1
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
C2
B2
A2
Y2
!X
X

Obvod 4001 obsahuje čtyři nezávislá dvouvstupová hradla NOR.
Obrázek 16-13. 4001 NOR

A1
B1
Y1
Y2
B2
A2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
A4
B4
Y4
Y3
B3
A3

Obvod 4002 obsahuje dvě nezávislá čtyřvstupová hradla NOR.
Obrázek 16-14. 4001 NOR

Y1
A1
B1
C1
D1
NC
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
Y2
A2
B2
C2
D2
NC

16.3.7. Hradla XOR
* Attributy: id="ic.logic.xor"

Odkazy:
• 12.1.7
Exclusivní součet. K dispozici jsou čtveřice dvouvstupových hradel v obvodu 7486 a hradla s otevřeným kolektorem na výsupu 74136.

77

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-15. 7486, 74136 XOR

A1
B1
Y1
A2
B2
Y2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
B4
A4
Y4
B3
A3
Y3

16.3.8. Hradla XNOR
* Attributy: "ic.logic.xnor"

Negace exkluzivního součtu. K dispozici jsou čtveřice dvouvstupových hradel v obvodu 4077.
Obrázek 16-16. 74266, 747266 XNOR

A1
B1
Y1
A2
B2
Y2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
B4
A4
Y4
B3
A3
Y3

16.3.9. AND-OR-INVERT (50, 51, 53, 54)
*

Dvojtý logický člen AND-OR-INVERT s jednou rozšířenou sekcí
Obrázek 16-17. 7450 2x AND-OR-INVERT-EXPAND

A1
A2
B2
C2
D2
Y2
GND

78

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
B1
K
E
D1
C1
Y1

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-18. 7451 2x AND-OR-INVERT

A2
A1
B1
C1
D1
Y1
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
B2

D2
C2
Y2

Obrázek 16-19. 7453 1x AND-OR-INVERT-EXPAND
+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |GND -| 7
8 |+--------+
A
C
D
E
F

Vcc
B
K(!X)
E(X)
H
G
Y

Obrázek 16-20. 7454 1x AND-OR-INVERT
+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |GND -| 7
8 |+--------+
A
C
D
E
F

Vcc
B

H
G
Y

Obvod 7460 je expander pro obvody 7450, 7453
Obrázek 16-21. 7460 2x AND-EXPANDER

A1
B1
C1
A2
B2
C2
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
D1
K1(!X1)
E1(X1)
E2(X2)
K2(!X2)
D2

79

Kapitola 16. Přehled některých logických IO

16.4. Dekodéry
*

16.4.1. Dekodér BCD na 1 z 10 (42, 141, 4028)
* Attributy: id="ic.decoder.bcd"

Obrázek 16-22. 7442 Dekodér BCD na 1 z 10

0
1
2
3
4
5
6
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
A
B
C
D
9
8
7

Obrázek 16-23. 74141 Dekodér BCD na 1 z 10 pro digitrony

8
9
A
D
Vcc
B
C
2

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

0
1
5
4
GND
6
7
3

Obrázek 16-24. 4028 Dekodér BCD na 1 z 10

Q4
Q2
Q0
Q7
Q9
Q5
Q6
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
Q3
Q1
A1
A2
A3
A0
Q8

16.4.2. Multiplexer
*

80

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-25. Šestnáctikanálový multiplexer 74150

7
6
5
4
3
2
1
0
S
W
D
GND

+----+ +----+
-| 1 +--+ 24 | Vcc
-| 2
23 |- 8
-| 3
22 |- 9
-| 4
21 |- 10
-| 5
20 |- 11
-| 6
19 |- 12
-| 7
18 |- 13
-| 8
17 |- 14
-| 9
16 |- 15
-|10
15 |- A
-|11
14 |- B
-|12
13 |- C
+------------+

Obrázek 16-26. Osmikanálový multiplexer 74151

D3
D2
D1
D0
Y
W
S
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
D4
D5
D6
D7
A
B
C

16.4.3. Demultiplexer
*

Obrázek 16-27. Šestnáctikanálový demultiplexer 74154

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
GND

+----+ +----+
-| 1 +--+ 24 | Vcc
-| 2
23 |- A
-| 3
22 |- B
-| 4
21 |- C
-| 5
20 |- D
-| 6
19 |- G2
-| 7
18 |- G1
-| 8
17 |- 15
-| 9
16 |- 14
-|10
15 |- 13
-|11
14 |- 12
-|12
13 |- 11
+------------+

81

Kapitola 16. Přehled některých logických IO

16.5. Klopné obvody
*

V této čísti popisuji různé druhy jednoduchých klopných obvodů.

16.5.1. Klopné obvody RS
* Attributy: id="ic.ff.rs"

16.5.2. Klopné obvody D (75)
* Klopné obvody D (74,75)

Obvod 7474 obsahuje dva nezávislé klopné obvody D.
Obrázek 16-28. 7474 2x D-FlipFlop s nulováním a nastavením

!R1
D1
CP1
!S1
Q1
!Q1
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
!R2
D2
CP2
!S2
Q2
!Q2

Obvod 7475 obsahuje dva čtyři klopné obvody D. Vždy dva a dva mají společný hodinový vstup.
Obrázek 16-29. 7475 4x D-FlipFlop

!Q0
D0
D1
E2
Vcc
D2
D3
!Q3

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Q0
Q1
!Q1
E1
GND
!Q2
Q2
Q3

Obvod 4013 obsahuje dva nezávislé klopné obvody typu D s nastavením a nulováním.
Obrázek 16-30. 4013 2* D-FlipFlop s RS

Q1
!Q1
CL1
R1
D1
S1

82

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-

Vcc
Q2
!Q2
CL2
R2
D2

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
GND -| 7
8 |- S2
+--------+

Tabulka 16-6. Pravdivostní tablulka klopného obvodu D v IO CD4013
CL

D

R

S

Q

!Q

komentář

↑

L

L

L

L

H

↑

H

L

L

H

L

↓

X

L

L

Q

!Q

X

X

H

L

L

H

reset —
mazání

X

X

L

H

H

L

set —
nastavení

X

X

H

H

H

H

zakázaná
kombinace

16.5.3. Klopné obvody JK (70,71,72,73,76,78, 4013)
*

Obvod 7470 obsahuje jeden klopný obvody typu J-K s nastavením a nulováním. Vstupy J a K jsou vícenásobné,
spojené v logickém součinu (J = J1 ∧ J2 ∧ !J3).
Obrázek 16-31. 7470 J-K FlipFlop s RS

NC
!R
J1
J2
!J3
!Q
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
!S
CP
K2
K1
!K3
Q

Obvod 7471 obsahuje jeden klopný obvody typu J-K s nastavením a nulováním. Vstupy J a K jsou vícenásobné,
spojené v součtu logických součinů AND-OR (J = (J1 ∧ J2) ∨ (J3 ∧ J4)).
Obrázek 16-32. 7471 J-K FlipFlop s RS

J1
J2
J3
J4
!S
Q
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
!CP
K4
K3
K2
K1
Q

83

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-33. 7472 JK FlipFlop

nc
R
J1
J2
J3
!Q
GND

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

Vcc
S
CL
K3
K2
K1
Q

16.5.3.1. 7473
*

CP1
!R1
K1
Vcc
CP2
!R2
J2

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

J1
!Q1
Q1
GND
K2
Q2
!Q2

16.5.3.2. 7476
*

16.5.4. Monostabilní klopné obvody (122,123)
* Attributy: id="ic.ff.monostable"

Obvod 74123 obsahuje dvojici monostabilních klopných obvodů.
Obvod 74122 obsahuje jeden monostabilní klopný obvod.

16.6. Čítače
*

16.6.1. Desítkový čítač (90)
*

84

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-34. 7490 desítkový čítač s nulováním a nastavením
+---\/---+
!CP2 -| 1
14 |MR1 -| 2
13 |MR2 -| 3
12 |-| 4
11 |Vcc -| 5
10 |MS1 -| 6
9 |MS2 -| 7
8 |+--------+

!CP1
Q0
Q3
GND
Q1
Q2

Obrázek 16-35. dekadický synchronní vratný čítač (74192)

B
Qb
Qa
CD
CU
Qc
Qd
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
A
B
BO
CA
L
C
D

16.6.2. Čtyřbitový čítač (93, 193, 4029)
*

Obrázek 16-36. 7493 čtyřbitový čítač s nulováním
+---\/---+
!CP2 -| 1
14 |MR1 -| 2
13 |MR2 -| 3
12 |-| 4
11 |Vcc -| 5
10 |-| 6
9 |-| 7
8 |+--------+

!CP1
Q0
Q3
GND
Q1
Q2

Obrázek 16-37. čtyřbitový synchronní vratný čítač (74193)

B
Qb
Qa
CD
CU
Qc
Qd
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
A
B
BO
CA
L
C
D

85

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-38. čtyřbitový synchronní vratný čítač (4029)

PL
Q3
P3
P0
!CE
Q0
!TC
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
CP
Q2
P2
P1
Q1
UP/!DN
BIN/DEC

16.6.3.
*

16.7. Posuvné registry
*

16.7.1. 5bit posuvný registr (96)
*

Obrázek 16-39. 5bit posuvný registr (7496)

CP
D0
D1
D2
Vcc
D3
D4
PE

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

!MR
Q0
Q1
Q2
GND
Q3
Q4
DS

16.7.2. 8bit posuvné registry (164,165,595)
*

Obrázek 16-40. 8bit posuvný registr (74164)

A
B
Q1
Q2
Q3

86

+---\/---+
-| 1
14 |-| 2
13 |-| 3
12 |-| 4
11 |-| 5
10 |-

Vcc
Q8
Q7
Q6
Q5

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Q4 -| 6
9 |- R
GND -| 7
8 |- C
+--------+

Obrázek 16-41. 8bit posuvný registr (74165)

SH/!LD
CLK
E
F
G
H
!QH
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
CLK INH
D
C
B
A
SER
QH

Tabulka 16-7. Funkční tabulka 74165
INPUTS

FUNCTION

SH/!LD

CLK

CLK INH

L

X

X

Parallel load

H

H

X

No change

H

X

H

No change

H

L

↑

Shift

H

↑

L

Shift

Obvod 74HC595 je jeden z velmi použitelných a užitečných čipů pro mikrořadiče. Umožňuje velmi jednoduše
rozšířit počet výstupních pinů významným způsobem. Tento obvod nám pomáhá realizovat kompromis zvýšní
počtu výstupních pinů na úkor času.
Odkazy:
• The 74HC595 8 bit shift register20
• Hezký tutoriál Can you move over? The 74HC595 8 bit shift register21 [2011-02-08]
• Using shift registers to extend the microcontroller I/O22 [2004-07-28] — velmi hezký a podrobný článek
zmiňující využití obvodu 74HC165, 74HC595 a 74HC4094
•

Obrázek 16-42. 74595

Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
GND

+---\/---+
-| 1
16 |-| 2
15 |-| 3
14 |-| 4
13 |-| 5
12 |-| 6
11 |-| 7
10 |-| 8
9 |+--------+

Vcc
Y0
A
!OE
RCLK
SCLK
!RST !SCLR
Q7

87

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
Obrázek 16-43. Vývody pouzdra DIL16

Obvod se dá krásně použít například pro rozšíření počtu výstupních vývodu jednočipového mikropočítače.
Celková zátěž na všechny výstupy 74HCT595 je v součtu 70mA maximálně. Na jeden výstup je to cca 2035mA.
Cena TPIC6B595 v roce 2007 cca 1.2¤.
SN74HC595N, MM74HC595N, MC74HC595N

16.8. Záchytné registry
Tyto obvody slouží k zapamatování informace a jejímu poskytování. V principu se jedná o klopné obvody typu
D.

16.8.1. Obousměrný 8-mi bitový, třístavový záchytný registr
Obvod se vyskytuje ve dovou variantách, neinvertovaný 74543 a invertovaný 74544.
Obrázek 16-44. 74543, 74544

!LEBA
!GBA
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8

88

+----+ +----+
-| 1 +--+ 24 |-| 2
23 |-| 3
22 |-| 4
21 |-| 5
20 |-| 6
19 |-| 7
18 |-| 8
17 |-| 9
16 |-| 10
15 |-

Vcc
!CEBA
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8

Kapitola 16. Přehled některých logických IO
!CEAB -| 11
14 |- !LEAB
GND -| 12
13 |- !GAB
+------------+

Poznámka: Obvod 543, 544 je prakticky nesehnatelný a nenašel jsem jej u žádného dodavatele.

16.8.2. Třístavový záchytný osmibitový registr
*

Obrázek 16-45. 74573

!OE
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
GND

+----+ +----+
-| 1 +--+ 20 |-| 2
19 |-| 3
18 |-| 4
17 |-| 5
16 |-| 6
15 |-| 7
14 |-| 8
13 |-| 9
12 |-| 10
11 |+------------+

Vcc
O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7
LE

D0-D7
datové vstupy
LE
vstup latch enable aktivní v logické 1
!OE
vstup "3-state output enable", aktivní v logické 0
Q0-Q7
třístavové výstupy, aktivují se signálem !OE = 0

16.9.
*

16.10. Zvláštní, nebo zatím nezařazené obvody

89

Kapitola 16. Přehled některých logických IO

16.10.1. VCO 74LS 124,624,625
*

16.10.2. 74147 — priority encoder

16.10.3. LS7222 — keypad programmable digital lock

Poznámky
1. http://www.chipdir.org/
2. http://www.xs4all.nl/~ganswijk/chipdir/
3. http://www.kingswood-consulting.co.uk/giicm/
4. http://www.mil.ufl.edu/3701/pinouts/index.html
5. http://hw.cz/docs/giicm/GIICM.html
6. http://www.capetronics.com/digital_ic_names.htm
7. http://frankshospitalworkshop.com/electronics/ic_7400.html
8. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_7400_series_integrated_circuits
9. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_4000_series_integrated_circuits
10.
11. http://www.avnet.co.za/Semi_log.htm
12. http://www.piclist.com/techref/logic/family.htm
13. http://wiesi.dyndns.org/logic.html
14.
15.
16. http://www.eleccircuit.com/simple-pulse-generator-circuit-by-cd4049/
17. http://www.wiparat.com/ic-4049-clock-pulse-generator/
18. http://www.instructables.com/id/ST7565-LCDs-Graphical-LCDs/
19. http://en.wikipedia.org/wiki/Logic_gate
20. http://www.adafruit.com/blog/2011/02/09/the-74hc595-8-bit-shift-register/
21. http://bildr.org/2011/02/74hc595/
22. http://homepages.which.net/~paul.hills/Software/ShiftRegister/ShiftRegisterBody.html

90

Kapitola 17. Obvody pro MCU
*

17.1. Paměti
*

17.1.1. SRAM 32KB
*

Obrázek 17-1. Zapojení pouzdra DIL32 paměti 62256

A14
A12
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
D0
D1
D2
GND

+----+ +----+
-| 1 +--+ 28|-| 2
27|-| 3
26|-| 4
25|-| 5
24|-| 6
23|-| 7
22|-| 8
21|-| 9
20|-|10
19|-|11
18|-|12
17|-|13
16|-|14
15|+------------+

Vcc
!WE
A13
A8
A9
A11
!OE
A10
!CS
D7
D6
D5
D4
D3

17.2. MMU
17.2.1. SN74610 - 613
*

Odkazy:
• 74LS612 - MMU1
•
•
•

Obvody SN74LS610,611,612 a 613 mají speciální použití jako MMU (Memory Management Unit) pro počítače. Obsahují pamět’ o celkové kapacitě 16 slov, každé 12 bitů velké.

91

Kapitola 17. Obvody pro MCU
Obrázek 17-2.

RS2
MA3
RS3
!CS
!STROBE
R/!W
D0
D1
D2
D3
D4
D5
!MM
MO0
MO1
MO2
MO3
MO4
MO5
GND

+-----+ +-----+
-| 1 +--+ 40 |-| 2
39 |-| 3
38 |-| 4
37 |-| 5
36 |-| 6
35 |-| 7
34 |-| 8
33 |-| 9
32 |-| 10
31 |-| 11
30 |-| 12
29 |-| 13
28 |-| 14
27 |-| 15
26 |-| 16
25 |-| 17
24 |-| 18
23 |-| 19
22 |-| 20
21 |+--------------+

Vcc
MA2
RS1
MA1
RS0
MA0
D11
D10
D9
D8
D7
D6
C (NC)
MO11
MO10
MO9
MO8
MO7
MO6
!ME

Tabulka 17-1.
Device

Output Latched

Map Output Type

LS610

Yes

3-State

LS611

Yes

Open-Collector

LS612

No

3-State

LS613

No

Open-Collector

17.3. Obvody reálného času
*

Odkazy:
• PCF85832 Clock and calendar with 240*8-bit RAM
•
•
•

17.4. LED Drivers
17.4.1. TLC5940 od Texas Instruments
Odkazy:

92

Kapitola 17. Obvody pro MCU
•

Review – Texas Instruments TLC5940 16-channel LED driver IC3

•

Tendo obvod dokáže řídit 16 LED diod, nebo matici diod se společnou anodu.
Na straně připojení k mikrořadiči se tento obvod jeví jako posuvný registr. Přesněji dva posubné registry, jeden
96 bitů dlouhý a druhý 192 bitů. Rozlišení mezi těmito registry se děje nastavením pinu VPRG. Jako posuvný
registr je také kaskádovatelný a můžeme tak zapojít více obvodů za sebe a ovládat je stejně.
Data o jasu LED diod se přenášejí do 192 bitů dolouhého posuvného registru. Pro každou diodu jedno 12-ti
bitové slovo. Data se přenášejí jako Big-Endian. Nejvyšší bit (MSB) diody 15 až nejnižší bit (LSB) diody 12 a
pokračuje se až k diodě 0.
Další a podobné obvody:
• TLC59524 — 24 kanálový budič LED pro 8 RGB LED diod.
•

Tabulka 17-2. Dostupnost TLC5940
typ

obchod/prodejce datum

cena

na skladě

TLC5940

Farnell 12263065

103.95 bez DPH

366

2010-09-23

Poznámky
1. http://www.baltissen.org/newhtm/74ls612.htm
2.
3. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/07/19/review-–-texas-instruments-tlc5940-16-channel-led-driver ic/
4.

93

Kapitola 18. Zapojení s digitálními obvody
*

18.1. Oscilátory
*

Odkazy:
• Construct Square Wave Oscillator using CMOS Logic Element1
• CMOS Logic Experiments2
•

Obrázek 18-1. RC Oscilátor s CD4011

U1

U1

1

1
3

3

2

OUT

2
4011

4011

R
100k − 200k

C
2

1

3.3uF
f = 1 / (2.2 RC)

18.2. MMU
*

Odkazy:
• Build your own Memory Management Unit3
• Virtual Address space for 6502 Microprocessors4
• http://www.sxlist.com/techref/mem/dram/slide3.html
•

18.3. Level Shifter
*

Odkazy:
• I2C Mixed-Voltage System5 na AVR freaks
• NXP6
• MAXIM APPLICATION NOTE 3007 Logic-Level Translation7

94

Kapitola 18. Zapojení s digitálními obvody
•
•
•

ADG33048
breakout board, level-shifter, 3V/5V, 14-pin wide DIP9
Texas Instruments TXB010410

Obrázek 18-2.

+5
+3.3V

3k3
G

4K7
D

S

SDA_3V3

BSS123

1K
3k3
G
D

S

SCL_3V3

BSS123
* gEDA image schematic:I2C_FET_level_shifter.sch: 640×480 EPS, PNG

Pro podobné účely lze použít obvody MAXIM: MAX3000E, MAX3001E, MAX3002, MAX3003, MAX3004,
MAX3005, MAX3006, MAX3007, MAX3008, MAX3009, MAX3010, MAX3011, MAX301211. A možná taky
obvody: LM3350 a QS3861.
Obvod: LVCC3245A.
Připojení 5V periferie k 3.3V MCU.

95

Kapitola 18. Zapojení s digitálními obvody
Obrázek 18-3.

5V I/O
+5V

3.3V AVR

+3.3V

R

74AHC126 Vcc to 3.3V

U1

74126
IO Line

2

A

1

EN

6

Y

U1

Y

3

EN

4

A

5

AVR input

AVR output

74126

* gEDA image schematic: 5V_IO_to_3V_AVR.sch: 640×480 EPS, PNG

Na uvedeném schématu je třeba použít obvod 74126 technologie ACT,HCT,AHCT. Důvodem jsou nižší hodnoty VIH (2.0V) a VT (1.5V). Údaje o napět’ových hodnotách mám z Napět’ové úrovně logických obvodů12 ze
serveru MCU.CZ.
* Pro napět’ové přizpůsobení/oddělení I2C lze také použít obvod PCA9515.
* Pro 5 ←→ 3.3 V se dá použít obvod 74LVC245.
* Re: 3V ←→ 5V Level shifter13 When I run into problems of that sort, I usually use one of the buffer/drivers with 5V tolerant
I/O. Something like a 74LCX245 would work.
* 74LVC4245A (5V ←→ 3.3V)

Poznámky
1. http://datasheetoo.com/semiconductor-article/construct-square-wave-oscillator-using-cmos-logicelement.html#more-838
2. http://www.qrp.pops.net/cmos1.asp
3. http://www.baltissen.org/newhtm/mmu.htm
4. http://www.6502.org/users/andre/icapos/mmu65.html
5. http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=38133
6. http://www.nxp.com/news/backgrounders/bg_esc9727/index.html
7. http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3007
8.

96

Kapitola 18. Zapojení s digitálními obvody
9. http://www.nanocore12.com/products/details/27/4/accessories/breakout-board,-level-shifter,-3v/5v,-14-pinwide-dip.html
10. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/txb0104.html
11. http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/3672
12. http://mcu.cz/news.php?extend.2495.3
13. http://www.embeddedrelated.com/usenet/embedded/show/5-1.php

97

IV. Obvody, zapojení a konstrukce
* Attributy: id="obvody"

Různá zapojení s diskrétními součástkami i integrovanými obvody, různé konstrukce.
Odkazy:
241
• JF1OZL QRP,HAND MADE AMATEUR RADIO,paper model,Boomerang;name:Kazuhiro Sunamura
242
• Circuits for the Hobbyist VA3AVR
•
•

Poznámky
241. http://www.intio.or.jp/jf10zl/
242. http://www.sentex.ca/~mec1995/circ/circuits.htm

Kapitola 19. Rezonanční obvody
*

19.1. LC obvod
*

Odkazy:
• LC circuit1 na Wikipedii
•
•
•

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/LC_circuit

99

Kapitola 20. Oscilátory
Odkazy:
• The ’Kitsilano’ Oscillator Circuit1
•
•

Poznámky
1. http://catseye.tc/projects/kitsilano/kitsilano.html

100

Kapitola 21. Tranzistorové klopné obvody
Odkazy:
• AR A/2 z roku 1986 strana 49
• Basic Transistor Circuits1

21.1. Astabilní klopný obvod, multivibrátor
Zapojení základních transistorových oscilačních obvodů.
Obrázek 21-1. Tranzistorový multivibrátor

Vcc

R1

R2

R3

R4

Out
C1
T1

C2

C

C
B

E

T2

B

E

* multivibrator2.sch, 640x480
* Obrázek multivibrátoru například z AR 5/66 strana 18.

Tento typ multivibrátoru byl v literatuře popsán již mnohokrát.

101

Kapitola 21. Tranzistorové klopné obvody

21.2. Bistabilní klopný obvod / Dělička kmitočtu
Odkazy:
• Bistabilný preklápací obvod [ BKO ]2 — velmi dobrý popis s teorií
•

Obrázek 21-2. Tranzistorový bistabilní klopný obvod jako dělička kmitočtu

R1

C2

C3

R2

R5

R6

C

T1

B

E

B

R3

R7
D1

In
C1
R4

* delicka-kmitoctu.sch, 640x480
* Schéma převzato z AR 5/66 strana 19.

Další dělička kmitočtu pochází z AR 6/71 strana 212 z článku Elektronické varhany Herlod.

102

D2

Kapitola 21. Tranzistorové klopné obvody
Obrázek 21-3. Delička kmitočtu s germaniovými tranzistory

f

KA503/GA2

GA205
D1

R1

D2

3k9
C1

R3

R2

100nF

15k

B

E

1
R5

15k

C

R

15k

100k

T1

C2

101NU70

* delic-kmitoctu2.sch, 640x480

Tento dělič je rovněž použit v konstrukci elektronických varhan popsané v RK 6/72 na straně 5.
Další dělič kmitočtu je v konstrukci Elektronické minivarhany od Ing. Eduarda Moravce publikované v AR
1/75 na stranách 15-19.
Jiné zapojení děliče kmitočtu je v AR B 3/77 na straně 89.
* Překreslit toto zapojení.

Další varianta tranzistorového děliče kmitočtu je v AR A 5/77 na stran+ 185. V zapojení nejsou použity diody
ale kondenzátory.

21.3. RS klopný obvod
*

103

Kapitola 21. Tranzistorové klopné obvody
Odkazy:
• Na stránce Basic Transistor Circuits3 v částí RS Flip Flop (RSFF)
•

* http://pcbheaven.com/scripts/imagepresent.php?filename=%2Fwikipages%2Fimages%2Ftransistorcircuits_1235488532.jpg

Obrázek 21-4.

Vcc

1k

1k

10k

10k

!Q

Q
C

C
B

B

E

E

100k

10k
R
10k
S
* gEDA image schematic Transistor_RS_FlipFlop.sch: 640×480 EPS, PNG

104

100k

Kapitola 21. Tranzistorové klopné obvody
Obrázek 21-5.

Vcc

1k

1k

10k

10k

!Q

Q
C

C
B

E

B

E

!R
!S
* gEDA image schematic Transistor_RS_FlipFlop_2.sch: 640×480 EPS, PNG

105

Kapitola 21. Tranzistorové klopné obvody
Obrázek 21-6.

Q
C

C

B

R

B

E

E

* gEDA image schematic Transistor_RS_FlipFlop_3.sch: 640×480 EPS, PNG

Dvojce transistorů v tomto klopném obvodu tvoří vlastně samostatná hradla NOR.
Obrázek 21-7.

3

R

1
2
7402

!Q

7402
5

4
6

* gEDA image schematic RS_FF_NOR.sch: 320×240 EPS, PNG

Poznámky
1. http://pcbheaven.com/wikipages/Transistor_Circuits/

106

Q

S

Kapitola 21. Tranzistorové klopné obvody
2. http://alzat.szm.com/Oscilat/generato/bko/bko.htm
3. http://pcbheaven.com/wikipages/Transistor_Circuits/

107

Kapitola 22. Měniče napětí
* Attributy: id="voltage-converter"

22.1. Generování záporného napětí
* Attributy: id="voltage-converter.negative-voltage"

Odkazy:
• Firmware-Adjustable LCD Bias Generator Swings Outside The Rails1
• Circuit and firmware to support Seiko-Epson G1216B1N000 dot graphics display2
•
•
•

Obrázek 22-1. Simple charge pump for LCD

−V
47uF
+5v

1

*
2

2

0v
*
1

* 1N4148
1N5817

10k

22uF

* gEDA image schematic: Charge_pump_for_LCD.sch: 640×480 EPS, PNG

Vstupní kmitočet může být od 1kHz do 50kHz nebo i vyšší. Pokud je kmitočet vyšší než 5kHz, tak je třeba
použít schottky diody jako například 1N5817. Tento obvod jsem si zkusmo zapojil abych si změřil jak funguje.
Na Arduinu, napájeném z USB je napájecí napětí 4.5V. Na Výstupu obvodu pří 2kHz jsem naměřil zhruba -3.3V.
f

U

10 Hz

-3.0 V

100 Hz

-3.29 V

500 Hz

-3.3 V

1 000 Hz

-3.3 V

2 000 Hz

-3.3 V

5 000 Hz

-3.3 V

10 000 Hz

-3.3 V

33 000 Hz

-3.31 V

64 000 Hz

-3.32 V

108

Kapitola 22. Měniče napětí
Z naměřených hodnot v tabulce vyplývá že v rozsahu kmitočtů cca 1kHz-50kHz je výsledné napětí relativně
stejné a to asi -3.3V.
Následující zapojení je z Arduino Hack-job LCD Negative Bias Supply3, článku který popisuje jak generovat
záporné napětí VEE pro řízení kontrastu LCD. V článku jsou uvedeny i úvahy a výpočty vedoucí k hodnotám
součástek. Arduino, nebo jiný mikrořadič pouští do obvodu obdélníkový signál o kmitočtu asi 33 kHz jenž lze
snadno generovat pomocí obvodů PWM v mikrořadiči.
Obrázek 22-2. Záporné předpětí LCD s Arduinem

Arduino
nebo jiný
uC

D2
C1 220nF

1N4148
R1

+5v

4.7k

2

2

0v

C2

C1

D1
1N4148

2uF

1

1

10uF

* gEDA image schematic: Arduino_LCD_Negative_Bias_Supply.sch: 640×480 EPS, PNG

Při zkusmém zapojení, jsem doma nenašel 220 nF kondenzátor, tak jsem zapojil paralelně dva 100 nF. Naměřil
jsem na nich zhruba 220 nF. Toto zapojení generuje napětí -1 V. Pokud odstraním odpor 4,7 kΩ (zkratuji jej)
naměřím při zátěži 2,2 kΩ napětí -3 V. Podle Ohmova zákona teče do zátěže proud 1,3 mA.
int PIN = 11;
void setup() {
digitalWrite(LED, LOW);
pinMode(PIN, OUTPUT);
tone(PIN, 33000);
}
void loop() {
delay(500);
}

Zkusil jsem i měnit střídu signlu od µC a sledovat změnu výstupního napětí. K určité závislosti dochází, ale
není to tak jednoduché. Program který jsem použil pro meření se mírně liší.
int PIN = 11;
void setup() {
pinMode(PIN, OUTPUT);
TCCR2B = TCCR2B & 0b11111000 | 0x01; // 31,250kHz PWM
analogWrite(PIN, 240); /* střída v rozsahu 0-255 */
}
void loop() {

109

Kapitola 22. Měniče napětí
delay(500);
}

Další zapojení které jsem našel je od Using an LCD module at 3 volts4 od Elm chan.
Obrázek 22-3. LCD External bias generator

-2.5V
Arduino
nebo jiný
uC

D2

C1 10nF

R1

+3v
0v

VE
100kHz
D1

C2
100nF

* gEDA image schematic: LCD_External_Bias_Generator.sch: 640×480 EPS, PNG

22.1.1. Generátor -V s 555
*

Odkazy:
• 555 Negative Voltage Generator5
• DC-negative voltage generator6
• Creating a negative voltage from a positive one7 [2011-03-28]
• Negative Voltage Generator Power Supply Circuit with IC5558
• A voltage inverter circuit9
Generování záporného napětí s NE555 na následujících zapojeních je v pricipu stejné jako generování záporného napětí s µC uvedeném dříve. NE555 slouží jako generátor obdélníkového signálu a zbytek obvodu je
stejný.
Následujícíc schéma zobrazuje generátor záporného napětí. Záporné napětí je zhruba ve stejné velikosti jako
napájecí napětí obvodu.

110

Kapitola 22. Měniče napětí
Obrázek 22-4. 555 Negative Voltage Generator z CSGNetwork.Com

Vcc

2k

4

8

RESET
7

VCC

DISC

470uF
6

THRES

2

TRIG

OUT

3

1

1N4148
2

2

10k
LM555

5

GND
1

U?

1N4148

1nF
10nF

* gEDA image schematic:NE555_Negative_Voltage_Generator.sch: 640×480 EPS, PNG

Obvod funguje jako oscilátor tvořený NE555, na jehož výstup je připojena nábojová pumpa. Kmitočet oscilátoru je dán R1, R2 a C1. Diody mohou být 1N4148, pokud použijeme vyšší kmitočet pak shottky diody.
Pokud použijeme hodnoty R1=1k5, R2=56k a C1=10n bude oscilátor kmitat na kmitočtu 1,3 kHz.
(0,693×(R1+R2)×C1.

Poznámky
1. http://electronicdesign.com/article/components/firmware-adjustable-lcd-bias-generator-swings-outs.aspx
2. http://www.cappels.org/dproj/sed/sed.htm
3. http://softsolder.com/2009/06/01/arduino-hack-job-lcd-negative-bias-supply/
4. http://elm-chan.org/docs/lcd/lcd3v.html
5. http://www.csgnetwork.com/ne555c1.html

111

1

CTRL

Kapitola 22. Měniče napětí
6. http://www.electro-tech-online.com/attachments/electronic-projects-design-ideas-reviews/936d1068612201generate-negative-voltage-dc-negative_voltage_generator.jpg
7. http://www.stephenhobley.com/blog/2011/03/28/creating-a-negative-voltage-from-a-positive-one/
8. http://www.free-circuit.com/negative-voltage-generator-power-supply-circuit-with-ic555/
9. http://www.compuphase.com/electronics/inv555.htm

112

Kapitola 23. Zobrazovače
Odkazy:
• Handmade LED Clock 21 — zajimavé požití LED diod k vytvoření zobrazovače připomínajícího digitrony
•

Poznámky
1. http://www.flickr.com/photos/barsprojects/sets/72157624179771160/

113

Kapitola 24. Velmi jednoduchá zapojení
*

24.1. Joule Thief
*

Odkazy:
• MAKE A JOULE THIEF1
•

Poznámky
1. http://www.emanator.demon.co.uk/bigclive/joule.htm

114

Kapitola 25. Zdroje
*

25.1. Stabilizátory napětí
*

Obrázek 25-1. Zapojení lineárného stabilizátoru napětí

Diode
+9V

Switch
1

PTC

2

1

IN

OUT
GND

3

2 7805
1

1

100uF

10uF
C2
2

2

C1

R1
GND
* Image size 640*480 PNG, EPS.

115

Kapitola 26. Konstrukce
*

26.1. Osciloskop
*

Odkazy:
• A simple all-valve 1-inch oscilloscope by Ian Wilson K3IMW and Hans Summers G0UPL1
• An even simpler all-valve 1-inch oscilloscope by Len Hall G3IGI (SK)2
•
•

26.2. Osciloskop s LED
*

Tato konstrukce mne zaujala pro svou relativní jednoduchost. zárověň je to možnost ja zaexperimentovat s konstrukcí osciloskopu bez nutnosti schánět osciloskopickou obrazovku (elektronku) a pracovat s vysokým napětím.
Základní konstrukce kterou jsem našel obsahuje tři obvody:
•

LM3914 — jako A/D převodník a budič LED. Zobrazuje analogový signál, aktivuje řádky LED matice

•

CD4017 — výběr sloupců

•

NE555 — generátor časové základny

Několik konstrukcí a schémat:
3
• LED Oscilloscope by LM3914,4017
4
• The LED scope schematics
5
• Cyfrowy oscyloskop LED
•
•

Poznámky
1. http://www.hanssummers.com/tinyscope.html
2. http://www.hanssummers.com/miniscope.html
3. http://www.eleccircuit.com/led-oscilloscope-by-lm39144017/
4. http://electro-sys.blogspot.com/2011/01/led-scope-schematics.html
5. http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1480650.html

116

V. Komunikace a kódování

Kapitola 27. Reprezentace čísel
*

Celá přirozená čísla v četně nuly můžeme snadno reprezentovat v přímém binárním kódování takto.
. . . 0000 = 0
. . . 0001 = 1
. . . 0010 = 2
. . . 0011 = 3
. . . 0100 = 4
. . . 0101 = 5
..
.
Hodnota bitů v jednotlivých pozic číselného vyjádření vyjadřuje násobky zákldu číselné soustavy. Tedy
podobně jako v dekadické soustavě (soustavě o základu 10) jednotlivé číslice určují násobky 1, 10, 100, . . . ,
podle pozice na které se nacházejí.
Rovnice 27-1. Vyjádření čísla v dvojkové soustavě
k

Σ m i 2i
i=0
V uvedeném vzorci je k počet bitů v reprezentaci čísla a mi hodnota bitu na i-té pozici.

27.1. Vyjádření celých čísel
*

Celá čísla můžeme vyjádřit několika způsoby
•

V přímém binárním kódu se znaménkem. Kdy nejvyšší bit v reprezentaci čísla vyjdřuje znaménko čísla.
Obvykle 0 vyjdřuje kladná čísla a 1 záporná čísla.

•

V inverzním kódu, kdy kladná čísla vyjadřujeme v přímém binárním kódování a záporná čísla jsou
vytvořena inverzí, t.j. negováním všech bitů v reprezentaci čísla.

•

Doplňkovým kódem, ve kterém jsou kladná čísla vyjádřena v přímém binárním kódování, a záporná čísla
k nim utvoříme tak že provedeme inverzi všech bitů a následně přičteme hodnotu 1

Tolik ve zkratce.
Tabulka 27-1.
binární reprezentace

význam v kódu

±

bity

přímém se
znaménkem

0

0 ... 0 0

0

0

0 ... 0 1

1

0

0 ... 1 0
..
.

2

118

Kapitola 27. Reprezentace čísel
binární reprezentace

význam v kódu

±

bity

přímém se
znaménkem

0

1 ... 1 1

+MAX

1

0 ... 0 0

-0

1

0 ... 0 1
..
.

-1

1

1 ... 1 0

-MAX +1

1

1 ... 1 1

-MAX

119

Kapitola 28. Kódy
28.1. ASCII
Odkazy:
1
• Understanding ASCII Codes
•

Tabulka 28-1. Význam řídicích kódů ASCII
název

dec

hex

NUL

0

00

SOH

1

01

STX

2

02

ETX

3

03

EOT

4

04

ENQ

5

05

ACK

6

06

BEL

7

07

popis

BS

8

08

Back Space

HT

9

09

Horizontal Tab

LF

10

0A

Linefeed

VT

11

0B

Vertical tab

FF

12

0C

Formfeed — page eject

CR

13

0D

SO

14

0E

SI

15

0F

DLE

16

10

DC

17

11

DC2

18

12

DC3

19

13

DC4

20

14

NAK

21

15

SYN

22

16

ETB

23

17

CAN

24

18

EM

25

19

SUB

26

1A

ESC

27

1B

FS

28

1C

GS

29

1D

120

Kapitola 28. Kódy
název

dec

hex

popis

RS

30

1E

US

31

1F

ALT

125

7D

}

PRE

126

7E

~

DEL

127

7F

28.2. GCR
Odkazy:
• The Apple Story, Part 22
• The Complete Commodore Inner Space Anthology page 493
• Group code recording4
• Line code5
Tabulka 28-2. Commodore GCR Codes
Hex

GCR

Binary

Dec

$00

01010

0000

0

$01

01011

0001

1

$02

10010

0010

2

$03

10011

0011

3

$04

01110

0100

4

$05

01111

0101

5

$06

10110

0110

6

$07

10111

0111

7

$08

01001

1000

8

$09

11001

1001

9

$0A

11010

1010

10

$0B

11011

1011

11

$0C

01101

1100

12

$0D

11101

1101

13

$0E

11110

1110

14

$0F

10101

1111

15

Poznámka: GCR is the method in which disk data is magnetically stored. It is based on transitions (ie. 1 to 0,
ot 0 to 1) A transition is decoded as 0, no transition decodes to a 1.

Tabulka 28-3. GCR: (0,2) RLL
Nybble

Code

Nybble

Code

0000

11001

1000

11010

121

Kapitola 28. Kódy
Nybble

Code

Nybble

Code

0001

11011

1001

01001

0010

10010

1010

01010

0011

10011

1011

01011

0100

11101

1100

11110

0101

10101

1101

01101

0110

10110

1110

01110

0111

10111

1111

01111

Tabulka 28-4. 4B5B Encoding Table
Name

4b

5b

Description

0

0000

11110

hex data 0

1

0001

01001

hex data 1

2

0010

10100

hex data 2

3

0011

10101

hex data 3

4

0100

01010

hex data 4

5

0101

01011

hex data 5

6

0110

01110

hex data 6

7

0111

01111

hex data 7

8

1000

10010

hex data 8

9

1001

10011

hex data 9

A

1010

10110

hex data A

B

1011

10111

hex data B

C

1100

11010

hex data C

D

1101

11011

hex data D

E

1110

11100

hex data E

F

1111

11101

hex data F

Q

—

00000

Quiet (signal lost)

I

—

11111

Idle

J

—

11000

Start #1

K

—

10001

Start #2

T

—

01101

End

R

—

00111

Reset

S

—

11001

Set

H

—

00100

Halt

Poznámky
1. http://www.nadcomm.com/ascii_code.htm
2. http://apple2history.org/museum/articles/byte8501.html
3. http://www.zimmers.net/anonftp/pub/cbm/manuals/anthology/p049.jpg

122

Kapitola 28. Kódy
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Group_code_recording
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Line_code

123

Kapitola 29. IR komunikce
*

Sony SIRC:
1
• Sony SIRC Protocol
2
• SONY infrared remote protocol
•
•

Poznámky
1. http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/sirc.htm
2. http://users.telenet.be/davshomepage/sony.htm

124

VI. Počítačová architektura
Odkazy:
• Paper processor. What is fetch, decode, and execute?271
•

Poznámky
271. https://sites.google.com/site/kotukotuzimiti/

Kapitola 30. Poznámky
Odkazy:
•

Homemade computers1

•

Computer Architecture2

•

Cybernetic Computer and Electronic Brain3 The fascinating story of how computers work in clear, nonmathematical language

Poznámky
1. http://www.holmea.demon.co.uk/Links.htm#Homemade
2. http://www.rdrop.com/~cary/html/computer_architecture.html
3. http://www.lauftext.de/cybernetic-computer/index.htm

126

Kapitola 31. Návrh procesorů
31.1. 32 bitový procesor orientovaný na Forth
Tento procesor může být realizován i jako virtuální stroj zakomponovaný do jádra Forthu.
Při návrhu vycházím z poznatků z procesorů SOP32, F18, ...
Tabulka 31-1. Registry procesoru
název popis
IP

Ukazatel instrukcí (zvaný také PC). Ukazuje na následující instrukci

IR

instrukční registr obsahuje právě dekódované instrukční slovo

SP

datový zásobník

RP

zásobník návratových adres (>R R> R@)

A

adresní registr který používají instrukce A@+, . . .

W

pomocný pracovní registr, není přímo přístupný

Nejdříve instrukce. Z pohledu procesoru existují atomické instrukce, atomy a instrukční slova. Slovo obsahuje
obvykle několik atomických instrukcí. Protože je nutno skloubit malý počet instrukcí a potřebu velkého počtu
bitů pro adresu při volání poprpogramu, je instrukční slovo rozděleno do několika skupin bitů. Jedná se o dlouhé
instrukční pole, a dva jednobitové příznaky, příznak návratu a příznak adresy (skoku).
Základní struktura instrukčního slova:
+------------------------+---+---+
|
instrukční pole
|Adr|Ret|
+------------------------+---+---+

Tabulka 31-2. Struktura instrukčního slova
instrukční pole

A

R

popis

adresa

0

0

instrukce volání podprogramu

adresa

0

1

instrukce skoku

pole atomických instrukcí

1

0

atomické instrukce

pole atomických instrukcí

1

1

atomické instrukce s návratem

Při vytváření instrukční sady jsem vycházel z následujících úvah:
•

Nejdříve jsem popsal instrukci volání podprogramu. Protože podprogramy mohou být adresovány jedině
na celá 32-bitová slova, musí bít spodní dva bity adresy nulové. Rozhodl jsem se tedy pro jednoduchost
že dva spodní nulové bity kódují volání a vyšších 30 bitů tovří vyšších 30 bitů adresy doplněné zprava
dvěma nulovými bity. Vzhledem k tomu že instrukce má spodní dva bity nulové je tedy přímo uvedená
adresa adresou podprogramu.

•

Potřeboval jsem se rozhodnout, jaký význam přidelím spodmín dvoum bitům. Protože jedna z potřebných informací je příznak návratu, rozhodl jsem se nevytvářet dvoubitové pole a jednotlivým kombinacím
přidělovat význam, ale přimo přidělit význam jednotlivým bitům. Tyto dva bity jsem pojmenoval R —

127

Kapitola 31. Návrh procesorů
Return a A — Address a přidělil jim následující význam.

•

Bit

Název Význam

0

Ret

Implicitní return, je li v poli 1, dojde po vykonání instrukce/instrukcí k návratu z
podprogramu.

1

Adr

Adresní bit, 0 - v instrukčním poli je adresa, 1 - v instrukčním poli jsou atomické
instrukce

Pak jsem si napsal jednotlivé kombinace bitů přehledně do tabulky abych se nad nimi mohl zamyslet.
b31-b2 (I)

b1 (A)

b0 (R)

mnemo

Význam

adresa

0

0

CALL

volání podprogramu na adrese

adresa

0

1

JUMP

předání řízení na adresu

atomy

1

0

atomické instrukce

atomy

1

1

atomické instrukce s návratem

Tři kombinace my byly hned jasné, bylo to volání podprogramu a atomické isntrukce s návratem a bez.
Nad čtvrtou kombinací jsem se na chvíli zamyslel. Uvědomil jsem si že ji můžu použít ve významu tail
call. Což je technicky obyčejný skok na adresu. Takováto instrukce použitá na konci Forth slova způsobí
že se předá řízení jjinému Forth slovu a již se nebude provádět návrat neb by to bylo zbytečné.
•

V takovémto posloupnosti instrukcí se mohou vyskytovat i jiná data, jak bude popsáno dále. V principu se
ale bude vždy jednat o parametry atomické instrukce.

•

Atomy jsou v instrukci umístněny v pořadí od nižších bitů. To dovoluje vybírat následujícíc atom pomocí
jednoduchého posunu bitů v instrukci do prava.

•

Atomu, ve kterém jsou všechny bity nulové, jsem přiřadil význam atomické instrukce NOP, která neprovádí nic. To mi dovoluje takové instrukce ignorovat. Rovněž mi to dovolí snadno detekovat, že již byly
zpracovány všechny atomy v instrukci. Pokud je instrukční registr prázdný (=0) byly všechny atomy již
vykonány.

U tohoto konceptu jsem přemýšle, jestli nemá význam změnit pořadí polí Instrukce/Adresa, A a R. Zdá se mi,
že pro hardwarovou realizaci je to naprosto jedno. Proto jsem raději zůstal u této kombinace.
Nyní k atomickým instrukcím. Vzhledem k počtu bitů jenž je kódují (30) se můžeme rozhodnou, kolik atomů a
jak velikých v instrukci bude. Ostatní procesory podobného typu používají instrukce kódované minimálně 5 bity.
Protože mi to tak pěkně vyšlo a 30 = 6 * 5, mohu se rozhodnout jestli v instrukci bude 6 atomů po pěti bitech, nebo
5 atomů po šesti bitech. Toto je ponecháno k dalším úvahám. Jediné co vyžaduji, aby kombinace kdy všechny bity
jsou nulové měla význam instrukce NOP. V následující tabulce, do které si budu vepisovat jednotlivé atomické
instrukce, počítám proto se 6-ti bity.
Tabulka 31-3.

128

b5 b4 b3 b2 b1 b0 mnemo

význam

0

0

0

0

0

0

žádná operace, nedělá se nic

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

NOP

Kapitola 31. Návrh procesorů
b5 b4 b3 b2 b1 b0 mnemo
0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

význam

129

Kapitola 31. Návrh procesorů
b5 b4 b3 b2 b1 b0 mnemo
1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

význam

Tabulka 31-4. Základní instrukce pro umístnění do tabulky atomických instrukcí
instr.

zásobník

název

popis

!

n addr −→

STORE

uloží hodnotu n do buňky na adrese addr, adresa musí
respektovat zarovnání buňek v paměti

@

addr −→ n

FETCH

+

n1 n2 −→ n

ADD

-

n1 n2 −→ n

SUB

>R

n −→

uloží n do návratového zásobníku (Return Stack)

R>

−→ n

vyzvedne n z návratového zásobníku (Return Stack)

AND

n1 n2 −→ n

OR

n1 n2 −→ n

XOR

n1 n2 −→ n

NOT

n −→ n

DROP

n −→

DUP

n −→ n n

OVER

n1 n2 −→ n1 n2 n1

SWAP

n1 n2 −→ n2 n1

[IF]

n −→

[CALL]
[EXIT]
[LIT]

130

odečte n2 od n1

Kapitola 31. Návrh procesorů

31.2. Procesor se sériovou ALU
Jedním ze spůsobů jak snížit počet hradel v procesoru na úkro rychlosti je realizovat ALU jako jednobitovou
a provádět všechny operace sériově. Tím se mimo alu zjednodušší datová případně i adresová sběrnice. Velkou
daní za snížení počtu hradel je i snížení rychlosti. Každá operace bude vyžadovat minimálně tolik cyklů, kolik
bitů mají zpracovávaná slova.

31.3. SOC-8
* Zvážit název počítače/procesoru. Názvy k zamyšlení: OC-8 (Octal Computer 8), TO-8 (Transistor Octal 8), ROC-8 (Radek’s
Octal Computer 8), . . .
Následující text je ve stádiu rozpracování. Text není konzistentí protože do něj postupně zapracovávám nové
myšlenky. Na druhou stranu se některých myšlenek zbavuji a nemusle jsem je odstranit ze všech částí textu.

Prvotní motivací pro tuto konstrukci bylo navrhnout počítač inspirovaný počítači TX-0, PDP-8 a CDC-160.
Kritéria návrhu:
• Šířka datového/instrukčního slova je 12 bitů.
• Šířka adresy bez jednotky MMU je rovněž 12 bitů. To umožnuje adresovat 212 slov tedy 4 kiW.
• Jednoduchá konstrukce. Do té míry jednoduchá že ji bude možno realizovat s pomocí trazistorů. Případně
jen základních logických IO. (Ale jednodušší než níže zmíněné PDP-8 a TX-0 nebude.)
• Vychází ideově z PDP-8 a TX-0.
• Orientace na osmičkouvou soustavu. Návrh instrukční sady tak aby bylo lze jednoduše dekódovat instrukce.
• Odstranění adresního módu s přístupem do aktuální stránky. Tento mód nahrazuji částečně módem P
Relative.
Po řadě úvah a několikerém přepracování návrhu jsem přišel s následující konstrukcí.

31.3.1. Registry
Popis počítače začínám popisem jeho registrů. Někde začít musím. Tak jak postupně uzrává návrh modifikuji i
tento seznam registrů.
Procesor má 4 programátorovi přístupné registry P, A, L a C. První tři jsou dvanáctibitové, poslední je jednobitový. Další registry jsou součástí konstrukce a nejsou přímo přístupné programátorovi. Tyto registry jsou využity
v průběhu vykonávání instrukcí.
* Předmětem úvah je zavední registru S jako ukazatele na zásobník a jako náhradu za registr L. Další možností je přidání
dalšího akumulátoru B. Rovněž je předmětem úvah zavedení registru příznaků F známého z jiných architektur také jako PSW a
začlenění jednobitového registru C do něj.

Tabulka 31-5. Registry procesoru SOC-8
#

symbol

název

poznámka

0

A, AC

první střadač
(akumulátor A)

Pracovní registr. Je cílem nebo zdrojem dat řady instrukcích.

1

B, BC

druhý střadač
(akumulátor B)

Pracovní registr. Je cílem nebo zdrojem dat řady instrukcí.

131

Kapitola 31. Návrh procesorů
#

symbol

název

2

P, PC

3

L, LINK spojovací registr
(link)

4

S, SP

ukazatel zásobníku

5

T, TP

ukazatel zásobníku

PSW,
PCW

registr příznaků

Obsahuje příznaky C,Z,N. Jednobitové registry IE, ...

EA

efektivní adresa

Do tohoto registru je počítána efektivní adresa operandu v
paměti.

OP

operand

Do tohoto registru je načítán operand, převážně z efektivní
adresy.

čítač instrukcí

poznámka
Registr obsahuje adresu následující instrukce. Při čtení
instrukce z paměti je vždy zvětšen o 1.
Využívá se při volání podprogramů a návratu z nich.

6
7

MAR

Memory Address Register

MDR

Memory Data Register

* Ve sloupečku název je doplněn seznam alternativních názvů registru.

Obrázek 31-1.
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|SUP|
:
:IE : N
Z
C :
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 31-6. Bity stavového slova
bit

symbol

název

poznámka

0
1
2
3

C

carry

4

Z

zero

5

N

negative

6

I, IE

interrupt enabled

Informuje zdali je povoleno přerušení.

SUP

supervisor

Indikuje že beží v režimu supervisor a smí vykonávat všechny
instrukce. V uživatelském režimu je repertoár instrukcí omezen.

7
8
9
10
11

132

Kapitola 31. Návrh procesorů

31.3.2. Instrukční sada
O struktuře a jednoduchosti návrhu vypoví instrukční sada. Nejdříve tedy jak vypadá formát instrukcí. Po úvaze
jsem přišel s takovým rozdělením polí v instrukčním slově které odpovídá oktalovým číslicím. Tedy dělím instrukční slovo po trojcích bitů. Toto dovoluje velmi snadno „číst“ instrukce přímo z oktalového výpisu paměti.
Obrázek 31-2. Formáty instrukcí SOC-8
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
OP
|
MOD
|
DATA
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 |
GROUP
|
µcode
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1
1
1
1 |
instrukce
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

základní tvar instrukcí
"mikrokódované" instrukce
speciální rozšíření

* Obrázek je velmi orientační.

Pro jednoduchost, tentokrát nikoliv konstrukční ale jednoduchost programování ve strojovém kódu, jsem umístnil všechna pole tak aby byla na hrnicích trojic bitů. Instrukce lze pak velmi snadno číst i psát v oktalovém zápisu.
Je tomu tak proto, že jsem se rozhodl prodloužit počet bitů adresního módu ze dvou které má PDP-8 na tři.
Zvětšeným počtem adresních módů sice naroste počet logických hradel v obvodu dekódování a výpočtu adresy a
získávání operandu. Získám tak ovšem variablinější architekturu která nebude mít některé vlastnosti které mi na
PDP-8 vadily. Jedná se zejména o adresní režimy v aktuální stránce. Tyto nahrazuji režimy PC Relative.
Tabulka 31-7.
instrukce

název

popis

000 rzi sss sss

LD

nahrávání, operand−→A

001 rzi sss sss

AD

sčítání: operand+(A,C)−→(C,A)

010 rzi sss sss

AN

logický součin: operand∧A−→A

011 rzi sss sss

OR

logický součet: operand∨A−→A

100 rzi ddd ddd

ST

ukládání: A−→mem[EA]

101 0zi sss sss

DSZ

Decrement operand and Skip if Zero

101 1zi sss sss

ISZ

Increment operand and Skip if Zero

110 0pi aaa aaa

B, BAL

skok: (PC−→L;) EA−→PC

110 1pi aaa aaa

B, BAL

skok: (PC−→L;) EA−→PC

111 xxx xxx xxx

µcode

* Tabulka je prvním pokusem sestavit instrukční sadu základních instrukcí. Vzhledem k tomu že na kódování základních instrukcí
mám k dispozici jen 3 bity jsem omezen 8-mi kombinacemi. Vycházím tedy z instrukční sady PDP-8 kterou se snažím různě
modifikovat.

Rozdíly oproti TX-0 jsou v počtu bitů kódujících základní instrukce. V tomto návrhu používám tři bity (TX0
používá jen 2).
Další zajímavou modifikací je instrukce skoku BL (Branch and Link). Právě použítím registru L jako jednoůrovňového hardwérového zásobníku umožňuje realizovat jednoduše podprogramy. Registr L je přístupný pro
další práci a je tak možno programově realizovat víceúrovňový zásobník v operační paměti počítače. Tímto sjednocením instrukce skoku a volání podprogramu jsem oproti PDP-8 ušetřil jeden operační kód. Rovněž jsem se
rozhodl vypustit instrukci ISZ PDP-8 a taktéž vstupně výstupní operaci IOT. ISZ lze realizovat dvojcí instrukcí,
například

133

Kapitola 31. Návrh procesorů
AD #const
SKP Z

Ve skutečnosti je možností nečekaně více protože přičtením záporné konstanty realizujeme vlastně snižování
hodnoty v A. Rovněž můžeme použít logickou operaci a provádět cyklus podle logické podmínky. Zkráka můžem
si nakombinovat libovolnou operaci AD, AN, OR s libovolnou podmínkou v mikrooperaci SKP.
Devět bitů základní instrukce, následujících za kódem instrukce se dále dělí na dvě části. Adresní mód a číslo.
Pro jednoduchost jsem se rozhodl FIXME:

31.3.2.1. Základní instrukce
Jak je vidět na obrázku 31-2 v základním tvaru instrukce jsou pro operační kód k dispozici pouze 3 bity. To
nám dává 8 možných kombinací. Minimálně jedna musí být použita pro další tavari instrukcí jako jsou například
„mikokódované“ instrukce. Tím se prostor ještě zmenší. Při výběru jsem vycházel z instrukční sady PDP-8 kterou
jsem se snažil modifikovat. PDP-8 má tyto instrukce:
0xxx
1xxx
2xxx
3xxx
4xxx
5xxx
6xxx
7xxx

AND
TAD
ISZ
DCA
JMS
JMP
IOT
OPR

;
;
;
;
;
;
;
;

operand ∧ AC −→ AC
operand + AC −→ AC
increment operand and skip if zero
AC −→ pamet’, 0 −→ AC
skok do podprogramu
skok
I/O instrukce
mikrokódované instrukce

Nejprve jsem zvážil odstranit instrukci IOT. Domnívám se, že se I/O zařízení dají připojit jako část paměti.
Ušetřím tím právě jednu kombinaci pro jinou instrukci. Pokud bych chtěl instrukci IOT mohl bych ji realizovat v
prostoru mikrokódovaných instrukcí například jako:
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 |
IOT
|
DEV
|
FCE
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

"mikrokódované" instrukce

Oproti PDP-8 snížím množství dostupných zařízení z 64 na 8.
Další úsporou v instrukční sadě je sjednotit instrukce JMS a JMP do jedné instrukce BAL. Tato instrukce je
modelována podle BAL isntrukce například z procesoru MIPS. Jedná se o instrukci skoku která do speciálního
registru L uloží adresu instrukce následující po instrukci skoku. Tedy návratovou adresu. Cíl skoku, je-li to procedura či funkce, je pak zodpovědný za uschování této adresy.

FCE:
FLOOP:

134

...
BAL FCE ; volání podprogramu
NOP
;←− zde se pokračuje po návratu
...
; ulož L do zásobníku
... proved’ co je potřeba
; nějaká smyčka
BAL FLOOP
; obnov L ze zásobníku
; prověd’ skok na adresu v L

Kapitola 31. Návrh procesorů

31.3.2.2. Adresní módy
Při výběru adresních módů jsem vycházel z návrhu adresních módů PDP-8. Procesor, který má jen jeden pracovní
registr, v našem případě střadač A, potřebuje nedostatek registrů nějak kompenzovat. PDP-8 tak činí adresním
modem s přístupem k nulté stránce paměti a s přístupem k aktuální stránce paměti. Tím se počet míst která jsou
procesoru snadno dostupná a dají se považovat v určitém smyslu za registry podstatně zvýší. V případě PDP-8 je
to 128 slov v nulté stránce a 128 slov v aktuální stránce.
Adresní mód nulté stránky mi plně vyhovuje, je to něco co se objevuje například i vprocesorech 6502 a 6800.
Adresní mód přístupu k aktuální stránce je mi značně proti srsti. Hlavní námitku kterou proti němu mám lze
ukázat na jednoduché věci. V následujícím kódu, který vznikl například po přidání instrukce nebo jiné změně
která posunula instrukce TAD a AND, se instrukce AND již odkazuje na úplně jinou adresu než původně. Je to
proto že se posunula do další stránky.
1016:
1018:
...
1176:
1177:

VAR1:
VAR3:

DW 6
DW 0
CLA CLC
TAD 16
; Změna aktuální stránky
AND 18

1200:
...

Kód pro PDP-8 tedy není imunní vůči posouvání v paměti. Znamená to že se význam instrukce mění, podle
toho kde se v paměti nachází. Vím že v případě PDP-8 se jedná o obrovské zjednodušení konstrukce. Dnes použiji
místo tohoto adresního módu mód jiný, relativní k hodnotě čítače instrukcí. Toto řešení je hezčí pro programátora
ale klade větší nároky na konstrukci procesoru a tak se vůbec nedivím že jej v době konstruování PDP-8 nepoužili.
Asi by výrazně prodražil konstrukci.
Pokud budu ochoten obětovat určité zvýšení komplexity obvodu generování adresy a přístupu k operandu,
dostanu se k následujícím adresním módům.
Obrázek 31-3. Pole bitů adresního módu počítače SOC-8
8
7
6
+---+---+---+
| R | I | Z |
+---+---+---+

Bity v tomto poli mají následující význam.
Tabulka 31-8. Adresní módy instrukcí SOC-8
bit

hodnoty

popis

symbol
8

R

0-A, 1-B

vybírá jeden ze dvou střadačů A,B u instrukcí které pracují se střadači

7

I

1-Indirect

Pokud je tento bit nastaven, je použito nepřímé adresování. Na efektivní
adresu operandu EA je použita operace: EA=mem[EA].

6

Z

0-Rel,1-ZP

Má-li bit Z hodnotu 1 jsou bity b6-b0 adresou slova v nulté stráncee
paměti. Má-li hodnotu nula jsou tyto bity znaménkově rozšířeny a
přičteny k PC.

Následující tabulka uvádí všechny uvažované adresní módy. Pouze některé budou použity a jsou jim přiděleny

135

Kapitola 31. Návrh procesorů
kombinace bitů.
Tabulka 31-9. Adresní módy instrukcí SOC-8
mód

zápis název

popis

000

n

Zero Page

EA=0. . . 0b5. . . b0; OP=mem[EA]

001

(n)

Zero Page indirect

EA=0. . . 0b5. . . b0; EA=mem[EA]; OP=mem[EA]

(n)+

ZP Post Increment

EA=0. . . 0b5. . . b0; EA=mem[EA]; OP=mem[EA];
EA=EA+1; mem[0. . . 0b5. . . b0]=EA

-(n)

ZP Pre Decrement

EA=0. . . 0b5. . . b0; EA=mem[EA]; EA=EA-1;
mem[0. . . 0b5. . . b0]=EA; OP=mem[EA]

#0

přímá konstanta

OP = SignExtended(b5. . . b0)

010

P,n

P relative

EA=SignExtended(b5. . . b0); EA=EA+PC; if EA=0 then
PC=PC+1; OP=mem[EA]

010 0. . . 0

#nn

Long literal

Jiný zápis pro zvláštní případ P relative s posunutím 0.

011

P,(n)

P Relative Indirect

EA=SignExtended(b5. . . b0); EA=EA+PC; if EA=0 then
PC=PC+1; EA=mem[EA]; OP=mem[EA]

011 0. . . 0

P,(nn) P Relative Indirect

EA=SignExtended(b5. . . b0); EA=EA+PC; if EA=0 then
PC=PC+1; EA=mem[EA]; OP=mem[EA]

Použití jen dvou bitů pro specifikování adresního módu, jak to má PDP-8 (I a Z), by příliš omezilo množství
adresních módů.
název

zápis

význam

Zero Page

n

EA=(0,. . . 0,b5. . . b0); OP=mem[EA]

Zero Page Indirect

(n)

EA=(0,. . . 0,b5. . . b0); EA=mem[EA]; OP=mem[EA]

P Relative

P,n

EA=SignExtended(b5. . . b0); EA=EA+P; if EA=0 then PC=PC+1;
OP=mem[EA]

Mód P Relative má jednu zvláštnost, která je patrná na následující ukázce.
1234: 1x00
1235: 2345

AD P,0
DW 2345

Co instrukce AD na adrese 1234 provádí? V průběhu načítání instrukce z adresy 1234 byla zvětšena hodnota v registru P o jedničku, aby P ukazoval na následující instrukci. P tedy obsahuje hodnotu 1235. Co se
děje dále? Při výpočtu efektivní adresy EA z výrazu P,0 s spočte EA=P+0=1235. Poté se z paměti přečte
operand OP=mem[1235] což je 2345. Tímto způsobem můžeme snadno realizovat mód s velkými přímými
literály. Samozřejmě že je to ideální mód pro skoky přes celou pamět’ a pro volání podprogramů. Například
volání podprogramu na adrese 620 realizujeme instrukcí:
1252: 6x00
1253: 0620

BL P,0
DW 0620

Zvláštnost na kterou je třeba upozornit je to, že po ukončení instrukce ukazuje P na slovo 1235, v případě
skoku na 1253. Na těchto adresách je očekávána další instrukce. Proto je v tomto zvláštním případě, kdy je čtena
hodnota relativně k P s posunutím 0, provedena korekce P zvětšením o jedničku.
Tabulku adresních módů tedy mužeme rozšířit o další řádek, což není nic jiného než jiný zápis pro speciální

136

Kapitola 31. Návrh procesorů
variantu jiného adresního módu.
název

zápis

význam

Long Literal

#nn

EA=SignExtended(b5. . . b0); EA=EA+P; if EA=0 then PC=PC+1; OP=mem[EA]

Dalším adresním módem, který považuji za velmi užitečný, je malý přímý literál. Tedy hodnota přímo zapsaná
do instrukce. Dolních 6 bitů se v tomto módu interpretují jako malé číslo kterému se rozšíří znaménko do zbývajících bitů. Můžeme tedy do instrukce přímo zapsat malá čísla v rozsahu od -32DEC do +31DEC. Ačkoli bychom
mohli použít právě zavedený mód Long Literal, vložení čísla přímo do instrukce zkrátí programový kód a rovněž
jej zrychlí.
název

zápis

význam

Short Literal

#n

OP=SignExtended(b5. . . b0); EA není definováno

Uvedené adresní módy, které pokrývají 4 základní kombinace se dají vyjádřit použitím pouhých dvou bitů.
Mám tedy na vybranou, zdali se u těchto 4 (5) adresních módů zastavím, nebo zdali využiji třetí bit k jejich
rozšíření.
Jedním z rozšíření adresních módů, které zavedli u PDP-8 je nepřímé adresování se zvětšním ukazatele před
použitím. Tato varianta je zavedena pomocí zvláštních adres v adresním prostoru. Jedná se o adresy 0010 až 0017.
Kdykoliv je čten obsah paměti prostřednictvím těchto adres, jsou tyto zvětšeny o 1. Je velmi lákavé zavést další
dva adresní módy, a to Indirect Pre Decrement a Indirect Post Increment. Tyto módy by dovolovali velmi snadno
realizovat zásobníky a práci s ukazateli. Na druhou stranu je možno použít přístup PDP-8 a realizovat oba módy
vázáním na speciální adresy v paměti. Například mne napadá následující.
adresa

význam

0010. . . 0017 Speciální adresy. Při použití těchto adres se chovají módy Zero Page a Zero Page Indirect
normálně.
0020. . . 0027 Při odkazu na tyto adresy se ve skutečnosti přistupuje na adresy 0010. . . 0017 s tím, že po
ukončení čtení se obsah zvětší o 1.
0030. . . 0037 Při odkazu na tyto adresy se ve skutečnosti přistupuje na adresy 0010. . . 0017 s tím, že před
čtením se obsah zmenší o 1.
Uvedený přístup, jako jeden z možných, dovolí realizovat dodatečné adresní módy bez změny v procesoru
navázáním speciálních vlastností na adresy v paměti. Výhodou je že není třeba měnit instrukční sadu a tím pádem
procesor. Nevýhodou je že se sníží počet dostupných slov paměti v rozsahu nulté stránky. V tomto konkrétním
případě dojde ke snížení počtu slov o 16DEC z celkových 64DEC což je nezanedbatelné číslo. Samozřejmě že je
možné provést další optimalizaci, například místo adres 0010. . . 0017 s navázáním speciálních funkcí na následující 0020. . . 0037, Určit jako speciální jen adresy 0020. . . 0027 s tím že při čtění dochází k Post Inkrementaci a s
namapováním adresy 0030. . . 0037 na 0020. . . 0027 s tím že při čtení dochází k Pre Dekremantaci.
Oba dva módy, tedy Indirect Post Increment a Indirect Pre Decrement považuji za natolik důležité že je musím
zavést. Otázkou zůstává jak. Volný bit v trojci bitů adresního módu totiž můžu využít tak, že jej přiřadím k
datovému poli dolních 6-ti bitů, teré tak prodloužím na 7. V tom okamžiku si zvětším velikost nulté stránky na
dvojnásobek tedy na 128DEC slov. To je velmi lákavé. Nebo můžu udělat úplně jinou věc. Rozšířit počet střadačů
v procesoru z jednoho na dva. Toto by opět zvedlo možnosti v programování.
Pokud se omezím jen na zásobníky, lze ze specifickými registry zacházet tak, že je určen jeden rozsah, například
od 0010 do 0017. Veškeré přístupy k těmto buňkám paměti se chovají normálně, speciální chování je navázáno jen
na nepřímý adresní mód (n) Zero Page Indirect. Pokud zapisujeme do adresy buňkou určené, dojde před zápisem
k dekrementaci hodnoty v buňce. Pokud naopak čteme, dojde po čtení k inkrementaci adresy v buňce. Tímto
způsobem se nesnížíme počet použitelných buňek v nulté stránce paměti.

137

Kapitola 31. Návrh procesorů
Domnívám se však, že pokud se mám podržet původní myšlenky jendoduchosti designu, kterou jsem dost
narušil již zavedením módů P Relative, že nemá smysl zavádět další registr.
Pro tuto chvíli zanechám úvah na téma třetího bitu v adresním módu a tento bit ponechám „nevyužitý“ a volný
pro případná další rozšíření počítače.
Tabulka 31-10. Adresní módy
000
001
010
011
100
101
110
111

PC Relative Indirect

EA=SignExtended(b5. . . b0);
EA=EA+PC; if EA=0 then
PC=PC+1; EA=mem[EA];
OP=mem[EA]

Zero Page

Zero Page Indirect

Zero Page Indirect Pre Decrement

Zero Page Indirect Post Increment

P Relative

P Relative Indirect

Small Literal

Long Literal

31.3.2.3. Mikrokódové instrukce
Pokud mají bity operačního kódu instrukce hodnotu 111, jedná se o tzv mikrokódovou instrukci. Je to obdoba
instrukce OPR monipočítače PDP-8.

138

Kapitola 31. Návrh procesorů
Obrázek 31-4. Formát instrukce µcode SOC-8
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 |
GROUP
|
µcode
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 0
0
0 |CLC|CPC|CLA|CPA|IAC|DAC|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 0
0
1 |CLC|CPC|CLA|R/L|A/L|DBL|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+-+-+---+
| 1
1
1 | 0
1
0 |
Condition
!?|?!DBL|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+-+-+---+
| 1
1
1 | 0
1
1 | Source
|Destination|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
Move L−→PC ≡ Return

Clear and Complement (IAC∨DAC)
Rotate
Skip Condition[,Dbl]

Move Rs−→Rd R one of A, B, P, L, PSW, S, T

Zatím nevyužité kódy
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1
0
0 |
unused
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1
0
1 |
unused
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
Privilegované operace
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1
1
0 |
DEVICE | FUNCTION |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1
1
1 | 0 |R/W|S/U| PAGE REG. |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1
1
1 | 1 |
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

IOT
MMU (max 8 reg na režim)
Processor Control
CPU - Enable/Disable part of the CPU

Stack operations
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
:P/P:A/L:S/T|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 31-5. Volání podprogramu
BAL PProg
...
PProg:

PUSH L,S
...
POP L,S
Move L,PC ; Return

Přesně v intencích dělení instrukčního slova po trojcích bitů přiřadím první další skupině bitů význam skupiny
(GROUP) tyto bity určují o jaký mikrokód se jedná. Máme následující skupiny:
skupina název

význam

000

Mazání a nastavování bitů C a registru A. CLA, CLC, CMA, CMC, IAC, . . .

Clear and
Complement

139

Kapitola 31. Návrh procesorů
skupina název

význam

001

ROT

Rotace a posuvy. LEFT/RIGHT, ARIT/LOGIC, DOUBLE, . . . . Instrukce:
ROR, ROL, ASL, ASR, . . . .

010

Skip

Skupina podmíněných přeskoků. Bity mikrokódu specifikují podmíku
přeskoku následující instrukce.

011

Move

Přesuny mezi registry. Je možno provést přesun mezi libovolnými dvěma
registry. (A, B, P, PSW, L, S, T, U, . . . )

CPU+MMU

Řízení procesoru a MMU

100
101
110
111

Tabulka 31-11. Některé instrukce SOC-8
code

mnemo

popis

7000

NOP

no operation

7001

DAC

decrement AC

7002

IAC

increment AC

7003

unused/prohibited

31.3.2.3.1. Processor Control and MMU
Instrukce začínající bity 111 111 jsou privilegované instrukce pro řízení procesoru a práci s jednotkou MMU.
Tabulka 31-12.
kód

blok

popis

111 111 000 xxx

MMU

Load DPage with x

111 111 001 xxx

Load IPage with x

111 111 010 000

Load Dpage to AC

111 111 010 001

Load Ipage to AC

111 111 010 010

Load Dpage with AC

111 111 010 011

Load Ipage with AC

111 111 100 000
111 111 100 001

CPU

Interrupt Enable
Interrupt Disable

111 111 100 010
111 111 100 011
111 111 100 100
111 111 100 101
111 111 100 110
111 111 100 111

140

CPU Halt

Kapitola 31. Návrh procesorů

31.3.3. Rozšíření paměti (MMU)
Protože 4KiW operační paměti není zrovna mnoho, je možné SOC8 rozšířit pomocí jednotky správy paměti
schopnost adresovat další RAM.
Jednotka MMU má 8 stránkových registrů. Pro každý režim procesoru. Tyto registry jsou široké 12 bitů. Tyto
registry jsou adresovány dvěma nejvyššími bity adresy na adresní sběrnici a dalším signálem I/D který rozlišujem
mezi čtením programu a čtením a zápisem dat. Tento signál efektivně rozšiřuje adresu ze 12 na 13 bitů a odděluje
prostor programu od prostoru dat.
Takže tyto 3 bity adresují 8 stránkových registrů. Celý adresní prostor počítče je tak rozdělen na 1KiW stránky.
0000 +--------+
| PAGE 0 |
2000 +--------+
| PAGE 1 |
4000 +--------+
| PAGE 2 |
6000 +--------+
| PAGE 3 |
+--------+

1777
3777
5777
7777

Každý stránkový registr obsahuje bity ochrany paměti a bity rozšířené adresy.
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|R/O| ? | ? |
:PAGE ADDRESS
:
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Na uvedeném návrhu je pro adresu stránky vyhrazeno 9 bitů. To umožňuje adresovat celkem 512 stránek o
velikosti 1KiW což je 512KiW operační paměti. To ja na 12-ti bitový počítač docela dost.
Nejvyšší 3 bity stránkového registru pak specifikují vlastnosti stránky. V bitu b11 je informace zdali je stránka
jen pro čtení. Pokud ano, je při pokusu o zápis do stránky vyvolána výjimka ochrnany paměti. Zbylé dva bity
zatím nemají přidělen žádný význam.
* Možné použití je například takové že do bitu b10 jednotka MMU zapíše jedna při každém přístupu na stránku. Je možné pak
sledovat, zdali proces jenž má stránku k dispozici s ní někdy pracoval.

Operační systém počítač poskytuje procesům službu mapování stránek. Pokud proces o takovou službu požádá
operační systém pro něj udržuje seznam přidělených stránek a umožňuje mu tyto přepínat.
Protože minimální počet režimů procesoru je v případě rozšířeného procesoru dva, t.j. uživatelský a systémový.
Je celkový počet registrů MMU 16.
Poznámka: Rozšíření počtu stran paměti v adresním prostoru ze 4 na 8 by se mi líbilo. Celkové snížení
adresovatelné paměti nevidím jako problém. Problém je, přepínání úloh. Čím menší velikost stránky a větší
počet stránek v adresním prostoru procesoru, tím více je stránkových registrů v MMU. A to znamená že při
přechodu na jinou úlohu je třeba vyměnit více informací.

31.4. SC-4
*

141

Kapitola 31. Návrh procesorů
SC-4 je 12-ti bitový počítač. Je konstruován jako jednoduchý minipočítač, který je možno rozšířit o další
funkční moduly.
Většina instrukcí SC-4 používá jedno slovo, které je rozděleno na 6 bitů operačního kódu a modifikátoru adresy
a zbylých 6 bitů obsahuje data nebo část adresy. Mimo to existují instrukce jenž používají dvě slova. Takové
instrukce obsahují ve druhém slově 12-ti bitovou adresu, nebo 12-ti bitové datové slovo. Základní instrukční
formáty tedy vypadají takto:
Obrázek 31-6. Formáty instrukcí počítače SC-4

Základní formáty instrukcí SC-4.
Základní formát instrukčního slova

OPCODE
11

8

OPCODE

Základní instrukce s daty
11

8

I

Z

7

6

I

1

7

6

DISP
5

11

11

0 11

podmínka
6 5

OPCODE

Mikroinstrukce

data neb

000000
5

OPCODE

Dlouhá instrukce

0

adres
0 11

µCode
8 7

0

Základní formát instrukčního slova je rozdělěn na tři části. Směrem od nejvýznaměnjších k nejméně významným bitum slova to jsou:
•
•
•

operační kód o velikosti 4 bity
modifikátor adresy sestávající z bitu I pro nepřímé adresování a z bitu Z pro adresování nulté stránky
paměti
adresy nebo posunutí o velikosti 6 bitů

Bit I určuje zdali je použito přímé adresování (hodnota 0), nebo nepřímé adresování (hodnota 1).
Bit Z určuje, jestli je následujících 6 bitů adresou slova v nulté stránce paměti (hodnota 0), nebo jestli se jedná
o posunutí (DISP) relativně k hodnotě ukazatele instrukcí PC (hodnota 1).

142

Kapitola 31. Návrh procesorů
Obrázek 31-7. Instrukce počítače SC-4

Návrh instrukcí SC-4:
.

OPCODE

000000
11

MOV

6 5

0

Sreg

000001
11

PUSH

6 5

6

5

6

4

3

5

6

4

3

5

4

3

8

0011
11

8

0100
11

8

0101
11

8

0110
11

OR

8

0111
11

I40

8

1000
11

I44

8

1001
11

SKIP

8

0

11

1011
8

1100
11

CALL

8

1101
11

OPR0

8

8

I

Z

7

6

I

Z

7

6

I

Z

7

6

I

Z

7

6

I

Z

7

6

I

Z

7

6

I

Z

7

6

DISP
5

0

DISP
5

0

DISP
5

0

DISP
5

0

DISP
5

0

DISP
5

0

DISP
5

0

DISP
5

0

COND

6 5

I

Z

7

6

I

Z

7

6

I

Z

7

6

0

DISP
5

0

COND

7

6

ADDRESS

5

0 11

COND

ADDRESS

5

0 11

5

4

5

4

ROT

IA

3

1

0

CLB CPB

1111
11

6

CLA CLL CPA CPL

1110
11

OPR1

Z

7

8 7

11

LJMP

I

0

OFFSET

1010

JMP

0

DATA

0010

AND

COUNT
2

6 5

11

SUB

0

0

000111

ADD

1

6 5

11

STA

2

DISP

11

LDA

0

6 5

000110

LDC

1

N

000101
11

I06

2

A/B S/R L/R

000100
11

SVC

0

AC BC SP TP PSW PC

000011
11

ROT

3 2

AC BC SP TP PSW PC

000010
11

POP

Dreg

8

7

6

3

2

1

0

143

Kapitola 31. Návrh procesorů
Obrázek 31-8. Registry počítače SC-4

Návrh registrů SC-4.
A

ACCUMULATOR
11

0

B REGISTER

B
11

0

.
STACK POINTER

SP
11

0

PROGRAM COUNTER

PC
11

0

STATUS REGISTER

PSW
11

0

SUP

.
11

I
10 9

8

7

6

5

4

P

N

Z

L

3

2

1

0

31.4.1. MMU
*

Počítač SC-4 má v základní výbavě možnost adresovat 4096 slov operační paměti. Protože pro rozsáhlejší
úlohy je to málo a rovněž se počítá s multiuživatelským prostředím či spouštěním více programů současně, je pro
něj připravena jednotka správy paměti. Tato jednotka se instaluje mezi procesor a pamět’. Jednotka kombinuje
informaci na adresových vodičích A11 a A10 a informaci o právě probíhající instrukci s informací ve svých
registrech a sestavuje fyzickou adresu jenž může obsahovat až 19 bitů. Maximální velikost připojené paměti je
tedy 512K slov, což je více než dostatečné i pro multiuživatelský operační systém umožňující provozovat mnoho
programů současně. V praktickém nasazení se počítá s mnohem menšími velikostmi operační paměti od 16K do
64K slov.
Nejvyšší dva bity adresy určují který ze 4 bloků paměti je adresován. Další informace která se používá k
rozhodování je informace o právě probíhající instrukci. Jednotka MMU ví, jestli procesor čte instrukci, nebo
jestli čte či zapisuje data. Toto umožňuje oddělit adresní prostor programu a dat. Efektivně má tedy jednotka k
dispozici tři bity I/D, A11 a A10. Tyto určují který z osmi registrů se použije při tvorbě adresy. Obsah pole PAGE
které má 9 bitů se připojí ke zbývajícím 10-ti bitům adresy a vytvoří tak 19-ti bitovou fyzickou adresu.

144

Kapitola 31. Návrh procesorů
Obrázek 31-9. MMU počítače SC-4

Návrh MMU pro SC-4. Prostor adresovatelný CPU
.

BLOK 0
0000

1777

BLOK 1

.
2000

3777

BLOK 2

.
4000

5777

BLOK 3

.
6000

7777

Registry MMU
MMUCTL EN
11

10

9

6 5

HIT INT

MMUB0I
11

10

9

PAGE
8

HIT INT

MMUB1I
11

10

9

11

10

9

8

11

10

9

PAGE

10

9

PAGE

10

9

PAGE

10

9

PAGE

10

9

0

PAGE
8

MMUB3D RO HIT INT
11

0

8

MMUB2D RO HIT INT
11

0

8

MMUB1D RO HIT INT
11

0

8

MMUB0D RO HIT INT
11

0

8

HIT INT

MMUB3I

0

PAGE

HIT INT

MMUB2I

0

0

PAGE
8

0

31.5. SOC-240
*

24 bitový procesor/počítač/architektura.
Při návrhu tohoto procesoru vycházím ideově z architektury 67.
Výchozí požadavky, pracovní verze:
•

Nejmenší adresovatelná velikost paměti 6, 9 nebo 12 bitů.

•

Registry CPU délky 18 nebo 24 bitů. Větší registry by konstrukci poněkud prodražili.

•

Počet univerzálních registrů 8 nebo 16.

•

Instrukce s variabilní délkou v násobcích 9 nebo 12 bitů.

•

Schopnost zpracovávat textové informace s 6, 9 nebo 12-ti bity na znak.

•

Velikost adresovatelného prostoru dána 24 bitovou adresou. Tedy 16M základních adresovatelných jednotek.

•
•

145

Kapitola 31. Návrh procesorů
Obrázek 31-10. Formát instrukčního slova SOC-120
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
0 |
Op Code
|
Rs
|
Rd
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
1 |
Op Code
|
Rd
|
Rx
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Rb
|
DISP
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
0 |
Op Code
|
L1
|
Rx
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Rb
|
DISP
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1 |
Op Code
|
I
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Rb
|
DISP
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 31-13. Plánované instrukce
mnemo

formáty

popis

AND

RR

logický bitový součin

OR

RR

logický bitový součet

XOR

RR

logický bitový exkluzívní součet

NOT

RR

bitová negace

ROT

RR

Rotace

CMP

RR

porovnání dvou hodnot a
nastavení příznaků

MOVE

RR

přesun mezi registry

ADD
SUB

LOAD
STORE
LA

load address

BRANCH

skok na adresu

BAL

volání podprogramu

Tabulka 31-14. Návrh prostoru instrukčních kódů:
code

mnemo

format

operands name

00
01

146

SVC

I

nn

Supervisor Call

Kapitola 31. Návrh procesorů
code

mnemo

format

operands name

02
03
04
05
06
07
10
11
12
13
14
15
16
17
20
21
22
23
24
23
...
76
77

31.6. SOC-168
Jednoduchý 12-ti bitový procesor/počítač inspirovaný architekturou 12-ti bitových počítačů jako jsou CDC-160
a PDP-8. Procesor je projektován jako experiment v simulaci procesorů. Elektronický návrh není předmětem.

Předpoklady, výchozí podmínky:
12-ti bitová architektura
• šířka datového/instrukčního slova 12 bitů
• šířka adresy 12 bitů
•

31.6.1. Registry
Procesor má řadu registrů. Nejdříve uvedu souhrnnou tabulku a pak je podrobně popíši.
Tabulka 31-15. Registry procesoru SOC-168

147

Kapitola 31. Návrh procesorů

AC1

První akumulátor

AC2

Druhý akumulátor

PC

Čítač instrukcí. Ukazatel na instrukci.

LINK

Návratová adresa z podprogramu.

Rozhodl jsem se že v procesoru implementuji dva kumulátory. Očekávám že mi to dá větší prostor k vyjádření
při programování. Jsou označeny symbolickými jmény AC1 a AC2.
Registr PC, tedy ukazatel na instrukci, vždy ukazuje na další instrukci. K jeho zvětšení (o 1) dochází v průběhu
operace FETCH, tedy v průběhu nahrávání instrukce z paměti. V okamžiku vykonávání instrukce ukazuje již na
instrukci následující.

31.6.2. Úvahy, jimiž se konstrukce SOC168 řídila
Základní představou bylo navhrnout jednoduchý, procesor inspirovaný proceosry/počítači CDC 160 a 65.1.2.
Výchozími požadavky je, aby byl použitelný alespoň v takovém rozsahu jeko zmiňované dva počítače. Dalším
požadavkem bylo vyhnout se některým aspektům navrhu PDP-8 a CDC-160 které mi velmi vadily. Začnu tedy
postupný sled úvah jenž mají vyvrcholit konstrukcí simulátoru.
Jak jsem již začal, inspirovali mne 12-ti bitové počítače. Oba dva mají v základní charakterístice 12-ti bitové
datové slovo a schopnost adresace 4KiW operační paměti 12-ti bitovou adresou. V prvním plánu neuvažuji o
nějakém rozšíření operační paměti o mechanismus pamět’ových bank.
Stejně jako předlohy z nichž vycházím, i SOC168 bude mít minimum registrů. Tyto jsou:
Registr Obsah

Popis

P

Program Counter

Ukazatel instrukcí programu. Ukazuje vždy na instrukci která je
následující po právě zpracovávané instrukci.

A

Accumulator

Střadač. Cíl všech artimeticko-logických instrukcí.

L

Link Address

Speciální registr kam je ukládána návratová adresa při volání
podrogramu.

PSW

Program Status Word

Registr příznaků a dalších nastavení.

Nedostatek registrů chci kompenzovat machanismem přístupu k takzvané Zero Page. Oblasti na začátku paměti.
Tato pamět’ je dostupná tak snadno že ji leze považovat za registry.
A postupně se dostávám k instrukcím. Velmi se mi líbí jednoduchost instrukcí počítače PDP-8 jehož instrukční
slovo má velmi jednoduchou strukturu.
+--------+------+--------------+
|
op
| mode |
addr
|
+--------+------+--------------+

Počet bitů pole op je v případě PDP-8 3 v případě CDC-160 4. To u PDP-8 dává prostor pro 8 instrukcí. PDP-8
jich má jen 7. Kód osmé instrukce má dolišný význam. Z těchto 7 instrukcí jsou 2 aritmeticko/logické (ADD a
AND), 1 (STORE) ukládá obsach akumulátoru do paměti, 3 instrukce skoku (JSZ, JMS a JMP) a poslední je I/O
instrukce IOT.
Minimalizace instrukčního souboru je velmi chytrá. Čím míň instrukcí, tím jednodušší realizace obvodů ALU
a dekodéru instrukcí. Velmi hezké je vypuštění instrukce LOAD jenž se dá nahradi dvojicí instrukcí.

148

Kapitola 31. Návrh procesorů
CLA
TAD

/ 0−→AC
/ A + mem(M)−→ A

M

Mohli bychom také požít jinou dvojci instrukcí, založenou nikoliv na sčítání ale na operaci AND.
STA
AND M

/ 7777−→AC
/ A and mem(M)−→AC

Před dalšími úvahami se pokusím napsat seznam naprosto nezbytných instrukcí. PDP-8 má celkem 8 instrukčních kódů. Jsou to: AND, TAD, ISZ, DCA, JMS, JMP, IOT a OPR. Osobně se domnívám, že lze instrukce
JMS A JMP sjednotit do jedné instrukce skoku a to BAL s následující sémantikou:
PC−→LINK; addr−→PC
Kód na který se skáče má pak možnost obsah registru LINK ignorovat, Nebo v případě že se jedná o proceduru
jej uschovat.
BAL FCE
...
FCE:

LINK−→AC
ST STACK-# Kód podprogramu
LD ++STACK
AC−→LINK
RET
# LINK−→PC

Dalším možným zdrojem úspory v operačních kódech je změnit fungování I/O z instrukce IOT na práci s
pamětí. Prostě zrušit kompletně IOT a nahradit ji periferiemi mapovanými do adresního prostoru.
Po všech změnách se pak můžeme dostat k následujícímu seznamu instrukcí.
opcode

mnemonic popis

000

ADD

operand + AC −→ AC

001

AND

operand ∧ AC −→ AC

010

ST

AC −→ memory(operand)

011

BAL

PC−→LINK; operand−→PC

100

OR

101

XOR

110

MOP

Bitfield textmucode operation

111

CO

Coprocessor operation.

textmuOP
opcode

mnemonic

popis

0xx xxx xxx

MO1

Rotate operations

10c ccc fff

MO2

Conditional operations

11x xxx xxx

MO3

Extended operations

MO0
opcode

mnemonic

popis

149

Kapitola 31. Návrh procesorů
MO0
opcode

mnemonic

popis

000 000 000

NOP

No Operation

010 000 000

CLA

0−→A

001 000 000

CLC

0−→C

000 100 000

NOTA

¬A−→A

000 010 000

NOTC

¬C−→C

000 001 000

IA

A+1−→A

000 000 100

ROR

Rotate CA Right

000 000 010

ROL

Rotate CA Left

000 000 001

T

Rotate Twice if ROR or ROL

000 000 001

BSW

Byte Swap A if not ROR or ROL

MO1
opcode

mnemonic

10c ccc fff

MO2

popis
Conditions

100 000 fff

Never

100 001 fff
100 010 fff
100 011 fff
100 100 fff
100 101 fff
100 110 fff
100 111 fff
101 000 fff
101 001 fff
101 010 fff
101 011 fff
101 100 fff
101 101 fff
101 110 fff
101 111 fff

Always
Functions

10c ccc 000
10c ccc 001

S

Skip on condition

10c ccc 100

TLA

L←−A

10c ccc 101

TAL

A←−L

10c ccc 110

RET

L−→P

10c ccc 111

HLT

Halt

10c ccc 010
10c ccc 011

150

Kapitola 31. Návrh procesorů
MO1
opcode

mnemonic

110 000 000

MO2

popis

110 000 001
110 000 010
110 000 011
110 000 100
100 000 101
100 000 110
100 000 111
100 111 111

HLT

Halt processor.

Pokusím se nejprve navrhnout instrukční slovo. Zkusil jsem vyjít z PDP-8 s tím že:
•
•
•

Adresní mód pracující s aktuální stránkou jsem nahradil módem relativním k PC
V módu relativním k PC je jedna speciální výjimka, která umožňuje načíst 12 bitový Literál ze slova
následujícího za instrukcí.
Pokusně jsem rozšíříl pole operačního kódů ze tří na 4 bity a to na úkor adresního pole.

•

Výsledek těchto změn je vidět na následujícím obrázku.
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---|
|
OP
| M |D/I|Z/R|
Address/Literal
|
|-----------+---+---+---+-----------------------|
|
OP
|D/I|Z/R|
Address/Literal
|
|---------------+---+---+-----------------------|
|
OP
|
Microcode
|
|---------------+-------------------------------+
OP - 4-bit opcode
D/I - Direct/Indirect
Z/R - Zero(Direct) Page / PC Relative
M
- modifier
Address/Literal - 6 bit address / 6 bit sign extended literal
Microcode - Bit filed microcode similar to PDP-9 OPR
* EDITMARK:

Instrukční slovo sestává z několika částí. Spodních 6 bitů slouží jako hodnota, adresa či offset. Záleží na jendotlivých instrukcích ale hodnota zde by měla být v rozsahu od -32 do 31 vyjádřená dvojkovým doplňkem.
Horních 6 bitů tvoří operační kód. Tento je v případě některých instrukcí dále strukturován.
Tabulka 31-16. Tabulka Instrukcí SOC-168
Opcode

Mnemonic

Popis

000 0mm xxx xxx

unused

000 1mm xxx xxx

unused

001 0mm aaa aaa

LD

Load AC

151

Kapitola 31. Návrh procesorů
Opcode

Mnemonic

Popis

001 1mm aaa aaa

ST

Store AC

010 0mm aaa aaa

AND

Value ∧ AC −→ AC

010 1mm aaa aaa

OR

Value ∨ AC −→ AC

011 0mm aaa aaa

XOR

Value xor AC −→ AC
Value oper AC −→ AC

0111 mm aaaaaa
1000 mm aaaaaa

ADD

Value oper AC −→ AC

1001 mm aaaaaa

SUB

Value oper AC −→ AC

1010 mm aaaaaa

Value oper AC −→ AC

1011 mm aaaaaa

Value oper AC −→ AC

1100 mm aaaaaa

Value oper AC −→ AC

1101 mm aaaaaa

Value oper AC −→ AC

1110 mm aaaaaa

Value oper AC −→ AC

1111 mm aaaaaa

Value oper AC −→ AC

110 cc m

Jump and Link

111

nevyužito, rezerva

Zvažoval jsem různé adresní módy pro instrukce. Z úvah vyšlo že chci určite mód přímý (immediate) při kterém
je 6 bitů adresního pole chápáno jako přímá hodnota v rozsahu od -32 do 31. Bit 5 slouží jako znaménko a pro
účely instrukcí se replikuje do bitů 6 až 11 na 12-ti bitovou hodnotu.
Dále potřebuji adresovat hodnoty přímo v paměti. 6 bitů ovšem umožňuje adresovat jen 64 slov. Velmi se mi
líbí relativní adresní mód kdy je těchto 6 bitů po rozšíření na 12 přičteno k čítači instrukcí a takto vzniklá adresa
je použita k získání hodnoty z adresovaného slova.
Třetí možnost, Zero Page, "rozšiřuje" počet registrů o snadno dosažitelných 64 slov na začátku paměti na
adresách 0000-0077.
Poslední, čtvrtá možnost, kombinace adresních bitů 11 není zatím implementována a je určena pro budoucí
rozšíření.
Tabulka 31-17. Význam bitů pole adresního módu instrukce SOC-168
bity Z,I

název

význam

00

Direct Page

mem(DP+Address) −→ AC

01

Direct Page Indirect

mem(mem(DP+Address)) −→
AC

10

Immediate

sign extended(Literal) −→ AC

11 Addr6=0

PC Relative Indirect

mem(PC+Address) −→ AC

11 Addr=0

Immediate 12bit Literal in
following Word

mem(PC)−→AC; PC+1−→PC

Adresní mód PC Relative má jednu zvláštnost. Pokud je hodnota adresního pole 0, tedy když se odkazuje
na slovo následující za právě vykonávanou instrukcí, dojde po načtení hodnoty z tohoto slova k automatické
inkrementaci čítače instrukcí PC.
xxx r 01 000000
vvvvvv vvvvvv

Instruction PC-Relative 0
Přímá 12-ti bitová hodnota

V krátké tabulce instrukcí je jen jedna instrukce skoku. Tato se používá nejen jako instrukce skoku ale také jako

152

Kapitola 31. Návrh procesorů
instrukce volání podporgramu. Funguje tak že obsah čítače instrukcí PC se uloží do speciálního registru LINK a
poté je do PC nahrána cílová adresa. Podprogramy pak mají možnost hodnotu registru LINK uschovat, například
na zásobník.

31.6.2.1. Strukturovaný soubor instrukcí
Strukturovaný soubor instrukcí mne napadl při prvním pokusu os sestavení instrukčního souboru pro SOC168.
Práce sestává ze dvou kroků.
1. Definování polí
2. Rozmístnění polí do několika typů instrukcí
Nejdříve samotná pole. Snažím se, aby byla tříbitová. V následujícím kroku se budu snažit aby byla zarovnána s
trojcemi bitů v instrukčním slově tak, že každá okatlová číslice bude kódovat nějakou hodnotu pole. Tento přístup
trochu zkomplikuje vytvoření instrukční sady ale na druhou stranu velmi usnadní „vhled“ programátora přímo do
strojového kódu počítače.
31.6.2.1.1. Operační kód
Tato část instrukce kóduje samotnou instrukci a formát instrukce. Máme k dispozici 8 kódů které a 1 instrukční
formát.
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| opcode
| modifier |
address/literal
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

V operačním kódu jsou kódovány instrukce, jenž potřebují přímý přístup do paměti, nebo přímou literální
hodnotu. Vzhledem k omezenému počtu možností je třeba vybírat uvážlivě. Proto proberu jednotlivé možnosti.
AD
Instrukce sčítání. Obvykle má procesor dvě základní instrukce sčítání a to ADD a ADC. První provádí
sčítání A+val−→C,A a druhá provádí C,A+val−→C,A. Liší se tedy tím, jestli je do sčítání zahrnut i
byt přenosu C (Cary). Domnívám se že v praxi se lze omezit jen na jednu formu instrukce a to ADC.
Vhodného efektu dosáhneme tím, jestli před sčítání C bit nastavíme, smažeme nebo necháme být.
# Implementace ADD
CLC
AD value

SB
Instrukce odečítání. Jako obvykle má procesor dvě základní instrukce pro odečítání a to SUB (Avalue−→C,A) a SBC/SBB (C,A-value−→C,A). Vzhledem k nízkému počtu operačních kódů navrhuji
tuto instrukci nazavádět. Lze ji totiž realizovat pomocí negace a sčítání.
# Implemantace SBC/SBB
ST
TMP
# uschování -1 do TMP
CLA
# 0−→A
AD
value
NA
# -A−→A
AD
TMP
# Implementace SBC/SBB immediate (C,A - immediate −→ C,A)
AD
-const

153

Kapitola 31. Návrh procesorů
# Implementace SBC/SBB
ST
TMP
LD
value
NA
# -A−→A
AD
TMP

AN
AND je jedna ze skupiny logických instrukcí (AND,OR,XOR,NOT).
OR
Instrukci OR je možné realizovat softwarově.
LD
Instrukce Load nahraje hodnotu do akumulátoru. (value−→A). Tuto instrukci je možné realizovat softwarově, stejně tak jako u počítače PDP-8 který ji nemá v základním souboru instrukcí.
# LD pomocí AN
CLA, NA
AN
value

# 7777−→A

# LD pomocí AD
CLA
AD
value

# 0−→A

(všechny bity 1)

(všechny bity 0)

ST
Instrukce Store uloží obsah akumulátoru do paměti.
BAL
Instrukce BAL je jediná instrukce skoku. Je udělána tak, aby pokryla všechny potřeby skoků. Používá
standardní adresní možnosti jako všechny základní instrukce. Funkce vykonává postupně následující
operace.
1. Operand −→ MAR
2. P −→ L
3. MA −→ P

Uložení adresy instrukce následující za instrukcí skoku do registru L umožňuje realizovat podprogramy.
opcode

mnemo

000

AD

001

AN

010

OR

011

LD

popis

100
101

ST

110

BAL

111

µcode

Přemýšlím, které operační kód ještě do tabulky zahrnout. Jesli vložit OR,LD, jestli definovat instrukci pro
„koprocessor“, atd.
Zbývajících 9 bitů instrukce od bitu 8 do bitu 0 určují operand. Horní tří bity 8-6 určují adresní mód a v
závislosti na jejich hodnotě určují spodní bity přímou hodnotu, adresu nebo offset.

154

Kapitola 31. Návrh procesorů
Mode Name

Syntax Effective Address

Operand Value

000

Literal

#n

???

Sign Extended [b5. . . b0]

001

Zero Page Register

n

addr

mem[addr]

010

Zero Page Indirect

(n)

mem[addr]

mem[mem[addr]]

011

ZPI Post Increment

(n)+

mem[addr]; Inc(mem[addr])

mem[mem[addr]]

100

ZPI Pre Decrement

-(n)

Dec(mem[addr]); mem[addr]

mem[mem[addr]]

101

Register Indirect

A+offset

mem[A+offset]

110

PC Relative

PC+offset

mem[PC+offset]

111

PC Relative Indirect

mem[PC+offset]

mem[mem[PC+offset]]

000
n
001 (n)
010 (n)+
011 -(n)
100 #n
101 ((n))
110 ([n])
111 [n]

;ZP
;ZP
;ZP
;ZP
;ZP
;PC
;PC

mem[n+PC]

Podrobný popis adresních módů.
Přímý krátký literál.
Obsah adresního pole, bity b5. . . b0 je interpretován jako hodnota. Před použítím je znaménkový bit b5
replikován do všech bitů vyššího bajtu. Tedy dojde k rozšíření znaménka. Tímto způsobem je možné
přímo zapsat hodnoty v rozsahu od -32 do 31.
M undefinedO ←− Sign Extend b5...b0

Zero Page Register

M ←− 000000b5...b0
O ←− mem[M]

Zero Page Indirect

M
O
M
O

←−
←−
←−
←−

000000b5...b0
mem[M]
O
mem[M]

Zero Page Indirect Post Increment

M ←−
O ←−
M ←−
O ←−
...

000000b5...b0
mem[M]
O
mem[M]

155

Kapitola 31. Návrh procesorů
Zero Page Indirect Pre Decrement

M ←− 000000b5...b0
O ←− mem[M]
O ←− O-1
mem[M] ←− O
M ←− O
O ←− mem[M]

...

M ←−
O ←− mem[M]

...

M ←−
O ←− mem[M]

...

M ←−
O ←− mem[M]

31.6.2.2. Tak trochu odlišný přístup
Tato sada instrukcí mne napadla po náhledu na instrukce PDP-11.
# Registry procesoru
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7 - PC
Dvouoperandové instrukce.
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| Opcode
| Dest Reg | Addr Mode / Src Reg |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Jednooperandové instrukce.
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Opcode
| Addr Mode / Src Reg |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

156

Kapitola 31. Návrh procesorů
Jednoregistrové instrukce.
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Opcode
| Src Reg |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Přehled instrukcí.
000
001
010
011
100
101

ddd
ddd
ddd
ddd
sss
lll

sss
sss
sss
sss
ddd
sss

sss
sss
sss
sss
ddd
sss

AD Rd,src
AN Rd,src
OR Rd,src
LD Rd,src
ST Rs,dst
BAL Rl,src

;R7−→Rl, src−→R7

110 000 ddd ddd
110 001 ddd ddd
110 010 ddd ddd
...............
110 111 000 rrr RET Rr
;Rr−→P7
110 111 001 rrr
110 111 010 rrr
; Rotace a posuvy
111 000 nnn rrr ROR
111 001 nnn rrr ROL
111 010 nnn rrr ASR
111 011 nnn rrr ASL
; Podmíněné instrukce přeskoků.
111 100 ccc ofs SKIP ccc, ofs
111 101 rrr rrr XOR
111 110 rrr rrr
111 111 rrr rrr

31.6.2.3. RISC like Load/Store architektura
Pokus modelovat instrukční sadu podle procesorů třídy RISC.
00f
010
011
100
101
110
111

fff
fff
fff
ddd
sss
LLL
...

ddd
fff
fff
sss
ddd
ddd
...

sss
ddd
fff
sss
ddd
ddd
...

ffff(Rs,Rd)−→Rd
ffffff(Rd)−→Rd
Load Rd, src
Store Rs, dst
BAL Rl, dst

31.6.2.4. Jednoduchost návrhu
Nejdříve registry počítače.
•

A — akumulátor

•

P — Program Counter / Instruction Pointer

157

Kapitola 31. Návrh procesorů
•

L — Link Address (one level hardware stack)

•

MAR — Memory Address Register, jediný registr umožňující adresovat operační pamět

•

MDR — Memory Data Register, datový registr pro čtení a zápis do operační paměti.

•

Realizace adresního módu Zero Page Indirect Post Increment.
; Zero Page Indirect
000000b5...b0 −→ MAR
mem[MAR] −→ MDR
;
MDR −→ MAM
MDR −→ MAR
;
mem[MAR] −→ MDR
;
MDR −→ OP2
; Post Increment
inc(MAM)
MAM −→ MDR
000000b5...b0 −→ MAR
MDR −→ mem(MAR)

Post Increment
Získání obsahu slova v ZP.
Získané slovo je adresa
Přečteme data z uvedené adresy

31.7. SOC-22
Předběžný návrh procesoru inspirovaného PDP-11.
Procesor obsahuje cca 8 základních registrů
Tabulka 31-18. Registry SOC-22
registrfunkce
R0

popis

Accumulator
implicitní zdroj/cíl instrukcí které nespecifikují registr

R1
R2
R3
R4
R5

Frame
Pointer

R6

Stack
Pointer

R7

Program čítač instrukcí, ukazatel na vykonávanou instrukci
Counter

Ukazatel na vrchol zásobníku návratových adres

Obrázek 31-11. Formáty instrukcí SOC-8
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
OPCODE
|
SREG
|
DREG
|

158

RR instrukce

Kapitola 31. Návrh procesorů
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
OPCODE
|
MODE
|
REG
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
OPCODE
|
Immediate
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
OPCODE
|
Offset
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
OPCODE
|
REG
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
OPCODE
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

ADD
ADC
SUB
SBC

RM instrukce
Immediate
Branch instrukce

R instrukce
Implicitní instrukce

R,R
R,R
R,R
R,R

AND R,R
OR R,R
XOR R,R
INC R
DEC R
BR CC, offset
PUSH R
POP R
JMP Addr
JMP (Addr)
JMP R
CALL Addr
RET

31.8. Různé úvahy na téma 12 bitových CPU
31.8.1. Akumulátorový, jednoduchý procesor
Při svých úvahách jsem se zabýval i možností konstrukce procesoru s jedním akumulátorem. Opět inspirován
jednoduchostí PDP-8 jsem přišel s následujícím instrukčním formátem.
Obrázek 31-12.
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| o p c o d e | mode |
a d d r e s s
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Stejně jako u PDP-8 je instrukční slovo rozděleno na tři části.

159

Kapitola 31. Návrh procesorů
•
•
•

operační kód
adresní mód
adresa

Oproti PDP-8 jsem se rozhodl kódovat adresní mód jiným způsobem. Místo přiřazení vlastností jednotlivým
bitům, jsem se rozhodl očíslovat možné kombinace bitů a těm přiřadit adresní mód. To mi umožní zavést adresní
módy které u PDP-8 nejsou možné, případně na které by bylo nutno rozšiřit počet bitů specifikujících adresní
mód.
Zvažoval jsem jaké módy zavést. Protože jednoakumulátorový procesor trpí nedostatkem registrů, je nutné
tento nějak kompenzovat. V případě PDP-8 je tak činěno pomocí adresního módu nulté stránky paměti a aktuální
stránky paměti. Rovněž je potřeba realizovat nepřímé adresování (Indirect, Deferred). Zcela určite jsem se rozhodl
použí přímé a nepřímé adresování v nulté stránce.
Dále potřebuji možnost jak zavést jednoduše velké literály. U PDP-8 se musí tyto uložit bud’to do nulté stránky
v paměti, nebo do kódu v aktuální stránce. Pro jejich načtení se pak použije mód nulté nebo aktuální stránky. Nutlá
stránka je malá a aktuánlí stránku nechci zavádět. Jednou z možností je použít následující buňku za instrukcí. Toto
mě vede k adresnímu módu relativnímu k čítači instrukcí. Načtení dlouhého literálu z buňky za instrukcí je pak
speciální případ adresování relativně k PC.
Tabulka 31-19. Adresní módy
mód syntaxe

popis

název

00

n

EA≡0n; OP=mem[0n]

Zero Page

01

(n)

EA≡mem[0n]; OP=mem[EA]

Zero Page Indirect

10

PC(n)

EA≡PC+n; OP≡mem[EA]

PC Relative

10

#nn

EA≡PC+0; OP≡mem[PC+0]; PC++

Long Literal

OP=SignEx(b5-b0)

Nevyužito, nebo
přímý krátký literál.

11

Protože jsem ponechal pro kód instrukce 4 bity, je možno zavést větší počet instrukcí než má PDP-8. Chtěl
bych zavést instrukce pro sčítání a odčítání, pro logické operace OR, AND, NOT, skoky, rotace.
Tabulka 31-20. Instrukce
kód

zápis

popis

0000

ADD op

A+op−→A

0001

SUB op

A-op−→A

0010

LD op

op−→A

0100

OR op

op ∨ A −→ A

0101

AND op

op ∧ A −→ A

0110

XOR op

op xor A −→
A

0111

NOT op

¬op −→ A

1000

INC op

mem[EA]--

1001

DEC op

mem[EA]++

0011

160

poznámka

Kapitola 31. Návrh procesorů
kód

zápis

popis

poznámka

1010

ST op

store:
A−→mem[EA]

1011

SKIP

if Cond then
4 bity kódují podmínku a 4 bity offset
PC+offset−→PC

1100

JSR op

Skok do podprogramu

1101

JMP op

Skok

1110

GRPE

Rozšiřující instrukce

1111

GRPF

Rozšiřující instrukce

31.8.2. Registrová architektura
Jinou konstrukcí je použití více registrů. Inspirace v této konstrukci pochází z PDP-11.
Obrázek 31-13.
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
opcode
| DST REG |SRC MOD| SRC REG |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Čtyř akumulátorový/registrový procesor PC je R3
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
| D REG | S MOD | S REG |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Dvouakumulátorvý procesor
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|A/B| i I/J|
OFFS
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 31-14. Registry
+----+| R0 | A
| R1 | B
| R2 | C
| R3 | PC
+----+-----| R4 |
| R5 | SP
| R6 | Link
| R7 | Program Counter
+----+

161

Kapitola 31. Návrh procesorů
Obrázek 31-15. Adresní módy
+-----+-------+
| mod |syntax |
+-----+-------+
| 000 |
R
|
| 001 | (R) |
| 010 | (R)+ |
| 011 | -(R) |
+-----+-----| 100 |
| 101 |
| 110 |
| 111 |
+-----+------

31.8.3. Architektura 12-ti bitová, bajtově orientovaná
Asi hloupý nápad. Architektura která má 6-ti bitový bajt a pamět’ organizovanou do 212 6-ti bitových bajtů.
Oprototi architektuře 212*12 má taková architektura v podstatě poloviční pamět’. Komunikace po 6-ti bitové
sběrnici bude mít taky poloviční výkon.
Ale instrukční sada by mohla být velmi, velmi hezká pokud by se prealizovala po bajtech, stejně jako u IBM
360 a DEC VAX. Tedy první bajt je operační kód. Podle prvních dvou bitů operačního kódu se pozná kolik
formát a tím pádem kolik dalších bajtů, popisujících operandy se bude načítat. Jednotlivé operandy pak mohou
být specifikovány jedním nebo dvěma bajty následovně.
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
+---+---+---+---+---+---+

Implicit

5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
+---+---+---+---+---+---+

+---+---+---+---+---+---+
| R E G 1 | R E G 2 |
+---+---+---+---+---+---+

RR

5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
+---+---+---+---+---+---+

+---+---+---+---+---+---+
| R E G 1 | R E G 2 |
+---+---+---+---+---+---+

+---+---+---+---+---+---+
| I N D E X | OFFSET
|
+---+---+---+---+---+---+

5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+
|
M O D
|
R E G
|
+---+---+---+---+---+---+
+---+---+---+---+---+---+
|
M O D
|
R E G
|
+---+---+---+---+---+---+

R

+---+---+---+---+---+---+
| I N D E X | OFFSET
|
+---+---+---+---+---+---+

RX

Instrukce by tedy mohla mít délku od 1 až do třeba 7 bajtů. Ovšem toho času co by si to vzalo než by se taková
instrukce dekódovala až k získání zdrojových operandů a efektivní adresy kam uložit výsledek.

162

RX

Kapitola 31. Návrh procesorů
Tabulka 31-21. Tabulka instrukcí
kód

mnemo

popis

poznámka

31.8.4. IBM like
Architektura inspirovaná IBM.
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Op Code
|
R1
|
R2
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Op Code
|
R1
|
X2
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
B2
|
D2
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|
Op Code
|
R1
|
R2
|
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|
Op Code
|
R1
|
X2
|
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
+---+---+---+---+---+---+
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
+---+---+---+---+---+---+

RR

RX

RR

+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|
B2
|
D2
|
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

Implicit

+---+---+---+---+---+---+
| R E G 1 | R E G 2 |
+---+---+---+---+---+---+

RR

31.8.5. RISC inspirovaná Load/Store architektura
Výchozí požadavky jsou:
• Žádné složité adresní módy. Jedna instrukce smí pracovat jen s jednou pamět’ovou buňkou.
• Více registrů.
•

163

RX

Kapitola 31. Návrh procesorů
•

Tedy žádné složité adresní módy u všech instrukcí. Architektura s více registry a LOAD/STORE přístupem k
paměti.
Obrázek 31-16.
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
D S T
|
S R C
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

RR - Register Register

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
S R C
| LITERAL |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

RI - Register Immediate

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
I D X
|
R E G
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

LOAD/STORE Instrukce

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
O P C O D E
|
|
R E G
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
A D R E S A / D A T A
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

12 bit Immediate, JUMP, CALL

Tabulka 31-22. Tabulka instrukcí
kód

mnemo

popis

000 010 ddd sss

ADD Rs,Rd

Rd+Rs−→Rd

000 011 ddd sss

ADC Rs,Rd

Rd+Rs+C−→Rd

000 100 ddd sss

SUB Rs,Rd

Rd-Rs−→Rd

000 101 ddd sss

SBC Rs,Rd

Rd-Rs-C−→Rd

000 110 bbb aaa

CMP Ra,Rb

poznámka

000 000
000 001

Compare Ra,Rb and set flags

000 111
001 000 ddd sss

AND Rs,Rd

Rd∧Rs−→Rd

001 001 ddd sss

OR Rs,Rd

Rd∨Rs−→Rd

001 010 ddd sss

XOR Rs,Rd

Rd xor Rs −→Rd

001 011 ddd sss

NOT Rs,Rd

¬Rs−→Rd

001 100 000 rrr

INC Rr

001 100 001 rrr

DEC Rr

001 100 010 rrr

ROR Rr

001 100 011 rrr

ROL Rr

001 100 100 rrr

ASL Rr

001 100 101 rrr

ASR Rr

001 100 110 rrr
001 100 111 rrr
001 101

164

Kapitola 31. Návrh procesorů
kód

mnemo

popis

poznámka

010 ccc ddd ddd

Bc d

If condition then
PC+d−→PC

Podmíněný skok relativní.

011 ccc 000 sss

Bc d

If condition then
Rs−→PC

Podmíněný skok.

001 110
001 111

31.8.6. Řadiče
Jedním ze způsobů „vylepšení“ architektury 12-ti bitových počítačů by mohl být systém řadičů.
Řadič je samostatný procesor se specializovaným hardware a s vlastním programem. Funkcionalita řadiče je
dána jednak jeho konstrukcí, použitím a propojením speciálních funkčních bloků. Druhým způsobem modifikace
funkcionality je programování řadiče. Tedy ty funkce které je třeba vykonávat často a rychle jsou realizovány specializovaným hardware. Zbytek je realizován programem. Tím získáme vysoký výkon specializovaných operací
při velké variabilitě funkčnosti dané programem.
Řadič tvoří most mezi vnějším prostředím a počítačem. Je to takový komunikační kanál na jehož vnějším konci
je V/V zařízení. Druhou stranou je připojen přímo do paměti počítače. Je toho dosaženo bud’to tak, že řadič sdílí
část operační paměti počítače. Nebo pro zvýšení výkonu má vlastní pamět’, kterou může druhou branou adresovat
počítač. V takové konfiguraci může být počítač připojen k většímu počtu plně samostatně fungujících a nijak se
neovlivňujících řadičů pracujících každy na plný výkon.
Pro jednoduchost navázání na architekturu počítače je šířka slova v paměti řadiče stejná jako šířka slova
hlavního počítače, Tedy 12 bitů. Jejich adresní schopnosti jsou ovšem jednodušší. Tato jednoduchost je dána tím
že řadič je specializovaný na nepotřebuje velký objem paměti a na druhou stranu umožní zjednodušit instrukční
soubor a elektroniku řadiče tak aby při tom podávala velký výkon. Předpokládám jen instrukce dvou základních
tvarů, jak je uvedeno na obrázku.
Obrázek 31-17. Instrukční formáty pro 12-ti bitový řadič
11
0
+-------+------------+
| Kód |
Adresa
|
+-------+------+-----+
| 110 | ff | p |
+-------+---+--+-----+
| 111 | g | µkód |
+-------+---+--------+

Obecný tvar instrukce s adresou.
Kóduje běžné instrukce a instrukci F.
IO instrukce
Mikroinstrukce bez adresy.

Instrukční soubor je velmi inspirován počítačem PDP-8. Hlavním důvodem je jednoduchost hardware řadiče.
Předpokládám více specializovaných řadičů v počítači a není důvod aby jejich elektronika byla zbytečně komplikovaná tam kde nemá být. Výkon řadiče je v specializovaném hardware a ne v univerzálním procesoru.
Tabulka 31-23.
kód

název

popis

000 aaa aaa aaa

ADD a

Sčítání: AC+mem[a]−→AC

001 aaa aaa aaa

AND a

Logický součin: AC∧mem[a]−→AC

010 aaa aaa aaa

OR a

Logický součet: AC∨mem[a]−→AC

165

Kapitola 31. Návrh procesorů
kód

název

popis

011 aaa aaa aaa

Fa

Specializovaná funkce. F(mem[a])

100 aaa aaa aaa

ST

101 aaa aaa aaa

Ba

Pokračování programu na adrese a.

110 fff fff ggg

IO f,p

IO operace f na portu p

111 gbb bbb bbb

µCODE

µbits. První bit nebo bity mohou specifikovat mikroinstrukční
řetězec.

Instrukce ADD umožňuje realizovat základní aritmetické instrukce jako je sčítání, odčítání, inkrementace a
dekrementace.

ONE:

// Inkrementace.
.data
DW 1
// 0001
.code
ADD ONE
// AC+1−→AC

// Dekerementace
.DATA
NEGONE: DW -1
// 7777
.CODE
ADD NEGONE
// AC-1−→AC

Jinou ukázkou řadiče je více mikroprogramování a méně univerzálních instrukcí.
Obrázek 31-18. Instrukční formáty pro 12-ti bitový µřadič
11
0
+-----+----------+--------+
| kód | podmínka | data |
+-----+----------+--------+
| kód |
µbits
|
+-------+-----------------+

Tabulka 31-24.

kkk ccc ddd ddd

IF C LOAD r,d

Řadič má bud’to oddělený prostor instrukční a datové paměti. Tedy taková Hardwardská architektura. Nebo
mohou být tyto prostory namapovány přes sebe. Řadiče jsou technologicky samostatné procesory, ale jejich instrukční sada je zjednodušená a jsou orientovány na jednodušší nebo specializované úkoly. Nejedná se tedy o
univerzální procsory.
Použití řadiče může být k obsluze vybraných periferií, či přímo jako „kanálového“ procesoru zajišt’ujícího
samostatnou komunikaci, přenost a předzpracování dat pro vlastní procesor.
Hlavní procesor komunikuje s řadičem několika málo jednoduchými způsoby.
1. Pomocí paměti data/programu. Procesor čte a zapisuje do datové paměti řadiče, kterou vidí jako blok
vlastní paměti. Procesor zapisuje do paměti programu řadiče, čímž modifikuje funkčnost řadiče.
2. Pomocí stavového slova řadiče. Stav řadiče je prezentován jedním stavovým slovem. Bity tohoto slova
svou hodnotou vypovídají o jednotlivých částech řadiče a jejich stavu.

166

Kapitola 31. Návrh procesorů
3. Pomocí řídících instrukcí. Procesor má možnost několika málo instrukcemi: zastavit řadič, spusutit
řadič.
Z hlediska architektury jsou řadiče specializované koprocesory se sdílenou pamětí.
Řídicí slovo, tedy způsob ovládání řadiče procesorem může vypadat například takto:
11
0
+--------+--------------+
| příkaz |
adresa
|
+--------+--------------+

Řídicí instrukce jsou velmi jednoduché a je jich velmi málo. Potřebujeme jen instrukce pro spuštění řadiče a
jeho zastavení. Protože startovací adresa programu řadiče je součástí startovací instrukce, můžeme tak použitím
odlišných startovacích adres volad odlišné funkce řadiče dané jeho aktuálním programem.
kód

název

popis

110 aaa aaa aaa

START a

Adresa je nahrána do čítače instrukcí řadiče a tento je spuštěn.

001 xxx xxx xxx

STOP

Řadič je zastaven po dokončení právě vykonávané instrukce.

010 xxx xxx xxx

CONT

Opětovné spuštění bez zadání adresy. Řadič pokračuje v práci tam
kde přestal.

31.9. FJE5
Odkazy:
•

Class FJE51

•
•

*

Jednoduchý pětibitový procesor. Má tyto registry:
Tabulka 31-25. Registry procesoru FJE5
název šířka
[bit]

popis

A

5

akumulátor

I

5

index registr, obsahuje 5 vyšších bitů 10-ti bitové adresy

SP

10

ukazatel na zásobník

PC

10

ukazatel na instrukce

Tabulka 31-26. Instrukce procesoru EFJ5
mnemonic

kód

popis

NOP

00000

PC+1−→PC

XAI

00001

A ←→ I; PC+1−→PC; //vymění se obsahy registrů A a I

167

Kapitola 31. Návrh procesorů
mnemonic

kód

popis

LDA n

00010 nnnnn

n−→A; PC+2−→PC; //hodnota n se uloží do střadače A

LDI n

00011 nnnnn

n−→I; PC+2−→PC;

LDAI bias

00100 nnnnn

32*I+n−→A; PC+2−→PC

LDAD bias

00101 bbbbb

mem[mem[{I,b}]]−→A; PC+2−→PC

STAI bias

00110 bbbbb

A−→mem[{I,b}]; PC+2−→PC; // Store A indirectly

STAD bias

00111 bbbbb

A−→mem[mem[{I,b}]]; PC+2−→PC; // Store A double
indirectly

PUSH

01000

A−→mem[SP-1]; I−→mem[SP-2]; SP-2−→SP; PC+1−→PC; //
Push A and I on Stack

POP

01001

mem[SP]−→I; mem[SP+1]−→A; SP+2−→SP; PC+1−→PC; //
Pop A and I from Stack

CALL addr

01010 hhhhh lllll

PC−→mem[SP]; SP-2−→SP; hl−→PC; // Call a subroutine

RET

01011

{mem[SP],mem[SP+1]}−→PC; SP+2−→SP; // Return from
subroutine

LDS adr

01100 hhhhh lllll

hl−→SP; PC+3−→PC; // Load SP

JP addr

01101 hhhhh lllll

hl−→PC

JPZ addr

01110 hhhhh lllll

if A=0 then hl−→PC else PC+3−→PC;

JPNZ addr

01111 hhhh llll

if A!=0 then hl−→PC else PC+3−→PC;

ADD bias

10000 bbbbb

A+mem[I,bias]−→A; PC+2−→PC;

SUB bias

10010 bbbbb

A - mem[I,bias]−→A; PC+2−→PC

AND bias

10100 bbbbb

A and mem[I,bias]−→A; PC+2−→PC

OR bias

10110 bbbbb

A or mem[I,bias]−→A; PC+2−→PC

XOR bias

11000 bbbbb

A xor mem[I,bias]−→A; PC+2−→PC

SARA

11010

A>>1−→A; PC++; //Shift Arithmetically Right A

SLRA

11100

A>>>1−→A; PC++; //Shift Logically Right A

SLA

11110

A<<1−→A; PC++; // Shift Left A

HALT

11111

Zastaví vykonávání programu.

31.10. SPEW
Odkazy:
• SPEW: A Fictitious Processor with 4K of Memory2
•
•

Fiktivní procesor s 4KB operační paměti.
Tabulka 31-27. Registry procesoru SPEW

168

název

šířka [bit]

adresa

popis

A

8

F00

accumulator

STATUS

8

F01

status register

STK

16

F02,F03

stack pointer

Kapitola 31. Návrh procesorů
název

šířka [bit]

adresa

popis

PC

16

F04,F05

program counter

Pamět má velikost 4096 bajtů a je obsazena následovně.
Tabulka 31-28. Registry procesoru SPEW
adresa(y)

label

popis

000-0FF

inicializováno
hodnotami 00-FF

100-EFF

core/data area

F00

A

accumulator

F01

STATUS

status register

F02,F03

STK

stack pointer

F04,F05

PC

program counter

F06-FFF

STACK

default stack area

Instrukce
Hex
---00xx
0xxx
1000
1xxx
2xxx
3xxx
4xxx
5xxx
6xxx
7xxx
8xxx
9xxx
Acpp
Bxxx
Cxxx
Dxxx
Exxx
Fxxx

Mnemonic
-------OSCALL xx
JP xxx
RETURN
GOSUB xxx
PUSHB [xxx]
POPB [xxx]
LDA [xxx]
STA [xxx]
RDI [(xxx)]
WRI [(xxx)]
RDSYS [0000:0xxx]
ADDW [xxx],A
JPcc +pp
ADCA [xxx]
SBBA [xxx]
ORA [xxx]
ANDA [xxx]
XORA [xxx]

Brief description
----------------Use an OS call (int 21h service)
Jump to new PC address
Return from a GOSUB call
Go (call) a sub-routine
Push a byte onto the stack
Pop a byte from the stack
Load A (accumulator) from memory
Store A into memory
Read an indirect byte using mem-ptr
Write an indirect byte using mem-ptr
Read byte from system ram[0000:0xxx]
Add sign-extended A to word variable
Jump if the condition is true
A + mem[xxx] + CF
A - mem[xxx] - CF
A OR mem[xxx]
A AND mem[xxx]
A XOR mem[xxx]

31.11. MPROZ
Odkazy:
• Index pro ftp://137.193.64.130/pub/mproz/3
•
•

Velmi jednoduchý procesor. Má jen 3 registry.

169

Kapitola 31. Návrh procesorů
Tabulka 31-29.
jméno

šířka [bit]

popis

PC

15

Ukazatel na instrukci

A

16

Středač

F

1

Jednobitový příznakový registr

31.11.1. Instrukce
Obrázek 31-19. br adr
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1 |
adresa
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Instrukce skoku br adr provádí následující:
1. If F=0 then adr−→PC
2. 0−→F
Obrázek 31-20. add adr1,addr2,addr3
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 |
adr 1
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 |
adr 2
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 |
adr 3
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
mem[adr1]+mem[adr2]−→mem[adr3]
F=carry

Obrázek 31-21. nadd adr1,addr2,addr3
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 |
adr 1
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 |
adr 2
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 |
adr 3
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
not(mem[adr1]+mem[adr2])−→mem[adr3]
if result = 0 then F=1 else F=0

170

Kapitola 31. Návrh procesorů

31.12. ZPU
* Attributy: id="ZPU"

Odkazy:
4
• Zylin CPU
•

Architektura ZPU je bezoperandová. Všechny instrukce mají fixní velikost 8-mi bitů.
Opcode |
Name
| Description
-----------+------------+-------------0000 0000 | BREAKPOINT |
1xxx xxxx | IM
| Immediate value
010x xxxx | STORESP
|
011x xxxx | LOADSP
|
0001 xxxx | ADDSP
|
001x xxxx | EMULATE
|
| PUSHPC
|
0000 0100 | POPPC
|
0000 1000 | LOAD
|
0000 1100 | STORE
|
0000 0010 | PUSHSP
|
0000 1101 | POPSP
|
0000 0101 | ADD
|
0000 0110 | AND
|
0000 0111 | OR
|
0000 1001 | NOT
|
0000 1010 | FLIP
|
0000 1011 | NOP
|
61
| PUSHSPADD |
57
| POPPCREL
|
49
| SUB
|
50
| XOR
|
51
| LOADB
|
52
| STOREB
|
34
| LOADH
|
35
| STOREH
|
36
| LESSTHAN
|
37
|

31.13. Úvaha na jednoduchou konstrukcí SC-2
*

Odkazy:
• TX-0
• L-1
Pokud chci realizovat počítač s jednodušších logických IO či přímo z diskrétních součástek (tranzistorů), musím
toto zohlednit v konstrukci. Čím méně komponent bude konstrukce mít, tím snáze a rychleji ji postavím a bud v
ní také méně chyb. Proto bych jako první konstrukcí začal s obměnou TX-0.

171

Kapitola 31. Návrh procesorů
Obrázek 31-22. První návrh instrukčního formátu SC-2

Instrukce s adresou

Op Code
0

n

OPR

Mikrokódová instrukce

µCode

0

J

Adresa
1 2

1 2

n

adresa

00
11

10 9

A

0

adresa

01
11

10 9

S

0

adresa

10
11

10 9

O

11
11

0

CL

CP

RR

RL

SKL

9

8

7

6

5

10

RDC WRC
4

3

2

1

0

Myšlenkou je co nejjednodušší dekódování instrukcí. Instrukční slovo počítače je rozděleno do dvou polí. První
pole obsahuje bity operačního kódu a ve druhém poli se nachází adresa operandu. V případě mikrooperace se v
druhém polí nachází mikrokód.
Instrukční dekodér je pak složen ze dvou obvodů, demultiplexeru 1 ze 4 který dekóduje operační kód a posuvného registru který pomáhá generovat pulzy pro mikroinstrukce.
Nyní tedy jak přidělit instrukcím kódy. Máme k dispozici jen dva bity a to jsou tedy čtyři možné kombinace.
Tabulka 31-30.
OpCode

Mnemonic

popis

00

JMP

addr−→PC

01

ADD

AC+Mem[addr]−→AC

10

STO

AC−→Mem[addr]

11

OPR

prověd’ mikrooperace sériově

Kód pro instrukci skoku byl zvolen tak aby adresa buňky mohla sloužit jako adresa skoku. Máme-li v AC
adresu a chceme-li skočit začít vykonávat instrukce na ní, pak to provedem následujícím kódem:
325:
326:

STO 326
0

Instrukce STO na adrese 325 uloží adresu cílového programu v AC do pamět’i na adresu 326. Hned poté se
pokračuje instrukcí na adrese 326. Protože ta ma oba nejvyšší byty nastaveny na 0 je to instrukce skoku.
Za úvahu stojí, jestli instrukci STO nenahradit instrukcí obdobnou DCA, tedy uloží obsah AC na uvedenou
adresu a poté vymaže obsah AC.
Instrukce skoku je podmíněnou instrukcí. Skok se provede v závislosti ob obsahu jednobitového příznaku
LINK.
Mikropoerace instrukce OPR je třeba vhodně zvolit. Jednak to musí být ty správné a potom musí být ve
správném pořadí aby umožňovali smysluplné kombinace.
1.. ......
.1. ......
... ......
...

CLA (CLAC)
CLL (CLC)
NOT AC
NOT LINK
ROL

172

Kapitola 31. Návrh procesorů
ROR
HALT

31.14. Varianty SC3
*

Obrázek 31-23. První návrh instrukčního formátu SC-3

Návrh instrukčních variant SC-3.
Instrukce s adresou

Op Code

Adresa

n

n2 n3

0

OPR

Mikrokódová instrukce

µCode

n

n2 n3

0

V případě 12-ti bitového slova s 10-ti bitovou adresou.
JUMP

adresa

000
11

ADD

9 8

0

adresa

001
11

STORE

9 8

0

adresa

010
11

AND

9 8

0

adresa

011
11

I4

9 8

0

adresa

100
11

I5

9 8

0

adresa

101
11

I6

9 8

0

9 8

0

110
11

OPER

111
11

9

CL

CPA

CPL

RR

RL

SKL

SK?

IOR

IOW

8

7

6

5

4

3

2

1

0

31.15. Jednoduchý procesor orientovaný na forth
*

Odkazy:
• Forth5
•

* http://groups.google.com/group/comp.lang.forth/msg/10872cb68edcb526
--FORTH Primitives Comparison (use a fixed width font)
-----------------------------------------------------3
primitives - Frank Sargent’s "3 Instruction Forth"
9
primitives - Mark Hayes theoretical minimal Forth bootstrap
9,11 primitives - Mikael Patel’s Minimal Forth Machine (9 minimum, 11 full)
13
primitives - theoretical minimum for a complete FORTH (Brad Rodriguez)
16,29 primitives - C. Moore’s word set for the F21 CPU (16 minimum, 29 full)
20
primitives - Philip Koopman’s "dynamic instruction frequencies"

173

Kapitola 31. Návrh procesorů
23
primitives
25
primitives
36
primitives
46
primitives
58-255 functions
60-63 primitives
72
primitives
74-236 functions
94-229 functions
133-? functions
200
functions
240
functions
~1000 functions
~2500 functions
FIXME
27 ?

-

Mark Hayes MRForth
C. Moore’s instruction set for MuP21 CPU
Dr. C.H. Ting’s eForth, a highly portable forth
GNU’s GFORTH for 8086
FORTH-83 Standard (255 defined, 132 required, 58 nucleus)
considered the essence of FORTH by C. Moore (unknown)
Brad Rodriguez’s 6809 CamelForth
FORTH-79 Standard (236 defined, 147 required, 74 nucleus)
fig-FORTH Std. (229 defined, 117 required, 94 level zero)
ANS-FORTH Standard (? defined, 133 required, 133 core)
FORTH 1970, the original Forth by C. Moore
MVP-FORTH (FORTH-79)
F83 FORTH
F-PC FORTH
C. Moore’s MachineForth

eForth primitives (9 optional)
---doLIT doLIST BYE EXECUTE EXIT next ?branch branch ! @ C! C@ RP@ RP! R> R@ >R
SP@ SP! DROP DUP SWAP OVER 0< AND OR XOR UM+ TX!
?RX !IO $CODE $COLON $USER D$ $NEXT COLD IO?
9 MRForth bootstrap theoretical
---@ ! + AND XOR (URSHIFT) (LITERAL) (ABORT) EXECUTE
9 Minimal Forth (3 optional)
--->r r> 1+ 0= nand @ dup! execute exit
drop dup swap
23 MRForth primitives
---C@ C! @ ! DROP DUP SWAP OVER $>$R R$>$ + AND OR XOR (URSHIFT) 0$<$ 0=
(LITERAL) EXIT (ABORT) (EMIT) (KEY)
20 Koopman high execution, Dynamic Freq.
---CALL EXIT EXECUTE VARIABLE USER LIT CONSTANT 0BRANCH BRANCH I @ C@ R> >R
SWAP DUP ROT + = AND
46 Gforth
---:DOCOL :DOCON :DODEFER :DOVAR :DODOES ;S BYE EXECUTE BRANCH ?BRANCH LIT @ !
C@ C! SP@ SP! R> R@ >R RP@ RP! + - OR XOR AND 2/ (EMIT) EMIT? (KEY) (KEY?)
DUP 2DUP DROP 2DROP SWAP OVER ROT -ROT UM* UM/MOD LSHIFT RSHIFT 0= =
36 eForth
------BYE ?RX TX! !IO doLIT doLIST EXIT EXECUTE next ?branch branch ! @ C! C@ RP@
RP! R> R@ >R SP@ SP! DROP DUP SWAP OVER 0< AND OR XOR UM+ $NEXT D$ $USER
$COLON $CODE

31.15.1. nanoForth
*

Odkazy:
• Nano Forth - A tiny dialect of the Forth programming language6
•
•
•

174

Kapitola 31. Návrh procesorů
•

V rámci hledání co nejjednoduššho procesoru pro jazyk Forth jsem našel nanoForth.
Tabulka 31-31. Tabulka instrukcí nanoForth
kód instr.

slovo

PSP efekt

RSP efekt

popis

0

add

+

( n1 n2 −→ n3 )

( −→ )

addition

1

nand

NAND

( n1 n2 −→ n3 )

( −→ )

negative and

2

xor

XOR

( n1 n2 −→ n3 )

( −→ )

exclusive-or

3

ashr

2/

( n1 −→ n2 )

( −→ )

arithmetic shift right, sign retained

4

fetch

@

( addr −→ n )

( −→ )

fetch cell at addr

5

store

!

( n addr −→ )

( −→ )

store n to cell at addr

6

lit

LIT

( −→ n ) "value"

( −→ )

push inline cell, PSP++

7

dup

DUP

( n −→ n n )

( −→ )

duplicate

8

swap

SWAP

( n1 n2 −→ n2 n1 )

( −→ )

exchange

9

drop

DROP

( n −→ )

( −→ )

discard

A

tor

>R

( n −→ )

( −→ n )

pop parameter stack to return stack

B

rfrom

R>

( −→ n )

( n −→ )

pop return stack to parameter stack

C

enter

CALL

( −→ )

( −→ PC)

DOCOL, NEST - call subroutine

D

exit

SEMIS

( −→ )

( addr −→ )

RETURN - return from subroutine

E

zjmp

JZ

( n −→ )

( −→ )

jump if false

F

iptor

BEGIN

( −→ )

( −→ ip )

push IP (next instruction fetch addr)
to R

( −→ )

( −→ )

no operation

NOP

31.15.2. Minimalistické verze
*

Odkazy:
• A 3-INSTRUCTION FORTH FOR EMBEDDED SYSTEMS WORK7
•

31.15.2.1. Nagro VM
*

Odkazy:
• Nagro VM Dual Stack Virtual Machine8
•

Tabulka 31-32. Tabulka instrukcí Nagro VM
kód

instr.

slovo

0

NOP

nop

PSP efekt

RSP efekt

does nothing

popis

1

LIT

nop

push a literal to the
stack

175

Kapitola 31. Návrh procesorů
kód

instr.

slovo

2

DUP

dup

3

DROP

4

SWAP

5

PUSH

>R

6

POP

R>

7

CALL

8

JUMP

9

;

10

>JUMP

11

<JUMP

12

!JUMP

13

=JUMP

14

@

15

!

16

+

17

-

18

*

19

/MOD

20

AND

21

OR

22

XOR

23

<<

24

>>

25

0;

26

1+

27

1-

28

IN

29

OUT

30

WAIT

PSP efekt

RSP efekt

31.16. SAP1
*

Odkazy:
9
• YouTube SAP-1 TTL Computer Demo -- Entering and Running a Program
•

Instruction Opcodes are:
LDA 0000

176

popis
duplicate the top
value on the stack

return from a
subroutine

Kapitola 31. Návrh procesorů
ADD 0001
SUB 0010
JMP 0011
OUT 1110
HLT 1111

31.17. Rodina počítačů EC
*

31.17.1. EC1
*

Experimentální počítač EC1 je prvním z rodiny počítačů EC.
Jednoduchý experimentální počítač SEC (ECS, EC1).
Velmi primitovní instrukční sada s max 7-mi instrukcemi
+--------+-----+--------------+
| OPCODE | MOD | ADDRESS/DATA |
+--------+-----+--------------+
Operační kódy:
ADD: Ra +
Mem(MOD, ADDR) -> Ra
AND: Ra and Mem(MOD, ADDR) -> Ra
STA: Ra -> Mem(MOD, ADDR)

Poznámky
1. http://jfrace.sourceforge.net/javadoc/jfrace/cpu/FJE5.html
2. http://www.ddj.com/embedded/210601643
3. ftp://137.193.64.130/pub/mproz/
4. http://opensource.zylin.com/zpudocs.html
5. ../forth/index.html
6. http://www.quirkle.com/misc/forth.htm
7. http://pygmy.utoh.org/3ins4th.html
8. https://ngaro.jottit.com/instructionset
9. http://www.youtube.com/watch?v=5yFXw_klWq0

177

Kapitola 32. Návrh instrukční sady procesoru
Tato kapitola je o navrhování procesoru od instrukční sady, tedy sestavení instrukční sady.

32.1. Instrukční sady s malým počtem instrukcí a
jednou či více adresami
32.1.1. Instrukční sada bez instrukcí
Odkazy:
• The SUBLEQ URISC (Ultimate RISC) / OISC (One Instruction Set Computer) Architecture1
• One instruction set computer2
• SUBLEQ3
• One Instruction Set Computer (OISC)4
• The Mark II OISC Self-Interpreter 5
•
•

Tato možnost odpovídá tomu, že všechny bity instrukčního slova specifikují adresu. Pro specifikaci instrukce
nemáme žádný bit. To odpovídá instrukční sadě s jednou implicitní instrukcí. Tato instrukce pak musí být taková
aby se s ní dalo "programovat". Pro tento formát je ovšem jedna adresa nedostatečná. Instrukční slovo musí
obsahovat adresy dvě.

32.1.2. Instrukční sada se dvěma instrukcemi
Tato možnost odpovídá případu kdy pro specifikování operačního kódu použijeme jen jeden bit a zbytek bitů
kóduje adresu. Můžeme tak mít maximálně dvě instrukce. Aby byla instrukční sada použitelná, musí obě instrukce
splňovat následující předpoklady.
První instrukce, nazvěme ji LOAD provádí principiálně převod hodnoty z paměti do akumulátoru. Protože
nemáme žádnou další možnost jak zpracovávat informace, musím ji zkombinovat s nějakou aritmetickou operací.
SUB a
STO a

# AC - mem[a] −→ AC
# AC −→ mem[a]

Poznámka: Tady zjišt’uji že to asi nepůjde. jedna adresa je málo. Nevím ja specifikovat skok. Je nutné mít
alespoň dvě adresy v instrukci. První je adresa operandu, druhá je alternativní adresa následující instrukce,
tedy adresa skoku.

32.1.3. Instrukční sada se čtyřmi instrukcemi
Odkazy:
• ECE495 Computer Engineering Design Laboratory Experiment 4 Simple CPU Design6
•

178

Kapitola 32. Návrh instrukční sady procesoru
Tato možnost odpovídá případu kdy operační kód specifikují dva bity instrukčního slova. Zbyrek instrukčního
slova pak tvoří adresu buňky v paměti. Takto byl konstruován počítač TX-0.
Instrukce jsou v zásadě takovéto:
ADD a # {AC=AC+mem[a]}, instrukce slouží křenosu informace z paměti do akumulátoru a je zkombinována s aritmetickou instrukcí pro sčítání.
ST a # {mem[a]=AC}, instrukce uloží obsah střadače AC do paměti na adresu a.
BZ a # {if AC=0 then PC=a} podmíněný skok
OPR a # mikrokódová operace. každý bit pole a specifikuje nějakou operaci s hodnotou ve střadači AC.

Instrukce
Opcode

popis operace

ADD 00aaaaaa

A ←− A +
Mem[aaaaaa]

AND 01aaaaaa

A ←− A &
Mem[aaaaaa]

JMP

PC ←− aaaaaa

10aaaaaa

DEC 11xxxxxx

A ←− A-1

32.1.4. Instrukční sada s osmi instrukcemi
Tento případ odpovídá třem bitům operačního kódu. Takto je konstruován například počítač PDP-8.

32.1.5. Instrukční sada s šestnácti instrukcemi
Instrukce se čtyřmi bity na operační kód umožňují již celkem velkou sadu až 16 instrukcí. Nyní, když jsme prošli
návrhy s 8 a menším počtem instrukcí, musí nám těchto 16 zdá hodně. A to také je. Při umístňování instrukcí do
tabulky můžeme usnadnit programátorovi život tak, že se podíváma na běžně psyný kód pro procesor s menším
počtem instrukcí. Pokusíme se vyhledat často opakované vzory a těm přidělit vlastní operační kód. Takto jsem do
tabulky umístnil instrukce LD, SUB, OR a XOR.
S tím jak se tabulka plnila jsem se rozhodl instrukce v ní přeskupit. Myšlenka přeskupení instrukcí je rozmístnit
je tak, aby bylo možno realizovat jejich dekódování jednodušeji, s menším počtem hradel. První myšlenka byla
oddělit od sebe instrukce které z paměti pouze čtou, od instrukcí které do paměti i zapisují. Takto jsem se rozhodl
umístnit do prvních 8 pozic, první a do dalších 4 druhé. Je-li tedy první bit operačního kódu 0 může obvod přípravy
operandu zahájit čtení operandu z paměti nezávisle na dekódování ostatních bitů operačního kódu. Vzniklo tedy
rozdělení:
0...

operand=mem[a]

1

. . . ; −→mem[a]

Toto jsem dále upravil po zakreslení instrukcí skoků.
0...

operand=mem[a] # load

10

. . . ; −→mem[a] #store, load modify store

11

. . . −→PC #skoky

Do tabulky jsem také umístnil instrukce pro zmenšení a zvětšení hodnoty v paměti (INC a, DEC a). A poté ještě

179

Kapitola 32. Návrh instrukční sady procesoru
i instrukce s nepřímým adresováním (LDD a, STD a). Na závěr jsem se rozhodl doplnit skoky instrukcí určenou
pro programování cyklů (DJNZ)
Zůstaly mi volné dvě místa v tabulce s operačními kódy 0111 a 1111. Do těch jsem umístnil mikdokódovanou
instrukci ve stylu instrukce OPR a poslední pozici nechal volnou pro případnou další mikrokódovanou instrukci
nebo pro rozšíření procesoru.
Výsledná tabulka vypadá následovně.
Tabulka 32-1. Ukázka návrhu instrukční sady
kód

zápis

popis operace

0000

LD a

AC=mem[a]; {ZN}

0001

LDD a

AC=mem[mem[a]]; {ZN}

0010

ADD a

AC=AC+mem[a]; {CZN}

0011

SUB a

AC=AC-mem[a]; {CZN}

0100

AND a

AC=AC∧mem[a]; {ZN}

0101

OR a

AC=AC∨mem[a]; {ZN}

0110

XOR a

AC=AC⊕mem[a]; {ZN}

0111

OPR x

µCode CLA, CLC, CPA, CPC, ROT(Arit/Logic),
ROT(Left, Right), INCA, . . .

1000

ST a

mem[a]=AC

1001

STD a

mem[mem[a]]=AC

1010

INC a

mem[a]=mem[a]+1; {CZ}

1011

DEC a

mem[a]=mem[a]-1; {CZ}

1100

JSR a

save PC; a−→PC

1101

JMP a

a−→PC

1110

DJNZ a

AC=AC-1; if AC!=0 then a−→PC

1111

volné pro další rozšíření

V nevyužitých polích mohou být mikrokódované instrukce. Ve skutečnosti taková instrukce musí být alespoň
jedna. Tato pak specifikuje operace nad střadačem AC a příznakem C, (CLA, CLC, CPA, CPC). Další operace jsou
rotace a posuvy (ROL,ROR,ASL,ASR). Poté doplňkové instrukce jako například zastavení procesoru, specální
instrukce jako například prohození (swap) dolní a horní poloviny střadač, atd.
Uvedený příklad instrukcí je jen orientační. Instrukční sada není založena na důkladné analýze kódu a je to jen
"střelba od boku". Už ted’ mě napadají drobná vylepšení.
Úprava LDD a STD instrukcí pro práci se zásobníkem. Tyto instrukce bych přejmenoval a předefinoval takto:
LDS

mem[a]=mem[a]+1; AC=mem[mem[a]] # POP

STS

mem[mem[a]]=AC; mem[a]=mem[a]-1; # PUSH

Poznámky
1. http://techtinkering.com/articles/?id=20
2. http://en.wikipedia.org/wiki/One_instruction_set_computer

180

Kapitola 32. Návrh instrukční sady procesoru
3. http://mazonka.com/subleq/index.html
4. http://www.sccs.swarthmore.edu/users/06/adem/engin/e25/finale/
5. http://eigenratios.blogspot.com/2006/09/mark-ii-oisc-self-interpreter.html
6. http://web.njit.edu/~gilhc/ECE495/ece495-IV.htm

181

Kapitola 33. Binární aritmetika
Poznámky k binární aritmetice. Vše co je nutné vědět, abychom mohli počítat binárně, tedy pomocí digitálních obvodů se dvěma úrovněmi signálu. Rovněž jso zde základy pro programování aritmetických operací na
počítačích.

Odkazy:
• Binary Arithmetic1 Addition, subtraction, multiplication, and division notes.
• Binary Multiplication2
• Binary Division by Shift and Subtract3
•
•
•

Poznámky
1. http://academic.evergreen.edu/projects/biophysics/technotes/misc/bin_math.htm
2. http://courses.cs.vt.edu/csonline/NumberSystems/Lessons/Multiplication/index.html
3. http://courses.cs.vt.edu/~cs1104/BuildingBlocks/divide.030.html

182

VII. Mikroprocesory a mikrořadiče
Tato část je o mikrořadičích, někdy také nazývaných jednočipové mikropočítače. Podrobněji popisuje jen některé architektury jako je AVR.
Odkazy:
• MSP430293
•

Tato část obsahuje více či méně detailní informace o vybraných mikroprocesorech, a to tak jak mě zaujali, nebo
jak jsem potřeboval. Největší část je věnovaná 8-mi bitovým mikroprocesorům.

1. 8-mi bitové mikroprocesory
Toto jsou nejdůležitější mikroprocesory všech dob, protože byly první jenž dosáhly významného rozšíření.
Rovněž je na nich patrné hledání nových cest a způsobů jako je práce se zásobníkem, volání podprogramů atd.
Dovolil bych si vybrat nejdůležitější obvody. Dle mého názoru jsou to 36 jakožto první procesor v CMOS
provedení a rovněž pro jeho odlišnou architekturu. Pak procesor 6502, který pro svou cenu dosáhl velkého
rozšíření v počítačích jako AppleII, Commodore C64, Atari 800 a dalších. Posledně zmíněným procesorem na
který chci upozornit je 35 který rovněž velmi přispěl k rozšíření počítačů mezi veřejnost ve strojích jako ZX81,
ZX Spectrum, Sharp MZ800 a strojích s operačním systémem CP/M.

2. Forth mikroprocesory
Tyto mikroprocesory v ničem nepřipomínají běžné procesory, protože jsou orientované na programovací jazyk
Forth. V některých ohledech mohou být velmi zvláštní například architekturou připomínající RISC či naopak
umístněním několika instrukcí v jednom pamět’ovém slově.

Poznámky
293. http://en.wikipedia.org/wiki/TI_MSP430

Kapitola 34. MuP21 a F21
Transfer Instructions:
Memory Instructions:
ALU Instructions:
Register Instructions:

JUMP, CALL, RET, JZ, JCZ
LOAD, STORE, LOADP, STOREP, LIT
COM, XOR, AND, ADD, SHL, SHR, ADDNZ
LOADA, STOREA, DUP, DROP, OVER, NOP

The F21 had 27 instructions to the MuP21’s 24.
above, hmm.) They were renamed:
Code
00
01
02
03
06
08
09
0A
0B
0C
0D
0F
10
11
12
13
14
15
17
18
19
1A
1B
1C
1D
1E
1F

Name
else
T0
call
C0
RET
@R+
@A+
#
@A
!R+
!A+
!A
com
2*
2/
+*
-or
and
+
pop
A
dup
over
push
A!
nop
drop

Description
unconditional jump
jump if T0-19 is false w/ no drop
push PC+1 to R, jump
jump if T20 is false
pop PC from R (subroutine return)
fetch from address in R, increment
fetch from address in A, increment
fetch from PC+1, increment PC
fetch from address in A
store to address in R, increment R
store to address in A, increment A
store to address in A
complement T
left shift T, 0 to T0
right shift T, T20 to T19
add S to T if T0 is true
exclusive-or S to T
and S to T
add S to T
pop R, push to T
push A to T
push T to T
push S to T
pop T, push to R
pop T to A
delay 2ns
pop T

(Only 23 are listed

Forth (with a variable named A)
ELSE
DUP IF
:
CARRY? IF
;
R
R@ @ R> 1+ >R
A
A @ @ 1 A +!
LIT
A @ @
R@ ! R> 1+ >R
A @ ! 1 A +!
A @ !
-1 XOR
2*
2/
DUP 1 AND IF OVER + THEN
XOR
AND
+
R>
A @
DUP
OVER
>R
A !
NOP
DROP

184

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
Attributy: id="Z80"
Odkazy:
• Počítače a mikropočítače s procesorem Z80
1
• Home of the Z80 CPU
2
• Z80 na české Wikipedii
3
• Zilog Z80 na wikipedii
• stránky firmy Zilog4
• Zilog Z80 Microprocessor Oral History Panel5
•
•

Software pro Z80/CPM:
• Legacy Z-806 — software od MICROCode Consulting
• CP/M7
• 11. Introduction to CP/M 3.08
Mikroprocessor Z80 a jeho rodina podpůrných obvodů z dílny firmy Zilog.
Krátký přehled obvodů:
• Z80, Z80-CPU, Z80A-CPU, Z80B-CPU, Z8400, . . .
•
•

* Historie:

Z80 přichází na svět když Federico Faggin9 zakládá firmu Zilog poté co pracoval na procesoru I8080 ve firmě
Intel, kterou na konci roku 1784 opustil. Firmu Zilog založil spolui s Ralphem Ungermanem a v červnu roku 1976
vypustili Z80 na trh.
Z80 byl konstruován jako binárně kompatibilní s procesorem I8080, takže byl schopen vykonávat téměř
všechny programy psané pro tento procesor, hlavně nejdůležitější aplikaci a to operační systém CP/M. K dizajnu
Z80 přispěl také Masatoshi Shima10, spoluautor I4004 a I8080.
Z80 poskytnul mnoho vylepšení proti I8080.
•

rozšířenou sadu instrukcí, v četně instrukcí pro manipulaci s bity a pro práci s bloky dat

•

nové indexové registry IX a IY spolu s adresními módy které je používají

•

lepší systém přerušení, Z80 má tři módy obsluhy přerušení a navíc nemaskovatelné přerušení NMI

•

druhou sadu registrů ke standardním registrům

•

používá jen jedno napájecí napětí oproti třem u I8080, což zjednodušilo konstrukce počítačů

•

jednofázové hodiny což odstranilo potřebu externího čipu jaký používá I8080 pro generování dvoufázového hodinového signálu

•

zabudovanou podporu občerstvování pamětí typu DRAM což opět zjednodušilo konstrukce počítačů

•

nemultiplexované sběrnice, což odstranilo používání externího čipu pro dekódování sběrnicových signálu
jaký používá procesor I8080

•
•
•

185

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
•

Z80 je skrátka ve všech ohlede výhodnější pro konstrukci počítačů než čip I8080 ze kterého ideově vychází.
Dává programátorovi k dispozici více registrů a instrukcí, a konstruktérovi umožňuje zjednodušit konstrukci, což
se odrazí na ceně.
Procesor se rychle usadil na trhu a nahradil I8080 i jeho následníka I8085 a stal se jedním z nejúspěšnějších
8-mi bitových procesorů na trhu.
Procesor Zilog Z80 byl zkonsrtuován a prodáván firmou Zilog od června 1976. Firma procesor licencovala
mnoha dalším. Mimo nelicencované kopie z Ruska a východní evropy vyráběla procesor Z80 také Toshiba jako
jeden z největších dodavatelů tohoto procesoru. Zabudovaný mechanismus pro občerstvování pamětí DRAM byla
pravděpodobně jedna z nejdůležitějších vlastností, která přispěla k velkému úspěchu Z80 protože snížila počet
komponent potřebných ke konstrukci počítače s dynamickými pamět’mi.
První verze procesoru Z80 byly konstruovány technologií NMOS a pracovali na kmitočtu 2,5MHz. Postupně
jak se zlepšovala technologie zvyšoval se i kmitočet na 4MHz u Z80A, 6MHz u Z80B a 8MHz u Z80H. Byla
také zkonstruovány CMOS verze procesoru pracující na kmitočtech od 4MHz až po 20MHz. Později vyvinuté
procesory HD64180/Z180 a eZ80 pracují na kmitočtech až 33 či 50MHz.

35.1. Obvody rodiny Zilog Z80
Z80-CPU
Z8400
Z84C00

Z80C015

Z80 DMA
Z8410
Z84C10

Z80 PIO
Z8420
Z84C20

Z80 CTC
Z8430
Z84C30

Z80 SIO
Z8440
Z84C40

186

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
Z80 SIO/0

Z80 SIO/1

Z80 SIO/2

Z84C90
Z80 KIO
SIO, PIO a CTC v jednom pouzdru
Z8470 DART
Dual Asynchronous Receiver/Transmitter
Z8530 SCC
Zilog Serial Communications Controller

35.1.1. Z80 CPU
*

Obrázek 35-1. Zapojení vývodů Z80 v použdru DIL40

A11
A12
A13
A14
A15
CLK
D4
D3
D5
D6
+5V
D2
D7
D0
D1
!INT
!NMI
!HALT
!MREQ
!IORQ

+-----+ +-----+
-| 1 |__| 40 |-| 2
39 |-| 3
38 |-| 4
37 |-| 5
36 |-| 6
35 |-| 7
34 |-| 8
33 |-| 9
32 |-| 10
31 |-| 11
30 |-| 12
29 |-| 13
28 |-| 14
27 |-| 15
26 |-| 16
25 |-| 17
24 |-| 18
23 |-| 19
22 |-| 20
21 |+--------------+

A10
A9
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
GND
!RFSH
!M1
!RESET
!BUSREQ
!WAIT
!BUSACK
!WR
!RD

Popis jednotlivých signálů/vývodů.
A15-A0
Address Bus (output, active High, tristate)

187

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
!BUSACK
Bus Acknowledge (output, active Low). Potvrzení předání sběrnice. CPU se odpojí od adresové (A0A15), datové (D0-D7) a řídicí (!MREQ, !IORQ, !RD, !WR) sběrnice. Sběrnici může používat jiný
procesor. Signál !BUSACK je odpovědí na žádost o předání sběnice !BUSREQ.
!BUSREQ
Bus Request (input, active Low). Žádost o sběrnici. Tento signál má přednost před !NMI a je vždy
rozpoznáván na konci aktuálního strojového cyklu. !BUSREQ žádá CPU aby se odpojil od adresové,
datové a řídici sběrnice. Jakmile procesor rozpozná !BUSREQ, odpojí se od uvedených sběrnic (obvody
přejdou do stavu s vysokou impedancí) a následně vydá potvrzení !BUSACK.
D7-D0
Data Bus (input/output, active High, tristate)
HALT

INT

IORQ

M1

MREQ

NMI

RD

RESET

RFSH

!WAIT
WAIT (input, active Low). Tento signál říká procesoru že adresovaná pamět’ nebo periferní zařízení není
připraveno k přenosu dat. Procesor vkládí čekací cykly dokud je !WAIT aktivní.
WR

188

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
CLK

35.1.2. Z80 SIO
*

35.2. Instrukční sada Z80
Tabulka 35-1. Základní instrukce
code
00
00
FF

0
1
2
3
4

RST 38

0
+--|
|
|
|
|

35.3. Programové vybavení pro Z80
FIXME:
Pro vývoj v assembleru (jazyk symbolických adres) existuje následující software:
•

Sarcasm Z80 Assembler11 napsaný v Perlu. Překladač sestává ze dvou souborů: vlastního překladače
sarcasm.pl v Perlu a tabulky instrukcí opcode. Sarcasm má neobvyklou syntaxi, dovoluje například
zápis více instrukcí na řádek. Jeho celková velikost je cca 550 řádek v Perlu, takže s ním lze experimentovat a relativně snadno si ho upravit.

•

ZASM12

•

spasm13

•
•

189

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80

35.3.1. Křížové překladače, vývojová prostředí a emulátory
•

Z80 Assembly IDE14 — prostředí pro vývoj v assembleru. Neobsahuje assembler! Používá externí assembler spasm

•

z80-asm

•

Z80-SIM15

•

Vzhledem k výkonu procesoru Z80 a současné době, je pravdepodobné že při vývoji progrmů budete používat
prostředí jenž běží na jiných, výkonnějších procesorech. Zejména pokud jste zyvklí na grafická prostředí.
Z80 Assembly IDE16 je takové grafické prostředí. Samotné prostředí obsahuje jen editor. Jako překladač se
používá upravný SPASM, jehož zdrojové kódy jsou v balíčku rovněž obsaženy. Taktéž je přiložen wabbitsign.
Grafické prostředí je postaveno nad knihovnou GTK.
Dalším zajímavým prostředím je z80-asm/z80-mon jenž původně vznikl jako školní projekt (zápočt’ák) Petra
Kulhavého, ale nyní jej udržuje Achim Flammenkamp. Toto prostředí není prostředím ve smyslu jednoho programu jako předcházející, ale několika programů jenž pracují jen ve znakovém terminálu. Čím vyniká, tak to je
přítomnost simulátoru s rozsáhlými ladicími funkcemi. Rovněž dovoluje pomocí konfiguračních souborů sestavit
konkrétní hardwarovou konfiguraci a pomocí dalších programů k tomuto hardware připojit periferie.
Pasmo je assembler jenž se nachází ve standardní distribuci Debian Etch.
z80asm je assembler jenž se nachází ve standardní distribuci Debian Etch.

35.3.1.1. Z80-ASM
Odkazy:
• http://wwwhomes.uni-bielefeld.de/achim/z80-asm.html
•

35.3.1.2. Z80AsmIDE
Odkazy:
• wxwabbitemu17 a TI-8x emulator based on Wabbitemu
• Wabbitcode18 (již zde nejsou žádné zdorjové kódy)
•

Z adresy Wabbitcode19 si stáhneme zdrojové kódy pro Linux.
~/work$ tar xzvf ~/archive/z80asmide-1.2.tar.gz

Requirements:
GTK+ 2.8 or 2.10
OpenSSL
libgtk2.0-dev-[version], libssl-dev-[version]
Upravit config.mk
PREFIX=/home/radek/local
~/work$ make

190

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
~/work$ make install

35.3.1.3. Samostatné emulátory
*

Odkazy:
20
• Z80 Java Emulator fully extensible
•
•
•

35.3.2. Operační systémy
35.3.2.1.
*

35.3.2.2. UZI
*

Odkazy:
• UZI21 — Doug Braun (NA1DB, formerly N1OWU and SV/N1OWU)
•

35.3.2.3. UZIX
*

Odkazy:
22
• UZIX [2005]
•

35.4. Zapojení pro Z80
Různá zapojení v souvislosti s konstrukcí počítače s procesorem Z80.

35.4.1. Vytváření hodinového signálu
*

191

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
Obrázek 35-2. Vytváření hodinového signálu pomocí jednoduchého RC oscilátoru z invertorů

Vcc
+5V

R2

R1

330

C1
1

2

7404

1

2

7404

1

2

7404

35.4.2. Krokování procesoru
Při ladění programů a hardware se nám může hodit obvod pro krokování procesoru. Tento obvod zajišt’uje
vykonání jen jedné instrukce na stisk tlačítka. Můžeme tedy přímo sledovat, s pomocí obvodů zobrazujících
obsah adresové a datové sběrnice, stav v jednotlivých krocích.
První schéma je z Ročenky Sdělovací techniky ’85 strana 179. Tlačítko SS slouží pro spuštění jednoho kroku.
Spínač S1 v rozepnutém stavu zapíná krokovací obvod. V sepnutém stavu běží mikroprocesor normálně plnou
rychlostí. Spínač S2 omezuje v rozpojeném stavu krokování jen na IO instrukce.

192

CLOCK

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
Obrázek 35-3. Obvod krokování pro mikroprocesor Z80
Ucc

100

Ro˜enka Sd˜lovacˆ› techniky ’85 strana179
LED
7474
!WAIT
PR
D

Q

E

QB
CLR

SS

UCY74121
S2

PIN3=A1

!MREQ

121
PIN4=A2
S1

!IORQ

PIN5=B
PIN10=H
PIN11=J
100p

Ve stejné ročence je na další straně uveden krokovací obvod jenž umožňuje nastavit „break point“, bod
přerušení. Tímto bodem je adresa instrukce.
Dalším možným způsobem krokování je ruční ovládání hodinového signálu. Mikroprocesor Z80 je vnitřně plně
statický což nám dovoluje zastavit generování hodinového signálu, případně tento generovat ručně. A to je případ
který reší následující obvod.
* The absolute minimum Z80 CPU test circuit ever seen23

Obrázek 35-4. Ruční ovládání hodinového signálu
Ucc

10k

10k

CLOCK

Oproti předcházejícím obvodům, tento krokuje jednotlivé takty. Umožňuje nám tedy sledovat podrobněji dění
na sběrnici v průběhu každého strojového cyklu.

193

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80

35.4.3. MMU21
Tato jednota správy paměti pracuje na zcela jednoduchém principu. Pamet’ový prostor spravovaný mikroprocesorem je rozdělen na 4 stejně veliké oblasti. Při schopnosti mikroprocesoru Z80 adresovat 64kiB paměti jsou
oblasti veliké 16kiB. Pro každou z oblastí existuje stránkový registr PR jenž obsahuje číslo stránky ve fizické
paměti. Při velikost tohoto registru 8 bitů lze adresovat maximálně 256 stránek, t.j. 4MiB.
Obrázek 35-5. MMU-21 pro Z80
RESET
on
off

16
33

16

8

ON
OFF

PR0

L_WR

PR1

CLR
EN

PR2

CLR
EN

PR3

CLR
EN

8

0

16

CLR
EN

Vdd

Vdd

Vdd

SW_DATA

2
3

IOWR

WPR

on
off

Vdd
0

L_SP
2

3

15:2
1:0

16
14

SPR

LED_ADR22

LED_in_page

2
16

Page0

16

16

4ff1

15:14
13:0

ON
OFF

14

21:14
13:0

22

CPU_Adresa

Protože obsah stránkových registrů není po zapnutí počitače definován, je třeba vyřešit jakým způsobem se
procesor dostane k základnímu softwarovému vybavení. Použil jsem proto na místě registru PR0 takový obvod,
jenž má nulovací vstup. Tento nulovací vstup pak spojím se signálem RESET mikroprocesoru. Toto zapojení
zajístí, že vždy po resetu a taky po zapnutí počítače je ve stránkovacím registru PR0 hodnota 0. Procesor tedy
začne vykonávat program ve stránce 0 namapované do bloku 0.
Na místě PR0 se tedy užije obvod HC575, pro ostatní registry pak obvody HC574.
Poznámka: Předtím, než procesor začne pracovat s pamětí v jiném než nultém bloku, je třeba provést
správné nastavení příslušného stránkovacího registru.

Obrázek 35-6. Mapa paměti pro MMU21
CPU
64kB
+------+
| FFFF |
| C000 |
+------+
| BFFF |
| 8000 |
+------+
| 7FFF |
| 4000 |
+------+

194

page

PR3

255
192

PR2

191
128

PR1

127
64

ADDR
+--------+
| 3FFFFF |
| 300000 |
+--------+
| 2FFFFF |
| 200000 |
+--------+
| 1FFFFF |
| 0FFFFF |
+--------+

RAM 1MB

same RAM
R/O
Special devices
VRAM, ...

ABUS

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
| 3FFF |
| 0000 |
+------+

PR0

63 | 0FFFFF |
0 | 000000 |
+--------+

ROM, FLASH
1MB

35.4.4. MMU4M
MMU4M vznikla jako rozšíření MMU21. Základem je přidání pátého řídícího registru do MMU. V tomto jsou
další informace.

35.4.5. Chráněný mód Z80
Mikroprocesor Z80, nemá žádný chráněný mód. At’ již uživatelský program, nebo operační systém, můžou pracovat
s libovolnou součástí počítače bez omezení. O tom, jak zavést chráněný mód je tento článek.

Nejdříve se zmíním, k čemu je vlastně chráněný mód. Procesor který rozlišuje mezi chráněným módem a
uživatelským módem omezuje programy v uživatelském módu v možnosti manipulovat libovolně s celým počítačem. Tato možnost je vyhrazena jen pro programy běžící v chráněném módu, což je například jádro operačního
systému.
Není-li přímo v procesoru implementována logika chráněného módu, zůstává nám jediná možnost. Implementovat tuto logiku vně procesoru. Nemůžeme tak program v uživatelském módu omezit v instrukcích, ale můžeme
mu efektivně zamezit v manipulaci s připojeným hardware. To učiníme například blokováním I/O pokud není
procesor v chráněném módu.
Logika přepínání mezi chráněným a uživatelským módem je tedy vystavena kolem jednobitového registru
PMR (Processor Mode Register). Reší dvě základní otázky. Jak zajistit bezpečné přepnutí z uživatelského módu
do chráněného módu, a jak zajistit přepnutí z chráněného módu do uživatelského módu.
Protože do chráněného módu se přepínáme jen při volání služeb jádra, můžeme naši logiku napojit právě na
tato volání. Stačí nám jediné, detekovat že dochízí k volání jádra.
Přiřad’me volání jádra instrukci RST 30, a popišme si jak toto volání probíhá. Uživatelský program, který
chce použít službu jádra, provede nastavení parametrů volání. Jakým způsobem tak učiní nechme na později.
Po nastavení těchto parametrů provede instrukci RST 30. Tato instrukce způsobí uložení čítače instrukcí PC na
zásobník a přechod na adresu 0030h. Vykonání instrukce na adrese 0030h detekujeme jako provedení cyklu M1
s hodnotou 0030h na adresové sběrnici. Toto je přesně ten impulz, který použijeme k nastavení PMR registru na
hodnotu 1.
Na adrese 0030h se nachází počátek programu pro obsluhu volání jádra. Abychom zamezili uživatelskému
program v modifikaci tohoto prostoru, je v User Mode blokován zápis do paměti na těchto adresách.
* FIXME:TBD

Přechod z uživatelského módu do chráněného módu se uskuteční pomocí instrukce RST 30. Tato způsobí
vykonání kódu na adrese 0x0030. Elektronika detekuje vykonání instrukce na této adrese a změní stavp PMR na
chráněný mód. Pamet’ový prostor na adresách 0030 až 0037 je mapován na elektroniku chráněného módu. To
znamená že uživatelský program nemůže obsah těchto adres měnit. Program umístněný na těchto adresách musí
bezpěčně zajistit dokončení přechodu do bezpečného módu.

; Při načítání instrukce PUSH AF dojde dojde k přepnutí do chráněného
; Následující manipulace s registry v I/O prostoru tedy nebude blokována.
0030:
PUSH AF
; uschování akumulátoru a příznaků na uživatelský zásobník

195

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
; Nyní je třeba změnit mapování paměti a nastavit si stránku s jádrem
; operačního systému. Předpokládejme tedy že toto jádro je ve stránce
; 44 a má být mapováno do prostoru PR0 (0000h - 3FFFh).
0031:
LD A, 44
; Do stránkového registru pro stránku 0
0033:
OUT PR0
; uložíme číslo stránky s jádrem
; Skok na podprogram obsluhy bolání jádra.
0035: .. 00 06
JMP SUPER ;

; Obsluha přechodu do chráněného režimu
SUPER:
; víme že PR0 obsahoval hodnotu CU_PR0
; dokončíme mapování stránek OS
LD A, 81h
OUT PR1
LD A, 82h

0600: ED 73 nn nn

OUT PR2
LD A, 83h
OUT PR3
; uložíme si hodnotu SP do CU_SP
LD (CU_SP), SP
; uschování hodnot registrů

LD SP, CU_REGS
PUSH BC, DE, HL, IX, IY
EXX AF
PUSH AF
EXX
PUSH BC, DE, HL

Přepnutí z chráněného do uživatelského módu lze uskutečnit například přes I/O.
; Přepnutí z chráněného do uživatelského módu a návrat
; do uživatelského programu
... obnovení PR registrů mapování paměti
LD A, 1
OUT PMR

Jednou z funkcionalit kterou potřebujeme ještě vyřešit je obsluha přerušení. Protože uživatelský program může
pomocí instrukce DI zakázat přerušení, je jediným způsobem jak používate přerušení nemaskovatelné přerušení
NMI. To nás omezuje v možnostech obsluhy více přerušení, nebot’ je nutno programově zjišt’ovat zdroj přerušení.

35.4.6. Použití MCU jako periferie k Z80
*

Myšlenka použít jednočipový mikrořadič jako je 42, 41 či jiný je velmi lákavá. Daly by se takto realizovat
velmi inteligentní a sofistikované periferní obvody. Problémem ale je, jak propojit MCU se sběrnicí Z80. Vetšina
MCU není totiž vybavena rozhraním kterým by se na sběrnici mohla připojit. Takové rozhraní jsem našel pouze
u některých ovodů PIC firmy Microchip. Rozhraní se jmenuje PSP (Parallel Slave Port).

196

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
Pokud budu chtít realizovat periferii procesorem 42, bude to náročnější. Pro přenos směrem od Z80 do AVR,
tedy když se Z80 pokusí zapsat data do AVR, můžeme použít jednoduchý klopný obvod. Výstup tohoto obvodu
generuje signál WAIT. V normální situaci je výstup neaktivní, pokud je detekována operace zápisu na adresu
obsluhovanou AVR, klopný obvod se překlopí a procesor zustane v čekacím stavu. AVR má nyní čas prozkoumat
obsah adresní a datové sběrnice. Poté co zjistí potřebné informace, signálem na jednom pinu překlopí klopný
obvod a stav WAIT je ukončen.
Operaci čtení ještě nemám promyšlenu. Začíná ovšem stejně, obvody detekují čtení z AVR a Z80 je vnucen
stav WAIT. MCU připraví hodnotu pro datovou sběrnici, uvolní signál wait. MCU nyní musí počkat dostatečně
dlouho aby Z80 mohl hodnotu z datové sběrnice přečíst, ale ne déle.

35.5. Konstrukce počítačů s Z80
* Attributy: id="Z80.constructions"

Konkrétní konstrukce:
24
• V6Z80P+ [2011-03-12, £88 +S&H]
25
• ZX97 Main Page
26
• Mildred — Designed and constructed by Chris Pressey [2003-01-10]
• Coprolite Z-8027
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Z80 test28 — jednoduchá konstrukce
The absolute minimum Z80 CPU test circuit ever seen29
Rudi’s Z80 Computer30 — Z80, ROM, RAM, UART
Z80 mini System designed by M.Kimura31
V6Z80P32 — v ceně L85 (85 Liber)
Z80 Microcomputer33 —
Z80 Project Homepage34 — cosam.org
Hans Summers Z80 Computer35 —
ZX-Badaloc Reloaded36 — klon ZX-Spectrum implementovaný v Spartan-3E FPGA
Z80 SBC37 — zde nic není jen odkaz na knihu Build your Own Z80 Computer38
A Homebuilt Z-80 Computer39 —
Homebrew Z80 Computer40 —
—

•

Počítače schopné provozu CP/M
41
• CP/M on breadboard —
42
• The eZ80 Single-Board Computer — $250
43
• MIC80 — postaveno na EZ80
44
• Z80 SBC — rovněž jednoduchá konstrukce jednodeskového počítače
• —
•

N8VEM
45
• The N8VEM Home Brew Computer Project — konstrukce počítače ve stylu 70-tých let.
46
• N8VEM Single-board Computer
47
• The N8VEM eight-bit homebrew PC na Bit-Tech.Net
48
• Rolf Harrmann

197

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
•
•
•
•
•

ECB-Bus49
Eurocard (printed circuit board)50
The N8VEM Home Brew Computer Project51
—
—

Knihy:
52
• Build your own Z80 computer: design guidelines and application notes by Steve Ciarcia — kniha volně
ke čtění a stažení
•
•

Odkazy:
• Combining a Z80 and an ATmega644P to boot CP/M53 [2010-06-14]
• 88.4
•

Na konstrukci popsané v článku Combining a Z80 and an ATmega644P to boot CP/M54 je několik velmi zajímavých momentů.
•

nemá ROM pamět’. ATmega je zodpovědný za inicializaci RAM při startu počítače.

•

jeden klopný obvod obsluhující IORQ a generující WAIT umožňuje použití ATmega jako inteligentní
periferie

•

hodinový signál pro Z80 je generován z hodinového signálu ATmega dělením dvěma

•

ATmega nemůže kompletně obloužit celou sběrnici Z80. Proto jsou použity dva čipy MCP23S08

35.5.1. Amatérské kopie počítačů ZX-80 a ZX-81
* Attributy: id="ZX80-copy"

Odkazy:
• Počítače ZX80 a ZX81 Steva Sinclaira
• použitý procesor Z80
•
•
•
•

Grant’s Sinclair ZX8055
Martinův 8-bitový blog56 o ZX8057 a ZX-8158
K. Giannopoulos (SW3ORA)59 Sinclair ZX80/ZX8160 The homebrew computer any home brewer can
build!

•
•
•

2532 to 2732 and visa versa adaptor61
NOSTALCOMP ZX 80 replika62

•

Základem je práce Granta Searla, který mimo jiné pečlivě zrekonstruoval, z jemu dostupných ZX-80, podklady
pro výrobu PCB.

198

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80

Poznámky
1. http://www.z80.info/
2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Z80
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Zilog_Z80
4. http://www.zilog.com/
5. http://www.computerhistory.org/collections/accession/102658073
6. http://microcodeconsulting.com/z80/
7. http://duckduckgo.com/CP/M
8. http://www.commodore.ca/manuals/128_system_guide/sect-11.htm
9. http://en.wikipedia.org/wiki/Federico_Faggin
10. http://en.wikipedia.org/wiki/Masatoshi_Shima
11. http://www.ecstaticlyrics.com/electronics/z80/sarcasm/
12. http://k1.dyndns.org/www/little-bat.de/prog/zasm/
13. http://svn.revsoft.org/spasm/
14. http://www.revsoft.org/projects/z80-assembly-ide/
15. http://www.unix4fun.org/z80pack/
16. http://www.revsoft.org/projects/z80-assembly-ide/
17. http://code.google.com/p/wxwabbitemu/
18. http://www.revsoft.org/projects/z80-assembly-ide/
19. http://www.revsoft.org/projects/z80-assembly-ide/
20. http://www.viara.cn/en/j80.htm
21. http://www.dougbraun.com/uzi.html
22. http://uzix.sourceforge.net/
23. http://www.z80.info/z80test0.htm
24. http://www.retroleum.co.uk/v6z80p/
25. http://www.angelfire.com/ab6/rodneyknaap/zx97_e.html
26. http://catseye.tc/projects/mildred/
27. http://www.coprolite.com/z80.html
28. http://www.z80.info/gfx/z80test.gif
29. http://www.z80.info/z80test0.htm
30. http://www.knoerig.de/Einplatinencomputer_en.html
31. http://www.z80.info/z80core4.htm
32. http://www.retroleum.co.uk/electronics-articles/v6z80p/
33. http://blake-foster.com/project.php?p=16
34. http://www.cosam.org/projects/z80/
35. http://www.hanssummers.com/newz80.html
36. http://www.zxbada.bbk.org/badaloc_fpga/index.htm

199

Kapitola 35. Mikroprocesor Z80
37. http://retro.hansotten.nl/index.php?page=z80-sbc
38. http://z80.retro8bits.com/z80docs/BuildYourOwnZ80.pdf
39. http://cpuville.com/Z80.htm
40. http://digitarworld.uw.hu/z80.htm
41. http://home.micros.users.btopenworld.com/cpm/index.htm
42. http://www.ez80sbc.com/index.htm
43. http://www.shaels.net/index.php/mic80
44. http://tinymicros.com/wiki/Z80_SBC
45. http://n8vem-sbc.pbworks.com/
46. http://www.classiccmp.org/cini/n8vem.htm
47. http://www.bit-tech.net/news/2009/01/12/the-n8vem-eight-bit-homebrew-pc/1
48. http://www.hd64180-ecb.de/html/n8vem.html
49. http://de.wikipedia.org/wiki/ECB-Bus
50. http://en.wikipedia.org/wiki/Eurocard_(PCB)
51. http://n8vem-sbc.pbworks.com/
52. http://books.google.cz/books?id=mVQnFgWzX0AC
53. http://benryves.com/journal/3662496
54. http://benryves.com/journal/3662496
55. http://home.micros.users.btopenworld.com/zx80/zx80.html
56. http://www.8bity.cz/
57. http://www.8bity.cz/?cat=4
58. http://www.8bity.cz/?cat=16
59. http://www.microwave.gr/giannopk/
60. http://www.microwave.gr/giannopk/zxcomputer/index.htm
61. http://web.me.com/lord_philip/aamber_pegasus/Blog/Entries/2010/5/5_2532_to_2732_and_visa_versa_adaptor..html
62. http://www.nostalcomp.cz/zx80_rep.php

200

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
* Attributy: id="cdp1802"

Odkazy:
• ftp://ftp.comlab.ox.ac.uk/pub/Cards/txt/1802.txt
1
• "Membership Card" tests by Todd Decker
2
• Lee Hart’s 1802 "Membership Card"
• Micro-Elf Kits3
• elf-emulation.com/hardware4
• RCA 18025 na Wikipedii
• RCA COSMAC 18026 na The Antique Chip Collector’s Page
• A Short Course In Programming7 by Tom Pittman
• COSMAC CDP1802 Processor8
• Build a PERSONAL MICROCOMPUTER for $1009
•
•
•

Počítače s procesory 1802:
• RCA COSMAC VIP10
11
• COSMAC ELF
12
• 1802 World
13
• COMX 35
• the Cosmac 1802 handheld computer14
•
•
•
•

První mikroporcesor vyrobený CMOS technologií, alespoň co já vím. Tento mikroporcesor má, tak jako řada
stařších mikroprocesorů a počítačů, trochu zvláštní a na dnešní dobu neobvyklou konstrukci/strukturu. Jeho největší zvláštností je to že nemá pevně stanovený ukazatel na instrukce (program counter). Má 16 16-ti bitových
registrů z nich každý může být ukazatelem na instrukce. Dále tento procesor nemá zásobník a instrukce pro volání
a návrat z podprogramu.
Obrázek 36-1. CDP1802 COSMAC Microprocessor Instruction Set Summary
---------------------------------------------------------------|
|
|
|
|
RCA
|
|
|
|
1
88888
000
22222
|
|
11
8
8
0
0
2
2
|
|
1
8
8
0
0 0
2
|
|
1
88888
0 0 0
222
|
|
1
8
8
0 0
0
2
|
|
1
8
8
0
0
2
|
|
111
88888
000
2222222
|
|
|
|
CDP1802 COSMAC Microprocessor Instruction Set Summary
|
|
|
|
|
|
|

201

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
|
|
|
_________
_________
|
_|
\__/
|_
|
--> CLOCK |_|1
40|_| Vdd
|
____ _|
|_ ____
|
--> WAIT |_|2
39|_| XTAL -->
|
_____ _|
|_ ______
|
--> CLEAR |_|3
38|_| DMA IN <-|
_|
|_ _______
|
<-- Q |_|4
37|_| DMA OUT <-|
_|
|_ _________
|
<-- SC1 |_|5
36|_| INTERRUPT <-|
_|
|_ ___
|
<-- SC0 |_|6
35|_| MWR <-|
___ _|
|_
|
<-- MRD |_|7
34|_| TPA -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 7 |_|8
33|_| TPB -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 6 |_|9
32|_| MA7 -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 5 |_|10
1802
31|_| MA6 -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 4 |_|11
30|_| MA5 -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 3 |_|12
29|_| MA4 -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 2 |_|13
28|_| MA3 -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 1 |_|14
27|_| MA2 -->
|
_|
|_
|
<--> BUS 0 |_|15
26|_| MA1 -->
|
_|
|_
|
Vcc |_|16
25|_| MA0 -->
|
_|
|_ ___
|
<-- N2 |_|17
24|_| EF1 <-|
_|
|_ ___
|
<-- N1 |_|18
23|_| EF2 <-|
_|
|_ ___
|
<-- N0 |_|19
22|_| EF3 <-|
_|
|_ ___
|
Vss |_|20
21|_| EF4 <-|
|______________________|
|
|
|
|
|
|
|Written by
Jonathan Bowen
|
Programming Research Group
|
Oxford University Computing Laboratory
|
8-11 Keble Road
|
Oxford OX1 3QD
|
England
|

202

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
|
Tel +44-865-273840
|
|
|
|Created
August 1981
|
|Updated
April 1985
|
|Issue
1.3
Copyright (C) J.P.Bowen 1985|
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|Mnem. |Op|F|Description
|Notes
|
|------+--+-+----------------------------+---------------------|
|ADC
|74|*|Add with Carry
|{DF,D}=mx+D+DF
|
|ADCI i|7C|*|Add with Carry Immediate
|{DF,D}=mp+D+DF,p=p+1 |
|ADD
|F4|*|Add
|{DF,D}=mx+D
|
|ADI i|FC|*|Add Immediate
|{DF,D}=mp+D,p=p+1
|
|AND
|F2|*|Logical AND
|D={mx}&D
|
|ANI i|FA|*|Logical AND Immediate
|D={mp}&D,p=p+1
|
|B1
a|34|-|Branch if EF1
|If EF1=1 BR else NBR |
|B2
a|35|-|Branch if EF2
|If EF2=1 BR else NBR |
|B3
a|36|-|Branch if EF3
|If EF3=1 BR else NBR |
|B4
a|37|-|Branch if EF4
|If EF4=1 BR else NBR |
|BDF a|33|-|Branch if DF
|If DF=1 BR else NBR |
|BGE a|33|-|Branch if Greater or Equal |See BDF
|
|BL
a|38|-|Branch if Less
|See BNF BR else NBR |
|BM
a|38|-|Branch if Minus
|See BNF
|
|BN1 a|3C|-|Branch if Not EF1
|If EF1=0 BR else NBR |
|BN2 a|3D|-|Branch if Not EF2
|If EF2=0 BR else NBR |
|BN3 a|3E|-|Branch if Not EF3
|If EF3=0 BR else NBR |
|BN4 a|3F|-|Branch if Not EF4
|If EF4=0 BR else NBR |
|BNF a|38|-|Branch if Not DF
|If DF=0 BR else NBR |
|BNQ a|39|-|Branch if Not Q
|If Q=0 BR else NBR
|
|BNZ a|3A|-|Branch if D Not Zero
|If D=1 BR else NBR
|
|BPZ a|33|-|Branch if Positive or Zero |See BDF
|
|BQ
a|31|-|Branch if Q
|If Q=1 BR else NBR
|
|BR
a|30|-|Branch
|pl=mp
|
|BZ
a|32|-|Branch if D Zero
|If D=0 BR else NBR
|
|DEC r|2N|-|Decrement register N
|n=n-1
|
|DIS
|71|-|Disable
|{X,P}=mx,x=x+1,IE=0 |
|GHI r|9N|-|Get High register N
|D=nh
|
|GLO r|8N|-|Get Low register N
|D=nl
|
|IDL
|00|-|Idle (wait for DMA or int.) |Bus=m0
|
|INC r|1N|-|Increment register N
|n=n+1
|
|INP d|6N|-|Input (N=d+8=9-F)
|mx=Bus,D=Bus,Nlines=d|
|IRX
|60|-|Increment register X
|x=x+1
|
|LBDF a|C3|-|Long Branch if DF
|If DF=1 LBR else LNBR|
|LBNF a|C8|-|Long Branch if Not DF
|If DF=0 LBR else LNBR|
|LBNQ a|C9|-|Long Branch if Not Q
|If Q=0 LBR else LNBR |
|LBNZ a|CA|-|Long Branch if D Not Zero
|If D=1 LBR else LNBR |
|LBQ a|C1|-|Long Branch if Q
|If Q=1 LBR else LNBR |
|LBR a|C0|-|Long Branch
|p=mp
|
|LBZ a|C2|-|Long Branch if D Zero
|If D=0 LBR else LNBR |
|LDA r|4N|-|Load advance
|D=mn,n=n+1
|
|LDI i|F8|-|Load Immediate
|D=mp,p=p+1
|
|LDN r|0N|-|Load via N (except N=0)
|D=mn
|
|LDX
|F0|-|Load via X
|D=mx
|
|LDXA |72|-|Load via X and Advance
|D=mx,x=x+1
|
|LSDF |CF|-|Long Skip if DF
|If DF=1 LSKP else NOP|
|LSIE |CC|-|Long Skip if IE
|If IE=1 LSKP else NOP|
|LSKP |C8|-|Long Skip
|See NLBR
|

203

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
|LSNF |C7|-|Long Skip if Not DF
|If DF=0 LSKP else NOP|
|LSNQ |C5|-|Long Skip if Not Q
|If Q=0 LSKP else NOP |
|LSNZ |C6|-|Long Skip if D Not Zero
|If D=1 LSKP else NOP |
|LSQ
|CD|-|Long Skip if Q
|If Q=1 LSKP else NOP |
|LSZ
|CE|-|Long Skip if D Zero
|If D=0 LSKP else NOP |
|MARK |79|-|Push X,P to stack (T={X,P})|m2={X,P},X=P,r2=r2-1 |
|NBR
|38|-|No short Branch (see SKP)
|p=p+1
|
|NLBR a|C8|-|No Long Branch (see LSKP)
|p=p+2
|
|NOP
|C4|-|No Operation
|Continue
|
|OR
|F1|*|Logical OR
|D={mx}vD
|
|ORI i|F9|*|Logical OR Immediate
|D={mp}vD,p=p+1
|
|OUT d|6N|-|Output (N=d=1-7)
|Bus=mx,x=x+1,Nlines=d|
|PLO r|AN|-|Put Low register N
|nl=D
|
|PHI r|BN|-|Put High register N
|nh=D
|
|REQ
|7A|-|Reset Q
|Q=0
|
|RET
|70|-|Return
|{X,P}=mx,x=x+1,IE=1 |
|RSHL |7E|*|Ring Shift Left
|See SHLC
|
|RSHR |76|*|Ring Shift Right
|See SHRC
|
|SAV
|78|-|Save
|mx=T
|
|SDB
|75|*|Subtract D with Borrow
|{DF,D}=mx-D-DF
|
|SDBI i|7D|*|Subtract D with Borrow Imm. |{DF,D}=mp-D-DF,p=p+1 |
|SD
|F5|*|Subtract D
|{DF,D}=mx-D
|
|SDI i|FD|*|Subtract D Immediate
|{DF,D}=mp-D,p=p+1
|
|SEP r|DN|-|Set P
|P=N
|
|SEQ
|7B|-|Set Q
|Q=1
|
|SEX r|EN|-|Set X
|X=N
|
|SHL
|FE|*|Shift Left
|{DF,D}={DF,D,0}<|
|SHLC |7E|*|Shift Left with Carry
|{DF,D}={DF,D}<|
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|Mnem. |Op|F|Description
|Notes
|
|------+--+-+----------------------------+---------------------|
|SHR
|F6|*|Shift Right
|{D,DF}=->{0,D,DF}
|
|SHRC |76|*|Shift Right with Carry
|{D,DF}=->{D,DF}
|
|SKP
|38|-|Short Skip
|See NBR
|
|SMB
|77|*|Subtract Memory with Borrow |{DF,D}=D-mx-{~DF}
|
|SMBI i|7F|*|Subtract Mem with Borrow Imm|{DF,D}=D-mp-~DF,p=p+1|
|SM
|F7|*|Subtract Memory
|{DF,D}=D-mx
|
|SMI i|FF|*|Subtract Memory Immediate
|{DF,D}=D-mp,p=p+1
|
|STR r|5N|-|Store via N
|mn=D
|
|STXD |73|-|Store via X and Decrement
|mx=D,x=x-1
|
|XOR
|F3|*|Logical Exclusive OR
|D={mx}.D
|
|XRI i|FB|*|Logical Exclusive OR Imm.
|D={mp}.D,p=p+1
|
|
| |-|Interrupt action
|T={X,P},P=1,X=2,IE=0 |
|------+--+-+--------------------------------------------------|
|
|??| |8-bit hexadecimal opcode
|
|
|?N| |Opcode with register/device in low 4/3 bits
|
|
| |-|DF flag unaffected
|
|
| |*|DF flag affected
|
|-----------+--------------------------------------------------|
| mn
|Register addressing
|
| mx
|Register-indirect addressing
|
| mp
|Immediate addressing
|
| R( )
|Stack addressing (implied addressing)
|
|-----------+--------------------------------------------------|
|DFB n(,n) |Define Byte
|
|DFS n
|Define Storage block
|

204

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
|DFW n(,n) |Define Word
|
|-----------+--------------------------------------------------|
| D
|Data register (accumulator, 8-bit)
|
| DF
|Data Flag (ALU carry, 1-bit)
|
| I
|High-order instruction digit (4-bit)
|
| IE
|Interrupt Enable (1-bit)
|
| N
|Low-order instruction digit (4-bit)
|
| P
|Designates Program Counter register (4-bit)
|
| Q
|Output flip-flop (1-bit)
|
| R
|1 of 16 scratchpad Registers(16-bit)
|
| T
|Holds old {X,P} after interrupt (X high, 8-bit)
|
| X
|Designates Data Pointer register (4-bit)
|
|-----------+--------------------------------------------------|
| mn
|Memory byte addressed by R(N)
|
| mp
|Memory byte addressed by R(P)
|
| mx
|Memory byte addressed by R(X)
|
| m?
|Memory byte addressed by R(?)
|
| n
|Short form for R(N)
|
| nh
|High-order byte of R(N)
|
| nl
|Low-order byte of R(N)
|
| p
|Short form for R(P)
|
| pl
|Low-order byte of R(P)
|
| r?
|Short form for R(?)
|
| x
|Short form for R(X)
|
|-----------+--------------------------------------------------|
| R(N)
|Register specified by N
|
| R(P)
|Current program counter
|
| R(X)
|Current data pointer
|
| R(?)
|Specific register
|
|-----------+--------------------------------------------------|
| a
|Address expression
|
| d
|Device number (1-7)
|
| i
|Immediate expression
|
| n
|Expression
|
| r
|Register (hex digit or an R followed by hex digit)|
|-----------+--------------------------------------------------|
| +
|Arithmetic addition
|
| |Arithmetic subtraction
|
| *
|Arithmetic multiplication
|
| /
|Arithmetic division
|
| &
|Logical AND
|
| ~
|Logical NOT
|
| v
|Logical inclusive OR
|
| .
|Logical exclusive OR
|
| <|Rotate left
|
| ->
|Rotate right
|
| { }
|Combination of operands
|
| ?
|Hexadecimal digit (0-F)
|
| -->
|Input pin
|
| <-|Output pin
|
| <-->
|Input/output pin
|
----------------------------------------------------------------

205

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

36.1. Obvody rodiny CDP 1802
*

Odkazy:
15
• 1800-Series Chip Identification
•

Tabulka 36-1. Přehled obvodů rodiny CDP 1802

206

označení

popis

CDP1801CRD

"Microprocessor Register", registry a alu

CDP1801CUD

"Microprocessor Control", řízení (59 instrukcí)

CDP1802

mikroprocesor

CDP1804

mikroprocesor, 113 instrukcí, vylepšená verze
1802, ROM 2KB, RAM 64B

CDP1805

mikroprocesor, 123 instrukcí, rozšířená verze
1802, 64B RAM

CDP1806

mikroprocesor, varianta 1805, místo nožičky !ME
má GND.

CDP1821

RAM 1K*1

CDP1822

RAM 256*4

CDP1823

RAM 128*8

CDP1824

RAM 32*8

CDP1825

RAM 1K*4

CDP1831

ROM 512*8 (maskou programovaná)

CDP1832

ROM 512*8 (maskou programovaná)

CDP1833

ROM 1K*8 (maskou programovaná)

CDP1834

ROM 1K*8 (maskou programovaná)

CDP1835

ROM 2K*8 (maskou programovaná)

CDP18U42

UV EPROM 256*8

CDP1851

PIO (Programmable I/O)

CDP1852

Byte I/O - 8-bit I/O port

CDP1853

Decoder 1 z 8

CDP1854A

UART

CDP1855

MDU (Multiply/Divide Unit)

CDP1856

Buffer 4- bit

CDP1857

Buffer 4- bit

CDP1858

Latch/Decoder - 4-bit

CDP1859

Latch/Decoder - 4-bit

CDP1861

VDC (Video Display Controller) "Pixie"

CDP1862

Color Generator Circuit

CDP1863

Programmable Frequency Generator

CDP1864

VDC (PAL Video Display Controller)

CDP1866

Latch/Decoder - 4-bit

CDP1867

Latch/Decoder - 4-bit

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
označení

popis

CDP1868

Latch/Decoder - 4-bit

CDP1869

VIS (Video Interface System)

CDP1870

VIS (Video Interface System)

CDP1871A

Keyboard Encoder, ASCII/HEX

CDP1872

High-Speed Input Port - 8-bit

CDP1873

High-Speed Decder - 1 of 8

CDP1874

High-Speed Input Port - 8-bit

CDP1875

High-Speed Output Port

CDP1876

VIS (Video Interface System)

CDP1877

Programmable Interrupt Controller

CDP1878

Dual-Counter Timer

CDP1879

Real Time Clock

CDP6402

Industry Standard UART

CDP6551

UART with baud rate generator

36.1.1. CDP 1802
*

Obrázek 36-2. Vývody CDP 1802 v pouzdru DIL40

CLOCK
!WAIT
!CLEAR
Q
SC1
SC0
!MRD
BUS 7
BUS 6
BUS 5
BUS 4
BUS 3
BUS 2
BUS 1
BUS 0
Vcc
N2
N1
N0
Vss

+-----+ +-----+
-| 1 |__| 40 |-| 2
39 |-| 3
38 |-| 4
37 |-| 5
36 |-| 6
35 |-| 7
34 |-| 8
33 |-| 9
32 |-| 10
31 |-| 11
30 |-| 12
29 |-| 13
28 |-| 14
27 |-| 15
26 |-| 16
25 |-| 17
24 |-| 18
23 |-| 19
22 |-| 20
21 |+--------------+

Vdd
!XTAL
!DMA IN
!DMA OUT
!INTERRUPT
!MWR
TPA
TPB
MA7
MA6
MA5
MA4
MA3
MA2
MA1
MA0
!EF1
!EF2
!EF3
!EF4

TPA
Signál oznamující že na MA0-MA7 jsou bity 8-15 adresy
TPB
Signál oznamující že na MA0-MA7 jsou bity 0-7 adresy

207

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
!CLEAR
!WAIT
Nastavují procesor do jednoho ze čtyř módů.
!CLEAR

!WAIT

MODE

L

L

LOAD

L

H

RESET

H

L

PAUSE

H

H

RUNx

36.1.2. CDP 1804
*

Obvod obsahuje procesor CDP 1802, má stejné zapojení vývodů. Navíc obsahuje maskou programovatelnou
pamět’ ROM 2KB, pamět’ RAM 64B a čítač/časovač.
Obrázek 36-3.

CLOCK
!WAIT
!CLEAR
Q
SC1
SC0
!MRD
BUS 7
BUS 6
BUS 5
BUS 4
BUS 3
BUS 2
BUS 1
BUS 0
!EMS
N2
N1
N0
Vss

+-----+ +-----+
-| 1 |__| 40 |-| 2
39 |-| 3
38 |-| 4
37 |-| 5
36 |-| 6
35 |-| 7
34 |-| 8
33 |-| 9
32 |-| 10
31 |-| 11
30 |-| 12
29 |-| 13
28 |-| 14
27 |-| 15
26 |-| 16
25 |-| 17
24 |-| 18
23 |-| 19
22 |-| 20
21 |+--------------+

Vdd
!XTAL
!DMA IN
!DMA OUT
!INTERRUPT
!MWR
TPA
TPB
MA7
MA6
MA5
MA4
MA3
MA2
MA1
MA0
!EF1
!EF2
!EF3
!EF4

36.2. Instrukce CDP 1802 (1805)
Tabulka 36-2. Operační kódy instrukcí CDP1802 (1805) řazené podle operačního kódu

208

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
název mnemo
instrukce

popis

strojový kód
bin

octal dec hexa

ldn

LDN

0000
nnnn
000

0n

Load via N

bdf

BDF

0011
51
063
0011

33

Branch if DF

bge

BGE

0011
51
0011
063

33

Branch if Greater or Equal

bl

BL

0011
56
070
1000

38

Branch if Less

irx

IRX

0110
96
140
0000

60

Increment register X

adc

ADC

0111
74
164 116
0100

adci

ADCI i

0 1111
7c Add with Carry Immediate
370 248 ii
100i

nop

NOP

1100
c4
0100
304 196

No Operation

ldx

LDX

1111
f0
360 240
0000

Load via X

and

AND

1111
f2
0010
362 242

Logical And

add

ADD

1111
f4
0100
364 244

Add

ani

ANI

1 1111
fa Logical And Immediate
010i
764 500 ii

adi

ADI i

1 1111
fc Add Immediate
100i
770 504 ii

0

Add with Carry

209

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

ADC
Jméno
ADC — Add with Carry

Přehled
ADC

Popis
{DF,D} ←− mx+D+DF

Odkazy
Související instrukce: cdp1802.isa.add;, ADCI, cdp1802.isa.adi;.
•
•

ADCI
Jméno
ADCI — Add with Carry Immediate

Přehled
ADCI

Popis
{DF,D} ←− mx+D+DF, p=p+1

210

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

Odkazy
Související instrukce: ADC, cdp1802.isa.add;, cdp1802.isa.adi;.
•
•

ADD
Jméno
ADD — Add

Přehled
ADD

Popis
{DF,D} ←− mx+D

Odkazy
Související instrukce: ADC, ADCI, cdp1802.isa.adi;.
•
•

ADI
Jméno
ADI — Add Immediate

211

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

Přehled
ADI i

Popis
{DF,D} ←− mx+D, p=p+1

Odkazy
Související instrukce: ADC, ADCI, ADD.
•
•

AND
Jméno
AND — Logical AND

Přehled
AND i

Popis
D ∧ Mem[Reg[X]] −→ D

Odkazy
Související instrukce: ADD.
•
•

212

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

ANI
Jméno
ANI — Logical AND Immediate

Přehled
ANI i

Popis
D ∧ Mem[Reg[P]] −→ D, Rp=Rp+1

Odkazy
Související instrukce: ADI, AND.
•
•

BDF
Jméno
BDF, BGE — Branch if DF

Přehled
BDF
BGE

Popis
If DF=1 then branch;

213

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

Odkazy
Související instrukce: LDX.
•
•

BL
Jméno
BL — Branch if Less

Přehled
BL

Popis
If ... then branch;

Odkazy
Související instrukce: BDF, BGE.
•
•

IRX
Jméno
IRX — Increment register X

214

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

Přehled
IRX

Popis

Odkazy
Související instrukce: LDX.
•
•

LDN
Jméno
LDN — Load via N

Přehled
LDN

Popis
M[Rn] −→ D; for n not 0

Odkazy
Související instrukce: LDX.
•
•

215

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

LDX
Jméno
LDX — Load via X

Přehled
LDX

Popis

Odkazy
Související instrukce: IRX.
•
•

NOP
Jméno
NOP — No Operation

Přehled
NOP

Popis

216

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)

Odkazy
Související instrukce: IRX.
•
•

36.3. Vývojová prostředí
*

Odkazy:
• Překladač jazyka C16
•

36.4. Konstrukce
*

Odkazy:
• Elf Clone17 — Emulátor 1802 a 1861 realizovaný procesory PIC
•

Poznámky
1. http://www.retrotechnology.com/memship/mem_decker.html
2. http://www.retrotechnology.com/memship/memship.html
3. http://www.elf-emulation.com/microelf.html
4. http://www.elf-emulation.com/hardware.html
5. http://en.wikipedia.org/wiki/CDP_1802
6. http://www.antiquetech.com/chips/RCA1802.htm
7. http://www.ittybittycomputers.com/IttyBitty/ShortCor.htm
8. http://www.tedrossin.0sites.net/Electronics/RCA/RCA.html
9. http://penguincentral.com/retrocomputing/ElfII/
10. http://oldcomputers.net/rca-cosmac-vip.html
11. http://www.cosmacelf.com/
12. http://ken.krother.com/1802/
13. http://www.old-computers.com/museum/computer.asp?st=1&c=110
14. http://ringcomps.co.uk/hhc/
15. http://www.decodesystems.com/cosmac/#chipset
16. http://www.tedrossin.0sites.net/Electronics/RCA/RCA.html#Compiler

217

Kapitola 36. RCA CDP1802 (1805)
17. http://www.tedrossin.0sites.net/Electronics/RCA/RCA.html#ElfClone

218

Kapitola 37. Motorola 6809
Odkazy:
• Motorola 68091 From Wikipedia. (22)
• 6809E 8-bit microprocessor3 — vývody a základní specifikace
•
•
•

Tento procesor je následníkem modelu 6800. Je to jeden z nejlépe navržených osmibitových mikroprocesorů
vůbec. Oproti ostatním se liší zejména v možností psát kód nezávislý na absolutních adresách.

37.1. Registry
Obrázek 37-1. Registry MC6809
15
0
+-----------------------+-----------------------+
|
X -- Index Register
|
+-----------------------+-----------------------+
|
Y -- Index Register
|
+-----------------------+-----------------------+
|
U -- User Stack Pointer
|
+-----------------------+-----------------------+
|
S -- Hardware Stack Pointer
|
+-----------------------+-----------------------+
|
Program Counter
|
+-----------------------+-----------------------+
|
Accumulator A
|
Accumulator B
|
+-----------------------+-----------------------+
7
0
+-----------------------+
| Direct Page Register |
+-----------------------+
7
0
+-----------------------+
| E F H I N Z V C|
+-----------------------+
CC -- Condition Code Register

37.2. Programovací nástroje a prostředí
Odkazy:
• ciforth for 68094
•
•
•

Homebrew 6809 Computer: First Test5
Homebrew 6809 Computer: Hello World6

219

Kapitola 37. Motorola 6809
•

Homebrew 6809 Computer + Terminalscope: Monitor, Disassembler7

•

37.3. Konstrukce založené na 6809
Odkazy:
•

Ultimate 8-Bit Computer:
8
• ultim809
9
• Homebrew 6809 Computer: First Test — na YouTube
10
• Homebrew 6809 Computer: Hello World
11
• Homebrew 6809 Computer (work in progress) — obrázky na flickr.com
•

•

Ultime

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/index.html?curid=20326
2. http://en.wikipedia.org/wiki/6809
3. http://www.msarnoff.org/chipdb/6809E
4. http://home.hccnet.nl/a.w.m.van.der.horst/m6809forth.html
5. http://www.youtube.com/watch?v=IXu8P2qGoj8
6. http://www.youtube.com/watch?v=4bU1iyKxkCI
7. http://www.youtube.com/watch?v=BP7sjnVzTqw
8. http://www.msarnoff.org/projects/6809/
9. http://www.youtube.com/watch?v=IXu8P2qGoj8
10. http://www.youtube.com/watch?v=4bU1iyKxkCI
11. http://www.flickr.com/photos/74hc595/sets/72157623669618653/

220

Kapitola 38. 6502
Odkazy:
• An expandable 6502 SBC1
• Visual Transistor-level Simulation of the 6502 CPU2 and other chips!
•
•

Poznámky
1. http://members.lycos.co.uk/leeedavison/6502/sbc/index.html
2. http://www.visual6502.org/welcome.html

221

Kapitola 39. SC/MP
Odkazy:
•
•
•

SC/MP revisited1 A SC/MP micro-computer with NIBL Tiny-BASIC
ISP-8A/600 single-chip 8-bit n-channel Microprocessor (SC/MP 2)2

Poznámky
1. http://www.dos4ever.com/SCMP/SCMP.html
2. http://uk.randominter.net/mymk14.co.uk/paulRobson/scmp.htm

222

Kapitola 40. MIPS32
Architektura MIPS patří mezi původní staré RISC architektury.

40.1. Registry
Instrukce procesoru umožňují pracovat s 32 obecnými registry, každý 32 bitů veliký. Tyto registry jsou označovány čísly jako $0, $1, . . . $31. Některé z těchto registrů mají speciální význam a použití ostatní vymezují
konvence.
$0
Tento registr obsahuje na pevno hodnotu nula. Při čtení vždy přečteme nulu a zápis do tohoto registru
je ignorován.
$31
Link registr. Do tohoto registru ukládá instrukce jal návratovou adresu.
Čítač instrukcí, není registr. Protože architektura MIPS používá proudové zpracování instrukcí, není rozumné
uvažovat v termínech jako je čítač instrukcí.
Tabulka 40-1. Konvence pojmenování a použití registrů
číslo registru

jméno

použití

0

zero

konstanta 0

1

at

(assembly temporary) dočasný
registr

2-3

v0, v1

value hodnoty vracené
podprogramem, výsledky

4-7

a0-a3

arguments parametry
podprogramu, argumenty

8-15

t0-t7

dočasné hodnoty, k volnému
užití podprogramem

24,25

t8, t9

dočasné hodnoty, k volnému
užití podprogramem

16-23

s0-s7

26,27

k0, k1

reservováno pro užití obsluhou
přerušení

28

gp

Global pointer

29

sp

Stack pointer

30

s8/fp

31

ra

Return address

223

Kapitola 41. PIC
*

Odkazy:
1
• David Tait’s PIC Archive
2
• PICLIST.COM
3
• CHEAPIC
• PikLab4 — IDE for PIC microcontrollers
• Intro to Programming PIC Microcontrollers in Linux5
• Pic Cross Development Support Tools6
• Eric’s PIC Page7
• PICPROJECTS8 for 12F & 16F PIC Microcontrollers
•
•

41.1. Programátory pro PIC
Odkazy:
• ZPL: a Zero Pin Loader for the PICmicro 18F family9
• PikDev Hardware10
• HOODMICRO11 ($1.95 za PCB, $60 komplet)
• Byron Jeff’s Trivial HVP Programmer12 — na paralelní port
• Open Programmer v0.7.x13
•

41.1.1.
*

Odkazy:
• UsbPicProg.org14
• usbpicprog: Simple USB PIC programmer15
•

41.2. Nástroje a prostředí pro vývoj programů
*

Odkazy:
• How-to: Program PICs using Linux16 na HACK A DAY [2010-11-03]
•

41.2.1. Forth
Odkazy:
• FLASHFORTH for the PIC18F and the dsPIC30F17
•

224

Kapitola 41. PIC

41.3. Konstrukce s PICy
To be done:
•

DL4YHF’s Audio-Utilities: A/D converter for the serial port18

•

41.3.1. Čítač / měřič kmitočtu
Odkazy:
19
• 2.5 GHz Frequency counter
20
• Frequency counter with a PIC and minimum hardware by Wolfgang "Wolf" Büscher, DL4YHF
21
• The Weeder Frequency Counter PIC 16F84 port by Peter Cousens
• Universal frequency meter22
• PIC frequency meters/digital scales23
•

PIC
PIC http://www.foxdelta.com/products/fc1.htm

41.4. Řešení různých problémů
Odkazy:
•

PIC - RAM Extension with 32k/64k SRAM24

Poznámky
1. http://www.piclist.com/techref/microchip/davidtait/index.html
2. http://www.piclist.com/techref/piclist/index.htm
3. http://www.piclist.com/techref/piclist/cheapic/index.htm
4. http://piklab.sourceforge.net/
5. http://www.micahcarrick.com/pic-programming-linux.html
6. http://www.cs.uiowa.edu/~jones/cross/pic/
7. http://www.brouhaha.com/~eric/pic/
8. http://picprojects.org.uk/
9. http://www.circuitcellar.com/flash2002/Honorable/M285-abstract.htm
10. http://pikdev.free.fr/hardware.html
11. http://www.k9spud.com/hoodmicro/
12. http://www.finitesite.com/d3jsys/proghvp.html
13. http://openprog.altervista.org/

225

Kapitola 41. PIC
14. http://usbpicprog.org/
15. http://sourceforge.net/projects/usbpicprog/
16. http://hackaday.com/2010/11/03/how-to-program-pics-using-linux/
17. http://flashforth.sourceforge.net/
18. http://freenet-homepage.de/dl4yhf/soundutl/serpicad.htm
19. http://hem.passagen.se/communication/frcpll.html
20. http://freenet-homepage.de/dl4yhf/freq_counter/freq_counter.html#cc_or_ca_display
21. http://www.piclist.com/techref/piclist/weedfreq.htm
22. http://www.qsl.net/yo5ofh/pic/freq_counter_1300mhz/vhf&uhf_universal_frequency_meter.htm
23. http://www.qsl.net/om3cph/counter/counter.html
24. http://www.captain.at/electronics/pic-ram/

226

Kapitola 42. AVR
Odkazy:
• ATMEL AVR® 8-Bit RISC1 — domovské stránky AVR na vebu firmy ATMEL
• AVR on Wikipedia2
• AVR Beginners NET (asm tutorial)3
4
• AVR freaks
5
• Programujeme jednočipy (Wikikniha)
Konstrukce:
• RGB lampička6
Vývojové nástroje a programátory:
• Linux Development Tools for Atmel AVR7
• UISP - AVR In-System Programmer8
• AVR Bootloader and Programmer9
• Download page10
• Programming the AVR microcontroller with GCC, libc 1.0.411
• AVR MCU programmer12 ultra low-cost programmer for AT90S1200, 2313, 2323, 2343, 4414 4434 8515
8535
• PonyProg serial device programmer13
• ispRE: Do-it-yourself AVRISP-compatible Programmer14
15
• Using AVR microcontrollers: Minimalist target boards
16
• Simple AVR Programmers
•

DAPA programátory na paralelní port
17
• Programator ISP
18
• DaPa == Direct AvR Parallel Access
19
• The Arduino Boot-Cloner
20
• Flashen für jedermann mit dem ISP-Programmieradapter
21
• Programátor na paralelní port
22
• Programming the AVR Microcontroller with GCC
23
• Atmel AVR pod Linuxom
24
• AVR STK Parallel Port Dongle Programmer
25
• Trio AVR ISP: tři zařízení zároveň
26
• AVR In-Circuit Programmer
27
• AVR Programming Adaptor using 74LS244
28
• Sample Electronics Programmer
•

DASA programátory na sériový port
29
• HOWTO get started with an AVR at minimal cost
30
• Getting Started With Avrs, Too much info!!
• Beginner’s Microcontroller Programming-III: (Further) Simplification of the LancOs’s SI Prog the
Serial Port Porgrammer31
•

Programátory na USB port
32
• USBAVR-ISP
33
• USBtiny

227

Kapitola 42. AVR

•
•
•
•

ISP Header - 6 way IDC - Atmel SPI pin-out34
AVR ISP programmer Adapter KIT 10 to 6 pin35
The I106 is an ISP converter for AVR ISP programmer36
STK to breadboard adapter37

Procesory AVR se dělí do několika základních rodin, pokusil jsem se je seřadit v tabulce. Rodina ATtiny
zahrnuje nejmenší obvody. Zde se nacházejí i obvody s 8 vývody. Jsou určeny pro jednoduché aplikace kde není
potřeba k MCU připojovat více obvodů.
Další rodinou je nejrozšířenější rodina ATmega. Zde jsou běžné obvody s bohatým periferním vybavením a
dostatkem paměti programu i pro náročnější aplikace.
Další dvě rodiny jsou specializované, rodině XMEGA má větší pamět’ programu a poslední rodina zvláštních
procesorů zahrnuje procesory s programovatelným logickým polem na jednom čipu.
Tabulka 42-1.
rodina

pamět’
programu

instrukční sada vývody

periferie

tiny

1-8KB

základní

8-32

omezené

mega

4-256KB

rozšířená

28-100

rozšířené

XMEGA

16-384KB

rozšířená

44-100

rozšířené

zvláštní
Následující tabulka obsahuje vybrané parametry vybraných procesorů. Není rozhodně v žádném směru úplnná.
Tabulka 42-2. Přehled vybraných obvodů řady AVR ATtiny
typ

IO
Fla.

4

Vcc [V]

pamět’

4 512B

RAM
32

0-4 MHz @ 1.8-5.5V
SOT-23
0-8 MHz @ 2.7-5.5V
0-12 MHz @ 4.5-5.5V
ADC

1024B

10
11L

ADC
6 1KB

2.7 - 5.5

0-2

4.0 - 5.5

0-6

1.8 - 5.5

0 - 1.2

12L

2.7 - 5.5

0-4

12

4.0 - 5.5

0-8

2.7 - 5.5

0 - 20

1.8 - 5.5

0 - 10

11
12V

13
13V

228

periferie

EEP.

5
9

f [MHz] pouzdro

6 1KB

6 1KB

32B

64B

64B

64B

PDIP8

zastaralý, nemá ISP

PDIP8

zastaralý

PDIP8

4-ch 10-bit A/D, WDT, Tim
with 2 PWM channels

Kapitola 42. AVR
typ

IO

Vcc [V]

pamět’
Fla.

RAM

6

22L

1KB

periferie

EEP.

13A
15L

f [MHz] pouzdro

-

64

6 2KB

128B

128B

24

12 2KB

128B

128B

44

4KB

256B

256B

84

8KB

512B

512B

25

6 2KB

128B

128B

45

4KB

256B

256B

85

8KB

512B

512B

26

16 2KB

128B

128B

28

16 2KB

261

16 2KB

128B

128B

461

4KB

256B

256B

861

8KB

512B

512B

18 2KB

128B

128B

4KB

256B

256B

1.8 - 5.5

0 - 20

2.7 - 5.5

1.6 int.

% + picoPower, 190µA při
1.8V a 1MHz
PDIP8

timer, 4ch 10bit ADC, WDT
zastaralý, nahrazen ATtiny2
zastaralý

2323
2343

2313A

4313

PDIP14

2 timers, 8 ADC, WDT, US

PDIP8

2 timers, 4 ADC, WDT, US
24/44/84 v PDIP8

2.7 - 5.5

0 - 16

2.7 - 5.5

0 - 16

zastaralý

1.8 - 5.5

0-4

zastaralý

2.7 - 5.5

0 - 16

PDIP20

2 timers +3PWM, 11 ADC
10bit, WDT, USI

1.8 - 5.5

0 - 20

PDIP20,
SOIC20,
MLF/VQFN20

8-bit Timer/Counter, 16-bit
Timer/Counter, 4*PWM,
Analog Comparator, WDT,
USI, Full Duplex USART

Zjednodušený přehled ATtiny:
• ATtiny 24/44/84 — obvody s 12 GPIO. Pouzdro s 14 vývody (SOIC a PDIP). Periferie: T0 8-bit čítač s 2
PWM, T1 16-bit čítač s 2 PWM, 10-bit ADC, WDT, USI, dW, ISP via SPI
• ATtiny 25/45/85 — obvody s 6 GPIO. Nejmenší pouzdro s 8-mi vývody. Periferie: T0 8-bit čítač/časovač
s 2 PWM, T1 HS 8-bit čítač, USI, 10-bit ADC, WDC, dW, ISP via SPI
• ATtiny 261/461/861 — obvody s 16 GPIO. Pouzdro s 20 vývody (SOIC). Periferie: T0 8/16-bit čítač/časovač, T1 HS 8/10-bit čítač s PWM, USI, 10-bit ADC, WDC, dW, ISP via SPI
Tabulka 42-3. Přehled vybraných obvodů řady AVR ATmega

229

Kapitola 42. AVR
typ

IO

pamět’

napájení
[V]

takt
[MHz]

pouzdro

periferie

2.7 - 5.5

0 - 20

PDIP28S

2*8bit Tim/C,
1*16bit Tim/C,
6*PWM, 6-8 10bit
ADC, USART, SPI,
TWI, WDT

1.8 - 5.5

0 - 20

PDIP40W, 2* 8-bit counters,
TQFP44, 16-bit counter, RTC,
VQFN/QFN/MLF6*PWM, 8*10-bit
44,
ADC, I2C, 2*USART,
DRQFN- SPI, WDT
44,
VFBGA49

0-16

PDIP28S,
TQFP-32,
QFN/MLF32

Flash

RAM

EEPROM

4K

512

256

88P

8K

1K

512

168P

16K

1K

512

328P

32K

2K

1K

164P/PA 32

16K

1K

512B

324P/PA

32K

2K

1K

644P/PA

64K

4K

2K

1284(P)

128K

16K

4K

48P

23

8A

23

8KB

1KB

512B

2.7 - 5.5

16

32

16KB

1KB

512B

4.5 - 5.5 V 0 - 16

16L

2.7 - 5.5

0-8

2.7 - 5.5

0 - 16

32

4.5 - 5.5

0 - 16

32L

2.7 - 5.5

0 - 16

4.5 - 5.5

0 - 16

2.7 - 5.5

0 - 16

1.8 - 5.5

0-8

2.7 - 5.5

0 - 16

32A

64

32

53

32KB

64KB

2KB

4KB

1KB

2KB

64L

PDIP40W, zastaralý
TQFP-44,
MLF-44
PDIP-40,
TQFP-44,
QFN/MLF- zastaralý
44

TQFP-64, zastaralý
QFN/MLF64

128
162V
162

230

35

16KB

1KB

512B

PDIP40W, XMEM, 2*8bit
TQFP-44, Timer/counter,
MLF-44
2*16bit
Timer/Counter

Kapitola 42. AVR
Zjednodušený přehled ATmega:
• ATmega8/16/32/64/128
• ATmega — obvody s x GPIO. Pouzdro s x vývody (SOIC). Periferie:
• ATmega — obvody s x GPIO. Pouzdro s x vývody (SOIC). Periferie:
• ATmega — obvody s x GPIO. Pouzdro s x vývody (SOIC). Periferie:
Tabulka 42-4. Obvody s USB rozhraním
typ

Flash

RAM

EEPROM

GPIO

pouzdra

AT90USB82

8KB

512B

512B

22

TQFP32,
VQFN32

AT90USB162

16KB

512B

512B

22

TQFP32,
VQFN32

ATmega16U4

16KB

2.5KB

1KB

26

TQFP44,
VQFN44

ATmega32U4

32KB

2.5KB

1KB

26

TQFP44,
VQFN44

AT90USB646

64KB

4KB

2KB

48

TQFP64,
VQFN64

AT90USB647

64KB

4KB

2KB

48

TQFP64,
VQFN64

AT90USB1286 128KB

8KB

4KB

48

VQFN64

AT90USB1287 128KB

8KB

4KB

48

TQFP64,
VQFN64

Překladače a assemblery
•

avra

•

gcc-avr

•

simulavr

Nástroje pro ladění programů
•

AVaRICE38

42.1. Integrované periferie a části procesoru
Procesory obsahují řadu intergrovaných jednotek pro různé účely. Je třeba připomentout že ne keždý obvod má
všechny periferie a ikdyž mají periferie v obvodu stejné označení, jako například Timer/Counter0, mohou různé
procesory obsahovat odlišné implementace časovače s odlišnou funkčností. Pokusím se zde popsat některé obvody
i s ukázkami jejich použití a rovněž upozornit na to v kterých procesorech se vyskytují.
Odkazy:
39
• Atmega8 Timers
•

231

Kapitola 42. AVR

42.1.1. Jádro procesoru
42.1.1.1. SREG — Status Register
*

Tabulka 42-5. SREG — The AVR Status Register
Bit

7

6

5

4

3

2

1

0

I

T

H

S

V

N

Z

C

Read/WriteR/W

R/W

R/W

R/W

R/W

R/W

R/W

R/W

Initial
Value

0

0

0

0

0

0

0

0

SREG

Obrázek 42-1. SREG — The AVR Status Register
bit

Read/Write
Initial Value

7
6
5
4
3
2
1
0
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
|
I
|
T
|
H
|
S
|
V
|
N
|
Z
|
C
|
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
0
0
0
0
0
0
0
0

Bit 7 — I: Global Interrupt Enable
Global Interrupt Enable bit musí být nastaven aby byla povolena přerušení. Povolení jednotlivých
přerušení se nastavuje v odpovídajících registrech periferního zařízení. Tento bit řídí/povoluje přerušení
jako celek. Bit I je smazán
Bit 6 — T: Bit Copy Storage

Bit 5 – H: Half Carry Flag

42.1.2. Timer/Counter0 with PWM — čítač a časovač číslo 0 s PWM
Odkazy:
•

AVR Timers - An Introduction40

•

Timers in Compare Mode - Part I41

•

Timers in Compare Mode - Part II42

•

232

Kapitola 42. AVR
TCNT0

OCR0A

OCR0B

TIFR0

TIMSK0

TCCR0A
Timer/Counter Control Register A
Tabulka 42-6. Timer/Counter Control Register A - TCCR0A
bit

7

6

5

4

3

COM0A1 COM0A0 COM0B1 COM0B0 —
Read/WriteR/W

R/W

R/W

R/W

R

2

1

0

—

WGM01 WGM00

R

R/W

R/W

TCCR0B

42.1.3. 8-bit Timer/Counter with Separate Prescaler and Compare
Mode
ATtiny48/88
Vyskytuje se v obvodech:
•

ATtiny48/88

42.1.4. PWM
Odkazy:
•

AVR Learning - Pulse Width Modulation43

•
•

233

Kapitola 42. AVR

42.1.5. Analogově digitální převodník
Odkazy:
• Analog to Digital Conversion in AVR44
•

Vin[V] = (ADCH*256+ADCL) * Vref[V]/1024
Vin[V] = ADCH * Vref[V]/256
void init_adc(void) {
/* Měříme na portu ADC0, připravíme si jen ten. */
PORTC &= ~_BV(PC0); DDRC &= ~_BV(PC0);
/** Choose clock and start ADC */
ADCSRA |= _BV(ADEN) | _BV(ADPS2) | _BV(ADPS1) | _BV(ADPS0) | _BV(ADSC);
/* wait for the value */
loop_until_bit_is_clear(ADCSRA, ADSC);
}

voltage_t measure_voltage() {
voltage_t result;
/* ADC0/PC0 přepneme na vstupní, pro jistotu. */
PORTC &= ~_BV(PC0); DDRC &= ~_BV(PC0);
ADMUX = 0b11000000; /* 2.56V Rref, noADLAR, select ADC0 */
ADCSRA |= _BV(ADEN) | _BV(ADSC); /* Start Conversion */
loop_until_bit_is_clear(ADCSRA, ADSC);
result = (voltage_t) ADCL;
result |= (((voltage_t) ADCH) <<8);
ADCSRA &= ~_BV(ADEN); /* Turn of ADC */
return result;
}

42.2. Popis vybraných procesorů
•

ATtiny15
•

•
•
•

234

The ATtiny15 Processor45 on WEB-DOT-DEV

Kapitola 42. AVR
•

42.2.1. ATtiny4,5,9,10
Odkazy:
• Datasheet ATtiny4/5/9/10 Preliminary 46
•

Skupina procesorů v 6-ti vývodovém pouzdře pro povrchovou montáž SOT-23. Procesory mají jen omezenou
sadu 16-ti registrů R16 až R32. Mají 32B RAM a ukazatel zásobníku.
Obrázek 42-2. Zapojení vývodů pouzdra ATtiny4, ATtiny5, ATtiny9 a ATtiny10
SOT-23
.----+
(PCINT0/TPIDATA/OC0A/ADC0/AIN0) PB0-|1 6|-PB3 (!RESET/PCINT3/ADC3)
GND-|2 5|-Vcc
(PCINT1/TPICLK/CLKI/ICP0/OC0B/ADC1/AIN1) PB1-|3 4|-PB2 (T0/CLKO/PCINT2/INT0/ADC2)
+----+

42.2.2. ATtiny15
42.2.2.1. Generování přeřušení čítačem 1
;

42.2.3. ATtiny48/88
To be done:

42.2.4. ATtiny 24,44,84
Tabulka 42-7. Dostupnost ATtiny 24,44,84
typ

obchod/prodejce datum

cena

na skladě

ATtiny24-20PU

TME

2010-09-03

56.50 bez DPH

47

ATtiny24A-PU

TME

2010-09-03

50.20 bez DPH

17

42.2.5. ATtiny 25,45,85
Tabulka 42-8. Dostupnost ATtiny 25,45,85

235

Kapitola 42. AVR
typ

obchod/prodejce datum

cena

na skladě

ATtiny25-20PU

TME

2010-09-03

40.10 bez DPH

267

ATtiny25V-10PU

TME

2010-09-03

50.20 bez DPH

120

ATtiny45-20PU

TME

2010-09-03

46.40 bez DPH

396

42.2.6. ATtiny261/461/861
* Status: Preliminary

Základní vlastnosti obvodu
• Podle typu 2, 4 nebo 8KB FLASH paměti programu, ISP. Životnost minimálně 10,000 Write/Erase cyklů.
• Podle typu 128, 256 nebo 512B EEPROM paměti. Životnost minimálně 100,000 Write/Erase cyklů.
• Podle typu 128, 256 nebo 512B SRAM paměti.
• Pracovní napětí: 2.7 až 5.5V
•

Peripheral Features:
•

8/16-bit Timer/Counter with Prescaler

•

8/10-bit High Speed Timer/Counter with Separate Prescaler

•

Universal Serial Interface with Condition Detector

•

10-bit ADC
•

11 Single Ended Channels

•

16 Differential ADC Channel Pairs

•

15 Differential ADC Channel Pairs with Programmable Gain (1x, 8x, 20x, 32x)

•

Obrázek 42-3. Zapojení vývodů pouzdra ATtiny261/461/861

(MOSI/DI/SDA/!OC1A/PCINT8)
(MISO/DO/OC1A/PCINT9)
(SCK/USCK/SCL/!OC1B/PCINT10
(OC1B/PCINT11)

(ADC7/!OC1D/CLKI/XTAL1/PCINT12)
(ADC8/OC1D/CLKO/CTAL2/PCINT13)
(ADC9/INT0/T0/PCINT14)
(ADC10/!RESET/PCINT15)

Popis vývodů
VCC
Napájecí napětí.

236

PB0
PB1
PB2
PB3
VCC
GND
PB4
PB5
PB6
PB7

+----+--+----+
| 1 +--+ 20|
| 2
19|
| 3
18|
| 4
17|
| 5
16|
| 6
15|
| 7
14|
| 8
13|
| 9
12|
|10
11|
+------------+

PA0 (ADC0/DI/SDA/PCINT0)
PA1 (ADC1/DO/PCINT1)
PA2 (ADC2/INT1/USCK/SCL/PCINT2)
PA3 (AREF/PCINT3)
AGND
AVCC
PA4 (ADC3/ICP0/PCINT4)
PA5 (ADC4/AIN2/PCINT5)
PA6 (ADC5/AIN0/PCINT6)
PA7 (ADC6/AIN1/PCINT7)

Kapitola 42. AVR
GND
Zem, 0V.
AVCC
Napájecí napětí analogové části.
AGND
Zem analogové části obvodu.
Port A (PA0..PA7)
8-mi bitový obousměrný I/O port s vnitřnímu pull-up odpory (můžou být aktivovány pro každí pin
zvlášt’).
Port B (PB0..PB7)
8-mi bitový obousměrný I/O port s vnitřnímu pull-up odpory (můžou být aktivovány pro každí pin
zvlášt’).
!RESET
Nízké napětí (logická 0) na tomto vstupo resetuje procesor. Nízké napětí musí trvat dostatečně dlouho,
krátké pulzy nemusí provést reset obvodu.
Programovací hlava se zapojuje na vývody MOSI (PB0), MISO (PB1), SCK (PB2), !RESET (PB7) a GND
To be done:

42.2.7. ATtiny2313
Starší model, který se pořád vyrábí a vylepšuje. Původní varianty ATtiny2313 a ATtiny2313V byly nahrazeny
novou variantou ATtiny2313A. Rovněž přišel nový model ATtiny4313 který má dvojnásobné velikosti pamětí.
Obrázek 42-4. ATtiny2313A, ATtiny4313 v pouzdře PDIP20/SOIC20

(PCINT10/!RESET/dW)
(PCINT11/RXD)
(PCINT12/TXD)
(PCINT9/XTAL2)
(PCINT8/CLKI/XTAL1)
(PCINT13/CKOUT/XCK/INT0)
(PCINT14/INT1)
(PCIBT15/T0)
(PCINT16/OC0B/T1)

+-----+ +-----+
PA2-| 1
+--+
20|-Vcc
PD0-| 2
19|-PB7
PD1-| 3
18|-PB6
PA1-| 4
17|-PB5
PA0-| 5
16|-PB4
PD2-| 6
15|-PB3
PD3-| 7
14|-PB2
PD4-| 8
13|-PB1
PD5-| 9
12|-PB0
GND-|10
11|-PD6
+--------------+

(USCK/SCL/SCK/PCINT7)
(MISO/DO/PCINT6)
(MOSI/DI/SDA/PCINT5)
(OC1B/PCINT4)
(OC1A/PCINT3)
(OC0A/PCINT2)
(AIN1/PCINT1)
(AIN0/PCINT0)
(ICPI/PCINT17)

42.2.8. ATtiny43U
*

Tento obvod se od všech ostatních obvodů liší přítomností boost konvertoru. S jeho použitím může obvod
pracovat při napětí baterie 0.7V.

237

Kapitola 42. AVR
Tabulka 42-9. Dostupnost ATmega8
typ

obchod/prodejce datum

cena

na skladě

ATtiny43U-SU

TME

56.50 bez DPH

5

2010-09-12

42.2.9. ATmega162 (XMEM)
Tento procesor je jedním z těch, které mají rozhraní XMEM pro připojení vnější paměti RAM. Procesor je dostupný taktéž v pouzdře PDIP. Dá se s ním tedy jednoduše experimentovat na nepájivém poli.
Řadič dále obsahuje 2 jednotky USART, rozhraní SPI, 4 čítače/časovače, 6 PWM, 8 AD kanálů, rozhraní
XMEM.
Obvod nemá rozhraní I2C!
Tabulka 42-10. Vektory přerušení ATmega162
#

addr

source

Interrupt Definition

1

0x000

RESET

External Pin, Power-on
Reset, Brown-out
Reset, Watchdog Reset,
and JTAG AVR Reset

2

0x002

INT0

3

0x004

INT1

4

0x006

INT2

5

0x008

PCINT0

6

0x00A

PCINT1

26

0x032

EE_RDY

EEPROM Ready

27

0x034

ANA_COMP

Analog Comparator

28

0x036

SPM_RDY

Store Program Memory
Ready

Tabulka 42-11. Registry

0x15

238

PORTC PORTC7 PORTC6 PORTC5 PORTC4 PORTC3 PORTC2 PORTC1 PORTC0

Kapitola 42. AVR

0x18

PORTB PORTB7 PORTB6 PORTB5 PORTB4 PORTB3 PORTB2 PORTB1 PORTB0

Obrázek 42-5. ATmega162 v pouzdře PDIP40
+-----+ +-----+
(OC0/T0) PB0-| 1 |__| 40 |-Vcc
(OC2/T1) PB1-| 2
39 |-PA0
(RXD1/AIN0) PB2-| 3
38 |-PA1
(TXD1/AIN1) PB3-| 4
37 |-PA2
(!SS/OC3B) PB4-| 5
36 |-PA3
(MOSI) PB5-| 6
35 |-PA4
(MISO) PB6-| 7
34 |-PA5
(SCK) PB7-| 8
33 |-PA6
!RESET-| 9
32 |-PA7
(RXD0) PD0-| 10
31 |-PE0
(TXD0) PD1-| 11
30 |-PE1
(INT0/XCK1) PD2-| 12
29 |-PE2
(INT1/ICP3) PD3-| 13
28 |-PC7
(TOSC1/XCK0/OC3A) PD4-| 14
27 |-PC6
(OC1A/TOSC2) PD5-| 15
26 |-PC5
(!WR) PD6-| 16
25 |-PC4
(!RD) PD7-| 17
24 |-PC3
XTAL2-| 18
23 |-PC2
XTAL1-| 19
22 |-PC1
GND-| 20
21 |-PC0
+--------------+

(AD0/PCINT0)
(AD1/PCINT1)
(AD2/PCINT2)
(AD3/PCINT3)
(AD4/PCINT4)
(AD5/PCINT5)
(AD6/PCINT6)
(AD7/PCINT7)
(ICP1/INT2)
(ALE)
(OC1B)
(A15/TDI/PCINT15)
(A14/TDO/PCINT14)
(A13/TMS/PCINT13)
(A12/TCK/PCINT12
(A11/PCINT11)
(A10/PCINT10)
(A9/PCINT9)
(A8/PCINT8)

Tabulka 42-12. Dostupnost ATmega162
typ

obchod/prodejce datum

ATmega162-16PU TME

2010-09-03

cena

na skladě

169.00 bez DPH

0

42.2.9.1. Periferie
42.2.9.1.1. Timer/Counter 0
8-mi bitový čítač časovač.
Tabulka 42-13. Registry čítače/časovače 0 procesoru ATmega162

TCCR0

Timer/Counter Control Register

TCNT0

Timer/Counter Register

OCR0

Output Compare Register

TIMSK

Timer/Counter Interrupt Mask Register

239

Kapitola 42. AVR

TIFR

Timer/Counter Interrupt Flag Register
bit

TCCR0
Read/Write
Initial Value

7
6
5
4
3
2
1
0
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
| FOC0 | WGM00 | COM01 | COM00 | WGM01 | CS02 | CS01 | CS00 |
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
R/W
0
0
0
0
0
0
0
0

Tabulka 42-14.
CS02

CS01

CS00

popis

0

0

0

No clock source
(Timer/Counter
stopped)

0

0

1

clkI/O (No prescaling)

0

1

0

clkI/O/8

0

1

1

clkI/O/64

1

0

0

clkI/O/256

1

0

1

clkI/O/1024

1

1

0

External clock source
on T0 pin. Clock on
falling edge.

1

1

1

External clock source
on T0 pin. Clock on
rising edge.

42.2.9.1.2. Serial Peripheral Interface (SPI)
void SPI_MasterInit(void) {
/* Set MOSI and SCK output, all others input */
DDR_SPI = (1<<DD_MOSI) | (1<<DD_SCK);
/* Enable SPI, Master, set clock rate fck/16 */
SPCR = (1<<SPE) | (1<<MSTR) | (1<<SPR0);
}
void SPI_MasterTransmit(char cData) {
/* Start transmission */
SPDR = cData;
/* Wait for transmission complete */
while (!(SPSR & (1<<SPIF))) ;
}

240

Kapitola 42. AVR

42.2.10. ATmega8
Odkazy:
47
• ATmega8A na webu fy ATMEL
•
•

Co říká ATMEL o ATmega8A
8KB self-programming Flash Program Memory, 1KB SRAM, 512 Byte EEPROM, 6 or 8 Channel 10-bit A/D-converter.
Up to 16 MIPS throughput at 16 Mhz. 2.7 - 5.5 Volt operation.

Fakta:
• velikost paměti programu Flash : 8KiB
• velikost pameti EEPROM: 512 B
• velikost pametí RAM: 1024 Byte
• Maximální počet I/O vývodů: 23
• Maximální taktovací kmitočet: 16MHz
• Napájecí napětí v rozsahu 2.7 až 5.5 V
• Dodávaný v pouzdrech: MLF(VQFN)32, PDIP28, TQFP32
•

Obrázek 42-6. ATmega8 v pouzdře PDIP28

(RESET)
(RXD)
(TXT)
(INT0)
(INT1)
(XCK/T0)

(XTAL1/TOSC1)
(XTAL2/TOSC2)
(T1)
(AIN0)
(AIN1)
(ICP1)

+----+ +----+
PC6-| 1 +--+ 28|-PC5 (ADC5/SCL)
PD0-| 2
27|-PC4 (ADC4/SDA)
PD1-| 3
26|-PC3 (ADC3)
PD2-| 4
25|-PC2 (ADC2)
PD3-| 5
24|-PC1 (ADC1)
PD4-| 6
23|-PC0 (ADC0)
VCC-| 7
22|-GND (?AGND)
GND-| 8
21|-AREF
PB6-| 9
20|-AVCC
PB7-|10
19|-PB5 (SCK)
PD5-|11
18|-PB4 (MISO)
PD6-|12
17|-PB3 (MOSI/OC2)
PD7-|13
16|-PB2 (SS/OC1B)
PB0-|14
15|-PB1 (OC1A)
+------------+

Mám na stole ATmega8-16PU, ale na webu ATMELu se vyskytuje již jend datasheet k ATmega8A. Ve vlastním archu jsem ještě našel datasheet pro ATmega8, ATmega8L. Oba datasheety se liší počtem stran. Starší pro
ATmega8(L) má 308 stran a novější pro ATmega8A má 307 stran. Jediné rozdíly které jsem zatím objevil jsou v
napájecím napětí a maximálním kmitočtu.
Tabulka 42-15.
MCU

Oparating Voltages

Clock

ATmega8L

2.7 — 5.5 V

0 - 8 MHz

ATmega8

4.5 - 5.5 V

0 - 16 MHz

ATmega8A

2.7 - 5.5 V

0 - 16 MHz

241

Kapitola 42. AVR
Tabulka 42-16. Popis funkce vývodů portu B
název
alternativní funkce
číslo
PB7 XTAL2 (Chip Clock Oscillator pin 2), TOSC2 (Timer Oscillator pin 2)
PB6 XTAL1 /Chip Clocl Oscillator pin 1 or Externa clock input), TOSC1 (Timer Oscillator pin
1)
PB5 SCK (SPI Bus Master clock Input
PB4 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)
PB3 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input), OC2 (Timer/Counter2 Output Compare
Match Output)
PB2 !SS (SPI Bus master Slave select), OC1B (Timer/Counter1 Output Compare Match B
Output)
PB1 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare Match A Output)
PB0 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

Tabulka 42-17. Dostupnost ATmega8
typ

obchod/prodejce datum

cena

na skladě

ATmega8-16PU

TME

2010-09-03

125.00 bez DPH

6306

ATmega8A-PU

TME

2010-09-03

81.00 bez DPH

0

ATmega8L-8PU

TME

2010-09-03

99.90 bez DPH

2322

42.2.11. ATmega16/32/64
Tabulka 42-18. Dostupnost ATmega 16/32/64

242

typ

obchod/prodejce datum

cena

na skladě

ATmega16A-PU

TME

2010-09-12

99.90 bez DPH

231

ATmega32A16PU

TME

2010-09-12

112.00 bez DPH

2690

ATmega32A-PU

TME

2010-09-12

131.00 bez DPH

0

ATmega32L-8PU

TME

2010-09-12

175.00 bez DPH

443

Kapitola 42. AVR

42.2.12. ATmega 48,88,168,328
*

Tabulka 42-19. Některé parametry mikropočítačů ATmega48 až 328
MCU
Flash EEP- SRAM
ROM
ATmega48PA

4 KB

256
B

ATmega88PA

8 KB

512
B

512 1 KB
B

ATmega168PA

16 512 1 KB
KB
B

ATmega328P

32 1024 2 KB
KB
B

Obrázek 42-7. ATmega48,88,168,328 v pouzdře PDIP28

(PCINT14/RESET)
(PCINT16/RXD)
(PCINT17/TXT)
(PCINT18/INT0)
(PCINT19/OC2B/INT1)
(PCINT20/XCK/T0)

(PCINT6/XTAL1/TOSC1)
(PCINT7/XTAL2/TOSC2)
(PCINT21/OC0B/T1)
(PCINT22/OC0A/AIN0)
(PCINT23/AIN1)
(PCINT0/CLKO/ICP1)

+----+ +----+
PC6-| 1 +--+ 28|-PC5 (ADC5/SCL/PCINT13)
PD0-| 2
27|-PC4 (ADC4/SDA/PCINT12)
PD1-| 3
26|-PC3 (ADC3/PCINT11)
PD2-| 4
25|-PC2 (ADC2/PCINT10)
PD3-| 5
24|-PC1 (ADC1/PCINT9)
PD4-| 6
23|-PC0 (ADC0/PCINT8)
Vcc-| 7
22|-GND (?AGND)
GND-| 8
21|-AREF
PB6-| 9
20|-AVcc
PB7-|10
19|-PB5 (SCK/PCINT5)
PD5-|11
18|-PB4 (MISO/PCINT4)
PD6-|12
17|-PB3 (MOSI/OC2A/PCINT3)
PD7-|13
16|-PB2 (SS/OC1B/PCINT2)
PB0-|14
15|-PB1 (OC1A/PCINT1)
+------------+

Tabulka 42-20. I/O registry
adresa

číslo

název

Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

0x1E

R30

General Purpose Register R30

0x1F

R31

General Purpose Register R31

Bit 1

Bit 0

0x20

0x00

Reserved

0x21

0x01

Reserved

0x22

0x02

Reserved

0x23

0x03

PINB

PINB7 PINB6 PINB5 PINB4 PINB3 PINB2 PINB1 PINB0

0x24

0x04

DDRB

DDB7 DDB6 DDB5 DDB4 DDB3 DDB2 DDB1 DDB0

243

Kapitola 42. AVR
adresa

číslo

název

Bit 7

0x25

0x05

PORTB

PORTB7PORTB6PORTB5PORTB4PORTB3PORTB2PORTB1PORTB0

0x26

0x06

PINC

PINC6 PINC5 PINC4 PINC3 PINC2 PINC1 PINC0

0x27

0x07

DDRC

DDC6 DDC5 DDC4 DDC3 DDC2 DDC1 DDC0

0x28

0x08

PORTC

PORTC6PORTC5PORTC4PORTC3PORTC2PORTC1PORTC0

0x29

0x09

PIND

PIND7 PIND6 PIND5 PIND4 PIND3 PIND2 PIND1 PIND0

0x2A

0x0A

DDRD

DDD7 DDD6 DDD5 DDD4 DDD3 DDD2 DDD1 DDD0

0x2B

0x0B

PORTD

PORTD7PORTD6PORTD5PORTD4PORTD3PORTD2PORTD1PORTD0

0x2C

0x0C

Reserved

0x2D

0x0D

Reserved

0x2E

0x0E

Reserved

0x2F

0x0F

Reserved

0x30

0x10

Reserved

0x31

0x11

Reserved

0x32

0x12

Reserved

0x33

0x13

Reserved

0x34

0x14

Reserved

0x35

0x15

TIFR0

0x36

0x16

TIFR1

0x37

0x17

TIFR2

0x38

0x18

Reserved

0x39

0x19

Reserved

0x3A

0x1A

Reserved

0x3B

0x1B

PCIFR

0x3C

0x1C

EIFR

INTF1 INTF0

0x3D

0x1D

EIMSK

INT1

0x3E

0x1E

GPIOR0

General Purpose I/O Register 0

0x3F

0x1F

EECR

EEPM1 EEPM0 EERIE EEMPE EEPE

0x40

0x20

EEDR

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 1

Bit 0

OCF0B OCF0A TOV0
ICF1

OCF1B OCF1A TOV1
OCF2B OCF2A TOV2

PCIF2 PCIF1 PCIF0

INT0
EERE

EEPROM Data Register

* I/O
Registry
na
adresách
0x20-0xFF
jsou
podle
tabulky
Register
ATmega48A/48PA/88A/88PA/168A/168PA/328/328P 8271C-AVR-08/10 strana 532-535

244

Bit 2

Summary

z

dokumentu

Kapitola 42. AVR
Tabulka 42-21. Dostupnost ATmega 48/88/169/328 P
typ

obchod/prodejce datum

cena

na skladě

ATmega328P-PU

Farnell

2011-03-31

130.56, 83.63
(10ks)

1848

ATmega328P-AU

GME

2010-09-15

91.00 s DPH

0

ATmega168-20PU TME

2010-09-03

99.90 bez DPH

504

ATmega168P20PU

TME

2010-09-03

112.00 bez DPH

10

ATmega168PAPU

TME

2010-09-03

99.90 bez DPH

0

ATmega328P-PU

TME

2010-09-03

188.00 bez DPH

0

ATmega88-20PU

TME

2010-09-03

106.00 bez DPH

0

ATmega88PA-PU

TME

2010-09-03

87.30 bez DPH

110

ATmega48-20PU

TME

2010-09-03

62.80 bez DPH

294

42.2.12.1. 8-bit Čítač/Casovač2 s PWM a asynchronním fungováním
* 8-bit Timer/Counter2 with PWM and Asynchronous Operation
* Tuto část by bylo vhodné přesunout někam mezi popis hardwarových jendotek protože by měla být společná více procesorům.

Vlastnosti Timer2:
• Jednokanálový čítač (pochopit, vysvětlit)
• Čitač může být načten při shodě porovnání (Auto Reload)
• Glitch-free PWM
• 10-bitový předřadný dělič (Prescaler)
• Přetečení (Overflow) a shoda porovnání (Compare Match) mohou vyvolávat přerušení TOV2, OCF2A a
OCF2B
• Může používat externí 32kHz hodinkový krystal nezávislý na I/O hodinovém signálu
* Výše uvedené vlastnosit jsou jen přepisem z datasheetu.

Samotný čítač je 8-mi bitový a jeho aktuální hodnota je přístupná jako registr TCNT2. Tato hodnota je
porovnávána s hodnotami v registrech OCR2A a OCR2B. Okamžik kdy je hodnota čítače stejná jako hodnota v
porovnávacím registru generuje signál OC2A, OC2B který může být vyveden na výtupní pin mikrořadiče, použit
k tvorbě PWM, nebo vyvolat přerušení.
Vstupním signálem který čítač čítá může být signál T2 z nožičky mikrořadiče, nebo výstup předřadné deličky.
Správným nastavením zdroje děličky a dělicího poměru získáme vstupní signál o požadovaném kmitočtu.

Popis registrů
TCCR2A

245

Kapitola 42. AVR
Obrázek 42-8. TCCR2A — Timer/Counter Control register A

TCCR2A -- Timer/Counter Control Register A
(0xB0)
Read/Write

COM2A1

COM2A0

COM2B1

COM2B0

-

-

WGM21

7

6

5

4

3

2

1

0

R/W

R/W

R/W

R/W

R

R

R/W

R/W

7

6

5

4

3

2

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

7

6

5

4

3

2

1

0

Initial Value

•

Bity 7:6 — COM2A1:0: Compare Match Output A Mode.
Tyto bity ovládají chování Output Compare pinu (OC2A).
Tabulka 42-22. Compare Output Mode, non-PWM Mode
COM2A1
COM2A0
popis
0

0

normální funkce portu, OC0A odpojeno

0

1

změn OC2A při shodě srovnání Compare Match

1

0

smaž (Clear) OC2A při shodě srovnání

1

1

nastave (Set) OC2A při shodě srovnání

Tabulka 42-23. Compare Output Mode, Fast PWM Mode
COM2A1
COM2A0
popis
0

0

normální funkce portu, OC0A odpojeno

0

1

WGM22=0: normální funkce portu, OC0A odpojeno. WGM22=1:
změn (Toggle) OC2A při shodě srovnání Compare Match

1

0

smaž (Clear) OC2A při shodě srovnání

1

1

nastave (Set) OC2A při shodě srovnání

Tabulka 42-24. Compare Output Mode, Phase Correct PWM Mode
COM2A1
COM2A0
popis

•

0

0

normální funkce portu, OC2A odpojeno

0

1

WGM22=0: normální funkce portu, OC2A odpojeno. WGM22=1:
změn (Toggle) OC2A při shodě srovnání Compare Match

1

0

smaž (Clear) OC2A při shodě srovnání

1

1

nastave (Set) OC2A při shodě srovnání

Bity 5:4 — COM2B1:0: Compare Match Output B Mode
Stejné možnosti jako při nastavování COM2A1:0.

Následující tabulka popisuje jednotlívé mody čítače podle nastavení bitů WGM1 a WGM0 v registru
TCCR2A a bitu WGM2 v registru TCCR2B.

246

WGM20

Kapitola 42. AVR
Tabulka 42-25. Waveform Generation Mode Bit Description
módWGM2
WGM1
WGM0
operace

TOP

update
of
OCRx
at

TOV
Flag
Set on

0

0

0

0

Normal

0xFF

ihned

0xFF

1

0

0

1

PWM, Phase Correct

0xFF

TOP

0x00

2

0

1

0

CTC

OCRA

ihned

0xFF

Následují podrobnější popisy jednotlivých módů čítače.
Normal Mode
Nejjednodušší mód fungování (WGM22:0 = 0). V tomto módu se čítá jen nahoru (up, incrementing), a čítač není nikdy nulován. Při překročení maximální hodnoty 0xFF přirozeně
přejde na 0x00.
Clear Timer on Compare Match (CTC) Mode
V režimu vymazání čítače při shodě s OCR2A registrem (WGM22:0 = 2), určuje registr
OCR2A rozlišení čítače. V tomto módu je nastaven čítač na 0, dosáhne li TCNT2 hodnoty v
registru OCR2A. OCR2A tedy definuje horní hodnotu čítače. Hodnota čítače TCNT2 se tedy
pohhybuje v rozsahu od 0 do OCR2A v četně.
V tomto módu může být povoleno a generováno přerušení TOV1, ...

TCCR2B
Druhý ze dvojce registrů ovládajících chování čítače/časovače Timer2.
Obrázek 42-9. TCCR2B — Timer/Counter Control register B

TCCR2B -- Timer/Counter Control Register B
(0xB1)
Read/Write
Initial Value

FOC2A

FOC2B

-

-

WGM22

CS22

CS21

CS20

7

6

5

4

3

2

1

0

W

W

R

R

R

R/W

R/W

R/W

7

6

5

4

3

2

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

7

6

5

4

3

2

1

0

TCNT2

TCNT2

OCR2A

247

Kapitola 42. AVR
OCR2B

TIMSK2

TIFR2

ASSR

Obrázek 42-10. ASSR — Asynchronous Status Register

ASSR - Asynchronous Status Register
(0xB6)
Read/Write
Initial Value

-

EXCLK

AS2

7

6

5

TCN2UB OCR2AUB OCR2BUB TCR2AUB TCR2BUB
4

3

2

1

0

R

R/W

R

R

R

R

R

R

7

6

5

4

3

2

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

7

6

5

4

3

2

1

0

Bit 7 — rezervován pro budoucí použití
Tento bit má při čtení vždy hodnotu 0.
Bit 6 — EXCLK: Enable External Clock Input
Povolení externího hodinového signálu
Je-li tento bit nastaven na 1, je vybrán asynchronní externí hodinový signál. Tento signál musí
být přiveden na pin TOSC1 obvodu. Je-li tento bit nastaven na 0, pak je nastartován vnitřní
krystalový oscilátor 32kHz a tento je použit jako hodinový signál.

Varování
Vnitřní krystalový oscilátor 32kHz beží jen, je-li tento bit 0.
V obvodech ATmega328P je tento oscilátor velmi nepřesný.
Pokud chcete více, nahlédněte do poslední revize datasheetu.

Bit 5 — AS2: Asynchronous Timer/Counter2
Asynchroní čítač/časovač 2
Je-li tento bit 0, Čítač čítá z vnitřního signálu clkI/O. Je-li tento bit 1, čítač čítá z krystalového
oscilátoru připojeného na vývod TOSC1. Při změně hodnoty bitu AS2 může být poškozen
obsah registrů TCNT2, OCR2A, OCR2B, TCCR2A a TCCR2B.
AS2 bit vybírá, jestli je do desetibitové předděličky jako signál clkT2S pouštěn clkI/O
(AS2=0) nebo TOSC1 (AS2=1).
Bit 4 — TCN2UB: Timer/Counter2 Update Busy

248

Kapitola 42. AVR
Bit 3 — OCR2AUB: Output Compare Register2 Update Busy

Bit 2 — OCR2BUB: Output Compare Register2 Update Busy

Bit 1 — TCR2AUB: Timer/Counter Control Register 2 Update Busy

Bit 0 — TCR2BUB: Timer/Counter Control Register 2 Update Busy

GTCCR — General Timer/Counter Control Register

42.2.13. ATmega 164/324/644/1284 P/PA
Odkazy:
• Datasheet 8272A-AVR-01-1048 z ledna 2010
•
•
•

Tato skupina procesorů má velkou výbavu periferiemi a je k dispozici v 40 vývodovém pouzdře PDIP a taktéž
v 44 vývodových pouzdrech pro povrchovou montáž.
Fakta:
• Pouzdra: PDIP40, TQFP-44, VQFN/QFN/MLF-44, DRQFN-44, VFBGA-49
• Pracovní napětí od 1,8 do 5,5 V
• Maximální kmitočet se liší podle velikosti napájecího napětí.
0-4

1.8 - 5.5

0 - 10

2.7 - 5.5

0 - 20

4.5 - 5.5

•
•
•
•
•
•

Obrázek 42-11. ATmega 164/324/644/1284 P/PA v pouzdře PDIP40W
+-----+ +-----+
(PCINT8/XCK0/T0) PB0-| 1
+--+
40|-PA0 (ADC0/PCINT0)

249

Kapitola 42. AVR
(PCINT9/CLKO/T1) PB1-| 2
39|-PA1 (ADC1/PCINT1)
(PCINT10/INT2/AIN0) PB2-| 3
38|-PA2 (ADC2/PCINT2)
(PCINT11/OC0A/AIN1) PB3-| 4
37|-PA3 (ADC3/PCINT3)
(PCINT12/OC0B/!SS) PB4-| 5
36|-PA4 (ADC4/PCINT4)
(PCINT13/MOSI) PB5-| 6
35|-PA5 (ADC5/PCINT5)
(PCINT14/MISO) PB6-| 7
34|-PA6 (ADC6/PCINT6)
(PCINT15/SCK) PB7-| 8
33|-PA7 (ADC7/PCINT7)
!RESET-| 9
32|-AREF
Vcc-|10
31|-GND
GND-|11
30|-AVcc
XTAL2-|12
29|-PC7 (TOSC2/PCINT23)
XTAL1-|13
28|-PC6 (TOSC1/PCINT22)
(PCINT24/RXD0) PD0-|14
27|-PC5 (TDI/PCINT21)
(PCINT25/TXD0) PD1-|15
26|-PC4 (TDO/PCINT20)
(PCINT26/RXD1/INT0) PD2-|16
25|-PC3 (TMS/PCINT19)
(PCINT27/TXD1/INT1) PD3-|17
24|-PC2 (TCK/PCINT18)
(PCINT28/XCK1/OC1B) PD4-|18
23|-PC1 (SDA/PCINT17)
(PCINT29/OC1A) PD5-|19
22|-PC0 (SCL/PCINT16)
(PCINT30/OC2B/ICP) PD6-|20
21|-PD7 (OC2A/PCINT31)
+--------------+

Tabulka 42-26. Dostupnost ATmega 164/324/644/1284 P/PA
typ

obchod/prodejce

datum

cena

ATmega1284P-PU

Farnell

2010-11-15

225.17 bez DPH

ATmega644P-20PU

TME

2010-09-03

188.00 bez DPH

ATmega644PA-20PU

TME

2010-09-03

194.00 bez DPH

ATmega644P-20PU

TME

2010-02-10

154.09 bez DPH

ATmega644P-20AU

TME

2010-02-04

179.88 bez DPH

ATmega644-20AU

TME

2010-02-04

160.54 bez DPH

42.3. Programování AVR
* Attributy: id="avr.programming"

Odkazy:
• ISP Header - 6-way IDC - Atmel SPI pin-out49
50
• ISP Header - 10-way IDC - Atmel SPI pin-out
Když už máme program pro AVR napsán a přeložen, potřebujeme ho do toho malého brouka nahrát. A tady stojíme před otázkou jak. Bud’to si opatříme hotový programátor pro obvody AVR, nebo si jej postavíme. Konstrukcé
je celá řada. Já začnu těmi nejjednoduššími. Ale nejdříve si ukážeme jak vypadá ISP (In System Programming)
konektor.

250

Kapitola 42. AVR
Obrázek 42-12. Programovací konektory pro procesory AVR
PROG_MISO
PROG_SCK
PROG_RESET

1

2

3

4

5

6

PROG_VCC
PROG_MOSI
PROG_GND

PROG_MOSI
PROG_LED
PROG_RESET
PROG_SCK
PROG_MISO

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PROG_VCC
PROG_GND
PROG_GND
PROG_GND
PROG_GND

Bežně se objevují tři druhy konektorů, lišící se provedním a počtem pinů. První dva jsou IDC konektory (hřebínky) s dvěma řadami nožiček. Jeden má celkem 6 vývodů a druhý 10. Třetím konektorem je hřebínek s šesti
nožičkami v jedné řadě.
Programy:
51
• AVRDUDE
•

42.3.1. Jednoduchý programátor na paralelní port
Odkazy:
•

Atmel AVR ATmega16 / ATmega32 Programmer - Cheap Parallel Port Programmer52

•

Parallel Port Programmer53

•

Jednočipy pod Linuxem - I54

•

ATmega16/32 Programmer55 — od Kartik Mohta

•

AVR - ATmega8 #156

•

First contact with ATmega8 microcontroller - part 257

•

AVR 4: Arduino - nahrani bootloaderu58

•
•

Tento programátor patří mezi nejjednodušší které jsem viděl. Stačí nam jen konektor na paralelní port, několik
odporů a drátky. Je tak jednoduchý, že jsem se rozhodl začít s ním. Ano, paralelní porty, sériové porty a další standardní rozhraní postupně z notebooků mizí a protože můj hlavní počítač je jiš mnoho let notebook, neodzkouším
paralení programátor na něm. Ale nějaký starší počítač s paralelním portem doma mám, takže hurů na něj.
Popis zapojení
•

pin 1 (Strobe) paralelního konektoru připojíme přes odpor 1kΩ na pin SCK procesoru

•

pin 2 (D0) paralelního konektoru připojíme přes odpor 1kΩ na pin MOSI procesoru

•

pin 11 (Busy) paralelního konektoru připojíme přes odpor nebo bez něj na pin MISO procesoru

•

pin 16 (Init) paralelního konektoru připojíme na vývod RESET procesoru

•

pin 18 (GND) paralelního portu připojíme na GND procesoru.

•

piny 20 a 21 spojíme a připojíme na zem procesoru (GND).

•

Hodnoty odborů se v zapojeních která jsem našel liší. Sahají od zhruba 1kΩ až přímému propojení bez odporů.

251

Kapitola 42. AVR
Obrázek 42-13. ISP programátor pro AVR na paralelní port

R3

Vcc

10k

RESET
CONN1
R1

1k

1
14

SCK

/STROBE

2

/AUTOF

15

R2

DATA0

3

/ERROR

16

DATA1

1

1k
MOSI

4

/INIT

17

3
5

DATA2

5

/SLCTIN

18

ISP

DATA3

6

GND

19

DATA4

7

GND

20

DATA5

8

GND

21

DATA6

9

GND

22

DATA7

10

GND

23

/ACK

11

GND

24

BUSY

25

MISO

12

GND
PE

13

GND
SLCT

Paralel Port
GND

252

J1

Kapitola 42. AVR

42.3.2. Programátor na paralelní port s IO
Odkazy:
• LancOS PC paralel port programmer59
• AVR - ATmega8 #160
•

42.3.3. Jednoduchý programátor na sériový port
Odkazy:
•

3 Socket DASA/Serial AVR Programmer In A Box!61

•

Part III - Making Programmer and Target.62

•

DASA programátor OLIMEX63

•

AVR In-Circuit Serial Programmer64 konstrukce která mne zaujala svou miniaturizací bez použití SMD
součástek.

Po hledání na internetu, jsem se rozhodl založit svou konstrukci jednoduchého DASA programátoru pro AVR
MCU na schématu uvedeném v AVR In-Circuit Serial Programmer65 (původně OLIMEX66). Rovněž mne přímo
uchvátilo zabudování tohoto porgramátoru přímo do sériového konektoru. Rozhodl jsem se ale použít trochu odlišnou montáž. Plošný PCB chci instalovat nikoliv kolmo ale na ležato a zasunout jej mezi vývody DB9 konektoru.
Spodní stranu PCB s měděnými kontakty připájet k pěti vývodům 1 až 5 konektoru. Deska bude mít nepravidelný
tvar. Zatím nevím, jestli se mi takovou konstrukci podaří realizovat.

42.3.4. Programátory na USB port
Odkazy:
•

Software USB:
67
• USBasp - USB programmer for Atmel AVR controllers
68
• Building and installing USBASP-USB programmer of AVR microcontrollers
69
• One click project with USBasp programmer
•
•
•

•

S USB-Serial převodníkem, nebo hardwarovým řešením USB:
• AvrUsb500v2 -- an open source Atmel AVR Programmer, stk500 V2 compatible, with USB
interface70
71
• ISPProgrammingAnAVRopendous
•

Velmi zváštní programátor HUB ISP - Solving the USB-Only "Chicken or Egg" Problem72, je sestaven jen z
čtyřportového USB HUBu, obvodu 74HC00, čtyř odporů dvou kondenzátorů a dvou LED diod.
Z českých konstrukcí bych uvedl UsbProg73.

253

Kapitola 42. AVR
Diskuse74 na ABC Linuxu o programátorech AVR.
AVR Programátor USB75

42.3.5. avrdude
Instalace nové verze ze zdrojů. Zdrojové kódy nahrajeme do adresáře /usr/local/download.
# cd /usr/local/src
# tar xzvf ../download/avrdude-5.10.tar.gz
# cd avrdude-5.10

V rozbalených zdrojích si můžeme přečíst README, NEWS a INSTALL. Pak přistoupíme k překladu.
# ./configure
# make
# make install
make[1]: Entering directory ‘/usr/local/src/avrdude-5.10’
make[2]: Entering directory ‘/usr/local/src/avrdude-5.10’
test -z "/usr/local/bin" || /bin/mkdir -p "/usr/local/bin"
/usr/bin/install -c ’avrdude’ ’/usr/local/bin/avrdude’
Backing up avrdude.conf in /usr/local/etc
test -z "/usr/local/etc" || /bin/mkdir -p "/usr/local/etc"
/usr/bin/install -c -m 644 ’avrdude.conf’ ’/usr/local/etc/avrdude.conf’
test -z "/usr/local/share/man/man1" || /bin/mkdir -p "/usr/local/share/man/man1"
/usr/bin/install -c -m 644 ’./avrdude.1’ ’/usr/local/share/man/man1/avrdude.1’
make[2]: Leaving directory ‘/usr/local/src/avrdude-5.10’
make[1]: Leaving directory ‘/usr/local/src/avrdude-5.10’

42.4. Nástroje a prostředí pro vývoj programů
Odkazy:
• AVR a Linux76
• AvrMon - an interactive debugging aid77
• The AVR Assembler Site78
• Home of Toms Linux AVR Assembler79 — poslední verze 1.22 je z ledna 2005
• Beginners Programming in AVR Assembler80
Tutoriály o programování:
81
• A Brief Tutorial on Programming the AVR without Arduino
82
• AVR 8-bit Microcontrollers
• A simple project83
K dispozici je řada nástrojů. Já zde zmíním jen ty se kterými mám zkušenosti, nebo o kterých vím. V první
řadě jsou to assemblery. Považuji znalost assembleru za docela základní. Chci mít přehled o tom, co se vlastně na
úrovni strojového kódu v procesoru děje a assembler proto považuji za jeden ze základních prostředků.

254

Kapitola 42. AVR

42.4.1. Assembler
42.4.1.1. avra
Odkazy:
• avra84 on SourceForge
• AVRA85 — advanced macro assembler for Atmel AVR family
42.4.1.1.1. Překlad a instalace avra 1.2.3a
*

avra je kvalitní assember kompatibilní s AVRASM1. Je již trochu starší a chybí v něm definice novějších
procesorů. Ale i to je řešitelné. Pokud nepoužijeme direktivu .device musíme se sami ohlídat v používaných
prostředích, paměti, instrukcích. Dalším problémem jsou inc soubory s definicemi pro jednotlivé procesory. Tyto
jsou v novějších verzích vývojového prostředí pro AVR procesory pouze pro AVRASM2. V první chvíli jsem
přišel s jednoduchým řešením které prověří čas a složitější programy. Inc soubory jsem zbavil všech # direktiv.
Můžeme je například protlačit filtrem podle následující ukázky.
$ grep -v ^# orig/tn461def.inc >tn461def.inc

Jak jsem zmínil, avra ve verzi 1.2.3.1 nezná v direktivě .device novější procesory, jako je například výše
uvedený ATtiny461. Můžeme si pomoci několika způsoby. Můžeme odstranit direktivy .device pro procesory
s nimiž má avra problém. Můžeme požít podobné procesory. Například pro zmíněný ATtiny461 by připadal v
úvahu ATtiny45. Druhou možností je použít novější verzi avra. Já jsem pro vlastní potřebu zasáhl do zdrojových
kódů a v dobré víře dle svých nejlepších znalostí provedl úpravy. Tyto jsou k disopzici ke stažení například na
Download86
* FIXME: Doplnit url a dát do něj zdroje/patch.

Jak jsem říkal, čas ukáže, jak mnoho budu lámat avru než zkusím jiný nástroj.
Postup překladu avra ze zdrojů. Stáhneme si zdroje a umístníme do adresáře /usr/local/download nebo
jiného. Zdroje rozbalíme.
# cd /usr/local/src
# tar xjvf /usr/local/download/avra-1.2.3a-src.tar.bz2

Na mém systému, kde jsem překládal řadu programů mám všechny potřebné nastroje nainstlovány. Takže v
tuhle chvíli nevím které všechny to jsou. Určite to budou programy/balíčky jako autoconf, automake samozřejmě
gcc
# cd avra-1.2.3
# ./automake-compile

Tot’ vše. Tedy překladač máme a podáváme li se blíže do výpisu uvidíme že se nainstaloval jako
/usr/local/bin/avra.

42.4.1.1.2. Překlad a instalace avra 1.3.0
Stáhneme si z sourceforge verzi 1.3.0. Tu rozbalíme do adresáře. Projdeme rozbalené soubory a přepneme se do
adresáře src. Nakopírujeme si správný makefile a přeložíme.
$ cp makefiles/Makefile.linux Makefile
$ make
$ cp avra ~/bin/

255

Kapitola 42. AVR

42.4.1.2. gavrasm
Odkazy:
• gavrasm87
•
•

42.4.2. Ada
Odkazy:
• AVR-Ada88 na SOURCEFORGE.NET
• AdaCore89 The GNAT Pro Company

42.4.2.1. Poznámky k překladu překladače
Pro první pokus jsem použil build script podle Building and Installing an Ada Cross Compiler using the Build
Script90. Tento skript se například nachází v balíčku avr-ada-1.0.3.tar.bz2 na SourceForge.NET91. Balíček je
datovaný 2009-02-15 15:00. Skript se nachází v adresáři tools/builds/build-avr-ada-gcc-4.3.x.sh. Ten jsem si
zkopírovan do adresáře ~/work/ada-avr který jsem pro účel překladu vytvořil. V souboru jsem pak provedl pár
úprav viz následující diff.
$ diff -u build-avr-ada-gcc-4.3.x.sh.orig build-avr-ada-gcc-4.3.x.sh

--- build-avr-ada-gcc-4.3.x.sh.orig
2009-05-20 12:27:37.857108587 +0200
+++ build-avr-ada-gcc-4.3.x.sh 2009-05-28 14:13:42.269296012 +0200
@@ -67,7 +67,7 @@
OS=‘uname -s‘
if test $OS = "Linux" ; then
PREFIX="/opt/avr"
+
PREFIX="${HOME}/lib/avr"
else
PREFIX="/mingw/avr"
fi
@@ -82,7 +82,7 @@
VER_MPFR=2.4.0
VER_GMP=4.2.4
VER_LIBC=1.6.2
-VER_AVRADA=1.0.2
+VER_AVRADA=1.0.3
FILE_BINUTILS="binutils-$VER_BINUTILS"
FILE_GCC="gcc-$VER_GCC"

Při haváriiích překladu jsem podle chyby v deníku odhadl balíček který mi v systému chybí a doinstaloval.
Bohužel jsem si nepoznamenal které balíčky to byly. Z deníku /var/log/aptitude vyjímám jména balíčků které
jsem ten den instaloval a měly by s překladem souviset.
Přiinstalované balíčky
• gnat-4.3
• binutils-source
• flex
• autoconf

256

Kapitola 42. AVR
• bison
• libmpfr-dev

Poznámka: Instaloval jsem na Debian 5.0 Lenny.

42.4.3. C
Odkazy:
• C Programming and the ATmega16 Microcontroller.92
•
•
•

Sériové rozhraní:
• http://www.captain.at/electronic-atmega16-serial-port.php
•
•

Odkazy:
• AVR Atmega Microcontroller Tutorial 4 Blink LED( Tishitu Electronics )93 na YouTube
•

42.4.3.1. gcc-avr
V Debian 5.0 Lenny, stejně jako v předchozí verzi je balíček gcc-avr. Balíček starší verze Debian Etch jen
nepozná nkteré novjší MCU (například ATtiny25).
# aptitude install gcc-avr avr-libc

K dispozici máme rovněž balíčky:
• gdb-avr —

s ladicím programem
simulátor

• simulavr —

Odkazy:
94
• A simple project
95
• Programming the AVR Microcontroller with GCC
96
• Programming the AVR microcontroller with GCC, libc 1.0.4
97
• Tuxgraphics AVR C-programming tutorial
• Electrons :: Articles :: AVR :: AVR-GCC Programming Guide98 — Learn how to code for these nifty
microcontrollers using the excellent AVR-GCC.
• Atmega series of AVR microcontrollers 99
•
•

257

Kapitola 42. AVR

42.4.3.2. Tutoriál
* Krátké čtení o tom jak obsloužit různé části procesoru a různé periferie v jazyce C či assembleru a další potřebné znalosti.
* http://www.joshknows.com/avr

Tabulka 42-27. Přesné bitové šířky jednotlivých typů
Width

Signednes

Typedef

Const Cast

8

signed

int8_t

INT8_C

8

unsigned

uint8_t

UINT8_C

16

signed

int16_t

INT16_C

16

unsigned

uint16_t

UINT16_C

32

signed

int32_t

INT32_C

32

unsigned

uint32_t

UINT32_C

64

signed

int64_t

INT64_C

64

unsigned

uint64_t

UINT64_C

* http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/group__avr__fuse.html
#include <avr/io.h>
FUSES =
{
.low = LFUSE_DEFAULT,
.high = (FUSE_BOOTSZ0 & FUSE_BOOTSZ1 & FUSE_EESAVE & FUSE_SPIEN & FUSE_JTAGEN),
.extended = EFUSE_DEFAULT,
};

42.4.3.2.1. Vstupně výstupní a jiné porty
/* Data Direction Register for port C */
DDRC |= _BV(PC5) | _BV(PC4) | _BV(PC3);
PORTC = 0;
PORTC |= _BV(PC3);
PORTC &= _BV(PC4);

/* Set pin PC3 to 1 */
/* Set pin PC4 to 0 */

42.4.3.2.2. Obsluha přerušení
Odkazy:
• Introduction to avr-libc’s interrupt handling100
•

Funkce pro obsluhu přerušení se deklaruje makrem ISR. Parametrem tohoto makra je vektor přerušení které
chceme obsluhovat.
#include <avr/interrupt.h>
ISR(ADC_vect) {
// kód obsluhy přerušení

258

Kapitola 42. AVR
}

Tabulka 42-28. Vektory přerušení
název vektoru

popis

ADC_vect

Byla dokončena digitalizace analogové hodnoty.

ANALOG_COMP_0_vect
ANALOG_COMP_1_vect
ANALOG_COMP_1_vect
ANALOG_COMP_vect
ANA_COMP_vect
CANIT_vect
EEPROM_READY_vect
EE_RDY_vect

42.4.4. Forth
Odkazy:
• Mailová skupina avrForth101 na Yahoo, několik let bez aktivity
Ruzné implementace Forthu a jazyků z Forthu vycházejících.

42.4.4.1. TinyBoot
Odkazy:
• Tiny Open Firmware102 — doména tinyboot.com již neexistuje

42.4.4.2. amforth
Odkazy:
• amforth103 na SourceForge
• Amforth - ATMega FORTH104 na µelectronics info [2008-12-06]
105
• amforth
amforth 4.1 ATmega328P Forthduino
> 4 5 6 swap .s
0 2217 5
1 2219 6
2 2221 4
> : hello-kitty ." Hello kitty." cr ;

ok
> hello-kitty

Hello kitty.
ok

259

Kapitola 42. AVR

42.4.4.3. avrforth
Odkazy:
• domovská stránka avrforth106
•
•

Tato timplementace forthu je vlastně takovy bezbarvý colorForth107. Přebírá z něj řadu prvků a implementuje v
nebarevném prostředí alfanumerického terminálu.
Projekt je dále zajímavý tím, že celý avrforth je napsán ve forthu a překlad, tedy vytvoření binárního obrazu
pro daný procesor se provádí s pomocí gforth108u.

42.4.4.4. PFAVR
Odkazy:
• PFAVR -- An ANS Forth Implementation for the Atmel AVR109
•
•

PFAVR je 16-ti bitová implementace Forthu pro procesory/mikrořadiče ATMEL AVR. Potřebuje 13K slov
FLASH a 32K bajtů RAM.

42.4.5. Occam-π
Odkazy:
• concurrency.cc110 Parallel programming for tiny computers
• Fascinating concurrency111 na Jee Labs

42.4.6. side4linux
•

side4linux112

42.4.7. Grafická IDE
Odkazy:
• KontrollerLab IDE development software for AVR under Linux113
114
• avrLab [2003-01-02]
•
•
•

260

Kapitola 42. AVR

42.4.8. Simulátory a analyzátory
Odkazy:
• simavr115
• Avrora116 The AVR Simulation and Analysis Framework
•

42.5. Instrukční sada
Přehled instrukcí a popis vybraných instrukcí. Tento přehled je velmi neúplný a obsahuje jen instrukce které jsem
z nějakého důvodu potřeboval blíže popsat. Pokud chcete úplný popis všech instrukcí, najdete jej na webu Atmelu.
Tento přehled instrukcí není rozhodně kompletní ani se jím nesnaží být. Popisuji zde opravdu jen některé
instrukce.
Při úvahách jak mám instrukce popsat jsem zůstal u toho, že první popis instrukce je v angličtině. Je tak přímo
vidět proč se instrukce jmenuje jak se jmenuje, protože její název je skratka z anglické věty která ji popisuje.
Dále pak popisuji instrukci česky. Bohuže v DocBook který používám, nelze k jedné instrukci mít dva popisky.
Odpadá tak možnost použít současně původní anglický popis a hned veldle něj český popis.
* colname="name"
colwidth="0.8in",
colname="mnemo"
colwidth="0.8in",
colname="hex" colwidth="0.4in", colname="desc" colwidth="*"

colname="bin"

colwidth="1.7in",

Tabulka 42-29. Operační kódy instrukcí AVR řazené podle operačního kódu
instrukce

mnemo

popis

strojový kód
bin

hex

and

AND Rd,Rr

0010 00rd dddd rrrr

2000 Logical AND

sbr

SBR Rd,K

0110 KKKK dddd KKKK

6000 Set Bits in Register

andi

ANDI Rd,K

0111 KKKK dddd KKKK

7000 Logical AND with Immediate

lds

LDS Rd,k

lpm

LPM Rd,Z

1001 000d dddd 0100

9004 Load Program Memory

lpm

LPM Rd,Z+

1001 000d dddd 0101

9005 Load Program Memory

break

BREAK

1001 0101 1001 1000

9598 Break

lpm

LPM

1001 0101 1100 1000

95c8 Load Program Memory

adiw

ADIW Rd+1:Rd,K
1001 0110 KKdd KKKK

9600 Add Immediate to Word

cbi

CBI A,b

9800 Clear Bit in I/O Register

1001 000d dddd 0000
Load Direct from Data Space
kkkk kkkk kkkk kkkk
90000000

1001 1000 AAAA Abbb

261

Kapitola 42. AVR
instrukce

mnemo

popis

strojový kód
bin

hex

sbic

SBIC A,b

1001 1001 AAAA Abbb

9900 Skip if Bit in I/O Register Cleared

sbi

SBI A,b

1001 1010 AAAA Abbb

9a00 Set Bit in I/O Register

sbis

SBIS A,b

1001 1011 AAAA Abbb

9b00 Skip if Bit in I/O Register is Set

lds

LDS Rd,k

1010 0kkk dddd kkkk

a000 Load Direct from Data Space

bst

BST Rd,b

1111 101d dddd 0bbb

fa00 Bit Store from Bit in Register to T

Flag in SREG
sbrc

SBRC Rr,b

1111 110r rrrr 0bbb

fc00 Skip if Bit in Register is Cleared

sbrs

SBRS Rr,b

1111 111r rrrr 0bbb

fe00 Skip if Bit in Register is Set

Instrukční slovo má několik různých tvarů a sestává z řady polí. Tato se opakují na různých instrukcích. Proto
je popisuji zde na společném místě abych je zbytečně nevypisoval u každé instrukce.

Parametry instrukcí
port
Číslo (adresa) I/O registru. Protože port může nabývat hodnot od 0 do 31, můžeme jím adresovat jen
prvních 32 portů jenž se nacházejí v RAM na adresách 0x20 až 0x3F (32 až 63 dekadicky).
bit
číslo bitu v I/O registru
Rd
Registr. Jeden z registrů R16 až R31. Parametrem Rd adresujeme libovolný horních 16-ti registrů procesoru.
Rr
Registr. Jeden z registrů R0 až R31. Parametrem Rr adresujeme libovolný z registrů procesoru.
Rs
Registr. Jeden z registrů R0 až R31. Parametrem Rd adresujeme libovolný z registrů procesoru.
K
Osmibitová konstanta která je přímo součástí instrukce.

262

Kapitola 42. AVR

ADIW
Jméno
ADIW — Add Immediate to Word

Přehled
ADIW Rd+1:Rd,K
Parametr Rd a K.

Popis
Instrukce přičte šestibitovou konstantu K (0 ≤ K ≤ 63) ke dvojci registrů (25:24, 27:26, 29:28, 31:30). Dvojice
registrů je chápána jako jeden 16-ti bitový registr.
Obrázek 42-1. Formát instrukce CBI

1001 1000
0

bbb

AAAAA
7 8

12 13

15

Odkazy
Související instrukce: FIXME:avr.isa.sbi;.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 18

AND
Jméno
AND — Logical AND

Přehled
AND Rd,Rr
Parametr Rd, parametr Rr.

263

Kapitola 42. AVR

Popis
Instrukce smaže (nastaví na 0) zadaný bit v určeném I/O registru.

Odkazy
Související instrukce: FIXME:avr.isa.sbi;.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 19

ANDI
Jméno
ANDI — Logical AND with Immediate

Přehled
ANDI dD,K
Parametr Rd (16 ≤ d ≤ 31), parametr K (0≤K≤255).

Popis
Instrukce provede logocký součin registru Rd s osmibitovou konstantou a výsledek uloží opět do registru Rd.

Odkazy
Související instrukce: AND.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 20

BREAK
Jméno
BREAK — Break

264

Kapitola 42. AVR

Přehled
BREAK
Instrukce nemá žádné parametry.

Popis
Instrukci používá On-chip Debug system.

Odkazy
Související instrukce: FIXME:avr.isa.nop;.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 28

BST
Jméno
BST — Bit Store from Bit in Register to T Flag in SREG

Přehled
BST Rd,bit
Parametr Rd určuje jeden z registrů R0 až R31.

Popis
Instrukce smaže (nastaví na 0) zadaný bit v určeném I/O registru.
Obrázek 42-1. Formát instrukce BST

1111 101
0

KKK

0

ddddd
6 7

11

12

13

15

Odkazy
Související instrukce: SBI.

265

Kapitola 42. AVR
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 46

CBI
Jméno
CBI — Clear Bit in I/O Register

Přehled
CBI port,bit
Parametr port určuje číslo I/O registru, a parametr bit pak bit v tomto registru.

Popis
Instrukce smaže (nastaví na 0) zadaný bit v určeném I/O registru.
Obrázek 42-1. Formát instrukce CBI

1001 1000
0

Odkazy
Související instrukce: SBI, SBIC, SBIS.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 48

LDS
Jméno
LDS — Load Direct from Data Space

266

bbb

AAAAA
7 8

12 13

15

Kapitola 42. AVR

Přehled
LDS Rd,K
Parametr Rd (16≤d≤31), parametr K (0≤K≤127),

Popis
Naplní registr Rd hodnotout z RAM (I/O, SRAM, REG) adresy K. Přístup je omezen na RAM adresy od 0x40 do
0xbf.

Odkazy
Související instrukce: LPM.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 96

LPM
Jméno
LPM — Load Program Memory

Přehled
LPM
LPM Rd,Z
LPM Rd,Z+
První parametr funkce je jeden z 30 registrů procesoru. (0≤Rd≤29). Pro registry R30 a R31, není chování
instrukce definováno.

Popis
LPM je jediná instrukce, která nám umožňuje číst obsah paměti programu. Funguje tak, že do registru R0 nebo
Rd načte jeden bajt z Flash paměti programu, bajt na který ukazuje registr Z.
Je nutné připomenout, že pamět’ programu je organizována po 16-ti bitových slovech. Instrukce LPM ji však
čte po bajtech. Registr Z tedy dokáže adresovat prvních 64kB paměti programu, což je prvních 32kW. Pokud

267

Kapitola 42. AVR
procesor obsahuje registr RAMPZ, jsou jeho bity součástí adresy před bity registru Z. Dokážeme tak adresovat
224 bajtů tedy 223 slov paměti programu.

Varování
Varianta instrukce LPM Rd,Z+ při přetečení Z nezvyšuje RAMPZ.

Bajty ve slově jsou adresovány od nižšího, jak je vidět v následující tabulce.
Z

PC

0

0 LO Byte

1

0 HI Byte

2

1 LO Byte

3

1 HI Byte

Ukázky
ldi ZH, high(CodeTable >> 1)
ldi ZL, low(CodeTable >> 1)
lpm r16, Z
...

; Initialize Z-pointer
;+
; Load from program memory

CodeTable:
.dw 0x4281, 0x4316, 0x45a9

Odkazy
Související instrukce: FIXME:avr.isa.nop;.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 97

RET
Jméno
RET — návrat z podprogramu

Přehled
RET

268

Kapitola 42. AVR

SBI
Jméno
SBI — Set Bit in I/O Register

Přehled
SBI port,bit
Instrukce má dva parametry: port (0≤port≤31) a bit (0≤bit≤7).

Popis
Instrukce nastaví zadaný bit v určeném I/O registru.
Instrukce se provádí po dobu dvou hodinových cyklů. Na procesorech ATtiny s redukovaným jádrem (např.
ATtiny4, ATtiny5, ATtiny9, ATtiny10) trvá vykonání instrukce jen jeden hodinový cyklus.

Odkazy
Související instrukce: CBI, SBIS.
•
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856G-AVR-07/08, strana 117
8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 123

SBIC
Jméno
SBIC — Skip if Bit in I/O Register Cleared

Přehled
SBIC port,bit
Instrukce má dva parametry: port a bit.

269

Kapitola 42. AVR

Popis

Odkazy
Související instrukce: CBI, SBI, SBIS.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 124

SBIS
Jméno
SBIS — Skip if Bit in I/O Register is Set

Přehled
SBIS port,bit
Instrukce má dva parametry: port a bit.

Popis
Istrukce zkoumá stav bitu bit na I/O adrese port. Má li tento bit hodnotu "1", tedy je li nastaven, je následující
instrukce přeskočena a pokračuje si instrukcí za ní.
Není-li podmínka skoku splněna, trvá provedení instrukce 1 hodinový cyklus. Je-li podmínka splněna a docází
k přeskoku, trvá provedení instrukce 2 až 3 hodinové cykly podle toho jestli se přeskakuje instrukce dlouhá jedno
nebo dvě slova.

Odkazy
Související instrukce: CBI, SBI, SBIC.
•

270

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 125

Kapitola 42. AVR

SBR
Jméno
SBR — Set Bits in Register

Přehled
SBR Rd, K
Parametr Rd určuje se kterým registrem se pracuje, a parametr K je 8-mi bitová maska.

Popis
Instrukce nastaví na 1 bity v registru Rd podle masky K.
Rd −→ Rd ∨ K
Obrázek 42-1. Formát instrukce SBR

0100
0

KKKK
3 4

dddd
7 8

KKKK
11 12

15

Odkazy
Související instrukce: SBI, CBI.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 127

SBRC
Jméno
SBRC — Skip if Bit in Register is Cleared

Přehled
SBRC Rr,bit
Parametr Rr a parametr bit.

271

Kapitola 42. AVR

Popis
Je-li bit v registru Rr smazán (== 0), pak je následující instrukce přeskočena.

Odkazy
Související instrukce: SBI, SBR, SBRS.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 128

SBRS
Jméno
SBRS — Skip if Bit in Register is Set

Přehled
SBRS Rr,bit
Parametr Rr a parametr bit.

Popis
Je-li bit v registru Rr nastaven (== 1), pak je následující instrukce přeskočena.

Odkazy
Související instrukce: SBI.
•

8-bit AVR Instruction Set Rev. 0856I-AVR-07/10, strana 129

42.6. Konstrukce a zapojení s AVR
* Attributy: id="avr.constructions"

Zdroje a odkazy:

272

•

AVR ATtiny15 sinus led pulse117 by Lefinnois118 on YouTube

•

Sample Atmel AVR Code for the Spark Fun Nokia-like graphic color LCD119

Kapitola 42. AVR
•

Nokia 6610 LCD + Arduino120

•

The gnusb harware121

•

RobotikaWiki122 — obsahuje informace a několik konstrukcí s AVR

•

Stealth USB CapsLocker123

•

USB Physical Hit Counter based on AVR ATtiny25124

•

LCD2USB125 s ATmega8

•

InfraHID126 s ATmega8

•

USBTenki: USB Temperature sensors and more127 s ATmega8

•

USB-LED-Fader128 s ATmega8

•

i2c-tiny-usb129

•

USBasp130 — USB programmer for Atmel AVR controllers

•

USBtiny131

•

Teensy USB Development Boards132 s AT90USB162 a AT90USB646

•

LUFA (Formerly MyUSB) (2008)133

UART:
• Enabling AVR UART tx134
• Enabling AVR UART Rx135
Bluetooth a bezdrátová komunikace:
• BLUE controller.com136 — experimentální modul s ATmega328 (168,88,48) a Bluetooth a 868/434MHz
radio
• The Jee Labs Shop137 (JeeNode)
* http://www.electroons.com/2009/07/31/programmers-for-avr-serial-parallel/
* http://www.electroons.com/2009/07/25/using-external-interrupt-in-avr/
* http://www.dharmanitech.com/2009/01/sd-card-interfacing-with-atmega8-fat32.html

Na napájení MCU je třeba mít připojený decoupling capacitor. Kondenzátor který poskytuje MCU energii při
špičkových odběrech a snižuje tak šíření rušení způsobeného těmito špičkovými odběry po napájení.
Obrázek 42-18. Připojení krystalu k MCU AVR

C1
18−22pF

C2

XTAL1

Q1

16MHz

18−22pF

XTAL2

Kapacita kondenzátorů je určena vzorcem
C1 = C2 = 2*(CL - 5pF)

273

Kapitola 42. AVR
Obrázek 42-19. Připojení resetovacího tlačítka

Vcc

R1

10k

2

2

RESET
C1

1

1

S1

0.1uF

Obrázek 42-20. Filtr napájení AD převodníků

Vcc

10mH
L1
AVcc
1

C1
0.1uF
2

274

Kapitola 42. AVR

42.6.1. Experimentální desky a jiné nástroje
Odkazy:
• ATmega8 board138
• Nálepky139
• ATmega8 board a potisk PCB140 [06.11.2008]
• ATmegaXX8 Target Board141 a ATtiny2313 Target Board142 od Evil Mad Science
•
•
•
•

Diavolino143 $13
AVR Starter Packs144 $110 - $140

•
•

Pracujeme-li s nepájivým kontaktním polem, velmi se nám budou hodit udělátka.
Udělátka k nepájivému poli:
• ISP-Adapter for the breadboard145
146
• ATtiny breadboard headers
147
• Bread-Power
Odkazy:
• http://www.pocketmagic.net/?p=375
•

42.6.2. Čítač / měřič kmitočtu
Zdroje a odkazy:
•

Build your 40 MHz Frequency meter148 by Ibrahim Kamal, Last update 2008-09-05

•

Countermeasures149 by Jasperh

•

RS-232 Freq. Meter/Pulse Generator Based on Atmel AT902313150 by Richard Cappels

•

A Little More Serious Frequency Meter (ATtiny2313)151 by Richard Cappels

•

A microprocessor based frequency counter up to 70MHz152

•
•

;
rjmp

.org
reset

0

reset:
; Initialize SP to ramend
ldi
temp,low(ramend)
out
spl,temp
; Initialize baudrate for uart
ldi
temp,baudconstant
out
ubrr,temp
.
.
.
; command interpretation loop for frequency meter

275

Kapitola 42. AVR
loop:
.
.
.
reset:
...
ldi
out
...

temp,0b10000110
tccr1b,temp

; Enable input to 16 bit counter (Timer/Counter 1).

; Enable the watchdog
wdr
ldi
temp,0b00001111
out
wdtcr,temp

; must be
; WDT enable
;+

sei
rjmp

; Enable interrupts
; Start execution of main loop.

Main

; Measure frequency for 1, 10 and 100 seconds.
measurefreq:
ldi
temp,0
; Clear 16 bit counter
out
tcnt1h,temp
out
tcnt1l,temp
clr
ZL
; Clear ZL which is the overflow counter.
sbi

PORTD,4
cbi
PORTD,4

; Pulse prescaler reset

ldi
out

temp,0b10000000
TIMSK,temp

; Enable overflow interrupts from 16 bit timer.

cbi
cbi

DDRD,3
PORTD,3

; Make gate pin high impedance
; Gate signal into prescaler - turn off pullup

Delay1Second
iterations
AnotherSecond

; Delay 1 second.
; Measure more than 1 second if necessary

sbi
sbi

DDRD,3
PORTD,3

; Make gate signal low Z.
; Disable signal into prescaler.

clr
out
ret

temp
TIMSK,temp

; Disable overflow interrupts.
;+ Note: using tccr1b to disable counter causes 1+.

AnotherSecond:
rcall
dec
brne

42.6.3. Připojení TV či monitoru
Odkazy:
• tvText153 a video154
155
• Composite Video Text/Graphics Display
156
• AVGA AVR Based color video game development platform
157
• Simple VGA/Vide adapter
• Simple VGA/Video adapter158 na CircuitDB
• Text on TV159

276

Kapitola 42. AVR
•

42.6.4. Software USB
Odkazy:
160
• V-USB Virtual USB port for AVR microcontrollers
• Hardware Considerations161
• AVR-CDC162
• AVR 1-Key-Keyboard Project163
• 51

42.6.5. Připojení externí RAM
Odkazy:
• Simple evaluation board for ATmega162 + 32KB external RAM164
• Adding external memory to Atmega128165
Externí pamět’ RAM lze připojit k AVR několika způsoby. Když pominu případné sériové RAM s rozhraním
SPI či možná I2C, a pominu možnost připojení dynamické RAM, budu se zabývat možnostmi připojení statické
RAM paměti.
Nejdříve se ve zkratce zmíním o rozhrani XRAM. Toto rozhraní mají zabudovány některé MCU. Z MCU v
pouzdru DIL je to ATmega162. Rozhraní sestává ze dvou osmibitových portů a jednoho tříbitového portu. Na
osmibitových porttech jsou na prvním PC signály A8-A15, a na druhém PA multiplexovány D0-D7 s A0-A7.
Další tři bity jsou ALE pro multiplexování adresy a dat. A signály !RD a !WR. XRAM funguje velmi rychle, je
jen o málo pomalejší než přístup k interní RAM.
Nyní připojení externí RAM na MCU které nemají podporu ve formě XRAM rozhraní. Tou nejpomalejší
možností je použít sério-paralelních převodníků, obvodá HC595 a HC165. Současně tento způsob připojení je
nejméně náročný na počet I/O pinů.
Pokud nám jde o rychlost, a nemáme obvod s velikým počtem pinů, můžeme se inspirovat řešením XRAM
ale zajít ještě o kousek dále. Na jednom portu realizujeme datovou obousměrnou sběrnici. To je 8 pinů. Na tuto
sběrnici budeme multiplexovat adresové informace. Tyto budeme zachytávat do obvodů HC573 a záskáme tak
kompletní 16-ti bitovou addresovou sběrnici. Přidáním dalšího obvodu HC573 můžeme rozšířit sběrnici na 24
adresových vodičů.
Chci použít MCU řady 48/88/168/328. Na tomto MCU jsou vyveden 3 porty PB, PC a PD. Funkce jednotlivých
vývodů ovšem omezuje naše možnosti. PC není úplný ale ma jen 6 vývodů. PC6 je použit jako RESET. PB je sice
8-mi bitový, ale na PB6 a PB7 je připojen krystal. PD je také osmibitový, ale PD0 a PD1 jsou obsazeny sériovým
rozhraním RX/TX které potřebuji. Optimální by bylo užití většího obvodu ve 40-ti vývodovém pouzdře jako je
například ATmega644.

42.6.6. PWM
Odkazy:
• ATmega8 Basics, PWM166
•
•

277

Kapitola 42. AVR

42.6.7. Počítač postavený okolo ATmega162
Jedná se o předběžný návrh.
Parametry:
• Připojená externí pamět’ přes XMEM rozhraní. Kapacita 512KB, stránkováno.
• SPI sběrnice, adresováno 8 zařízení
• 2*RS323
•
•

42.6.8. Generátor hodinových signálů pro 6809E
Varování
Tao konstrukce nebyla nikdy postavena. Jedná se jen o úvodní rozvahu.

Procesor 37 je variantou 37 která nemá vnitřní oscilátor řízený vnějším krystalem, ale potřebuje ke své činnosti vnější zdroj dvoufázových hodin. Tyto hodiny se přivádějí na vstupní piny E a Q mikroprocesoru. Průběh
dvoufázového signálu je na obrázku.
Obrázek 42-21. Dvoufázové hodiny pro MC6809E

E

Q

time
Ke generování signálu lze použít jakýkoliv procesor, jenž je dostatečně rychlý, tedy 16MHz. Protože stačí malý
počet vývodů pouzdra, použil jsem ATtiny.

278

Kapitola 42. AVR
Obrázek 42-22. Generování Dvoufázových hodiny pro MC6809E s ATtiny

+5V

ATtiny
PB0

5

PB1

6

PB2

7

(XTAL1) PB3

2

(XTAL2) PB4

3

Q
E

PB5 (Reset)

C1

1

LOOP:

SBI B,1
NOP
NOP
SBI B,0
NOP
NOP
CBI B,1
NOP
NOP
CBI B,0
RJMP LOOP

C2

XTAL

; E ↑

; Q ↑

; E ↓

; Q ↓

42.6.9. Konstrukce počítačů založených na MCU AVR
*

Odkazy:
• FIGnition167 ()
•

279

Kapitola 42. AVR

42.7. Knihovna kódů
Knihovna kódů které jsem našel, vymyslel nebo odzkoušel. Knihovna není ve stavu přímo použitelném. Jedná
se spíše o kousky kódu realizující zajímavé funkce. Při použití v nějakém projektu je třeba je přizpůsobit.

42.7.1. Morse Talker
Při expertimentech s ATtiny15L jsem zjistil, že nemám volné vývody na připojení nějakého zobrazovače hodnoty. Například LCD displeje. Dostal jsem tedy nápad a k jednomu volnému pinu PB4 připojil sluchátko. Hlavní
myšlenka je, že když nemohu hodnotu zobrazovat, můžu ji odvysílat morseovkou.
Následující kód je místy velmi divoký a řadu instrukcí jsem nahradil jen komentáři. Jsou to totiž imstrukce
značně závislé na způsobu kterým měřím čas. Rovněž tento kód není moc přehledný. Ke své lítosti jsem
opravdu nemohl použít podprogramy, které by kód velmi zpřehlednily. Program vznikal a ladil jsem jej na
MCU ATtiny15L, který má zásobník návratových adres jen 3 úrovně hluboký. Počítaje přerušení které si může
vzít kdykoliv jednu úrověň, a proceduru TX_Message která vysílá celý řetězec znaků a používá pro vysílání
jednotlivých znaků tuto proceduru TX_Symbol. Tím jsem vyčerpal všechny úrovně zásobníku návratových
adres.
; Transmit one morse symbol (character) given in register ARG.
TX_SYMBOL:
; Code to handle 0x20 (Space) as a special case.
CPI
Arg, 0x20
BREQ
Send2T
; Initialize Z pointer to MorseTab
LDI
ZL, low(MorseTab << 1)
LDI
ZH, high(MorseTab << 1)
; Make some correction to arg.
SUBI
Arg, 0x20

The table begins with space, code=0x20.

; Add Arg to Z, so Z will point to character given by Arg.
ADD
ZL, Arg
BRCC
LoadCode
INC
ZH
LoadCode:
LPM
MOV

; Now R0 contains encoded symbol.
Seq, R0

SendLoop:
CLC
; Must be cleared before ROR
ROL
Seq
; The C contains dih/dat, but only if Seq is non zero.
; In such case Seq is empty and C contains stop mark.
BREQ
EndSymbol
; We can send a . or - depending on the Carry value.
SBR
BITF, 0b00000001 ; Sound On
BRCC
SendDih

280

Kapitola 42. AVR
; Vysíláme čárku (dah).

Protože zvuk je zaplý.

;Wait 1T
;Wait 1T
;Wait 1T
CBR

BITF, 0b00000001 ; Sound Off

;Wait 1T
RJMP
SendLoop

EndSymbol:
;Wait 1T
;Wait 1T
RET

Na kódu je zvláštní jedna věc. Se zdrojem časových impulsů a zdrojem tónu komunikuje přes bity v registru
BitF. Bit 0 tohoto registru určuje, zdali je vytvářen tón. 0 znamená že nikoliv a je tedy ticho, 1 znamená že
se generuje tón. Další bit 1 tohoto registru slouží ke komunikaci se zdrojem času. Zdroj času totiž tento bit v
pravidelných intervalech 1T nastavuje na 1. Všechna čekání jsou tedy krátké posloupnosti tří instrukcí podobné
této:

Loop:

; Wait 1T
CBR
BitF, 0b00000010 ; smaž bit 1
SBRS
BitF, 1
; čekej dokud jej zdroj času opět nenastaví
RJMP
Loop

Kód programu je rovněž „zkrácen“ vzájemným nakombinováním různých větví do sebe. Například vysílání
čárky a tečky je udělané tak že tečka je poslední třetina čárky.

tecka:

Sound On
If tečka Go tecka
Wait 1T
Wait 1T
Wait 1T
Sound Off
Wait 1T

Za každou tečku nebo čárku je rovněž ihned vysláno ticho o délce 1T což mi zjednodušuje vysílání posloupnosti
teček a čárek. Na to pak musím myslet, když dělám mezeru mezi písmeny, že kousek ticha o délce 1T už byl
odvysílán a že zbývají jen dva kousky ticha.
Poslední částí, která je nutná k pochopení programu je tabulka morse kódů.
MorseTab:
.db 0b00000000,
.db 0b00000000,
.db 0b10110100,
.db 0b11001110,

0b10101110,
0b00000000,
0b10110110,
0b10000110,

0b01001010,
0b01000100,
0b00000000,
0b01010110,

0b00000000
0b01111010
0b01010100
0b10010100

;
;
;
;

SP ! " #
$ % & ’
( ) * +
, - . /

; 0x30 - 0x39 Numbers
.db 0b11111100, 0b01111100, 0b00111100, 0b00011100 ; 0 1 2 3
.db 0b00001100, 0b00000100, 0b10000100, 0b11000100 ; 4 5 6 7
.db 0b11100100, 0b11110100
; 8 9
; 0x3A - 0x3F

281

Kapitola 42. AVR
.db 0b11100010, 0b10101010, 0x00000000, 0b10001100 ; : ; < =
.db 0b00000000, 0b00110010
; > ?
; 0x40 Alphabet
.db 0b10000000,
.db 0b10010000,
.db 0b00001000,
.db 0b01001000,
.db 0b01101000,
.db 0b11000000,
.db 0b10011000,
.db 0b00000000,

0b01100000,
0b01000000,
0b00100000,
0b11100000,
0b11011000,
0b00110000,
0b10111000,
0b00000000,

0b10001000,
0b00101000,
0b01111000,
0b10100000,
0b01010000,
0b00011000,
0b11001000,
0b00000000,

0b10101000 ; @ A B C
0b11010000 ; D E F G
0b10110000 ; H I J K
0b11110000 ; L M N O
0b00010000 ; P Q R S
0b01110000 ; T U V W
0b00000000 ; X Y Z [
0b00110110 ; \ ] ^ _

Vymyslel jsem spoustu složitých kódování a způsobů jak pospat morse pro jedno písmeno v jednom bajtu. Ale
pak se mi rožlo a já byl osvícen. Kódování se kterým jsem přišel je velmi jednoduché a ke všemu ještě dokáže
kódovat o jednu tečku nebo čárku více než nejsložitější se kterým jsem příšel. Princip je takový že tečku kóduji
nulovým bitem a čárku jedničkovým bitem. Jediné co potřebuji jednoznačně detekovat, je konec posloupnosti. A
v tom je ten ftip. Konec posloupnosti je označen 1 po které následují již jen samé 0. Protože při vysílání posouvám
kódové slovo jedním směrem, v mém případě do leva, a zajišt’uji že se zprava plní nulami je detekce konce dána
tím že posledním bitem který se do Carry načetl je 1 a v registru jsou jen samé nuly. Toto čtení kódu je realizováno
jen třemi instrukcemi:
SendLoop:
CLC
ROR
BREQ

; Must be zero before ROR
Seq
EndSymbol

42.7.2. Různé posbírané kousky
42.7.2.1. Main loop
//Include the default AVR io-header
//This file(avr/io.) holds all of the informations about the mcu’s ports, setup-registers and
#include <avr/io.h>
//The normal main-routine
int main(void) {
//Our main-loop
for(;;) {
//Do nothing
}
//The compiler requires us to retunr something, even though we never get here...
return 0;
}

42.7.2.2. Čtení a psaní do portů
* AVR/Examples/IO168
#include <avr/io.h>
int main(void) {

282

Kapitola 42. AVR
DDRB = 0xff;
DDRA = 0x00;

5

for(;;) {
PORTB = PINA;
}
return 0;

10

/* Set PORTB as output */
/* Set PORTA as input */

/* Set PORTB as PORTA.

Copy bits form A to B */

}

Jak jse vidět, uvedený program čte co je na portu A a podle toho nastavuje piny portu B.

42.7.2.3. Použití AD převodníku
* AVR/Examples/AD — Analog-Digital Example169
uint16_t ReadADC() {
uint16_t result = 0;
PRR ^= (1<<PRADC);

/* Temporary variable */
/* Set the Power Reduction ADC-bit to 0 */

ADMUX = (0<<MUX3)|(1<<MUX2)|(0<<MUX1)|(0<<MUX0); /* ADC4 and AREF voltage reference */
DIDR0 = (1<<ADC4D); /* Disable the digital buffer at this pin */
ADCSRA = (1<<ADEN)|(1<<ADSC);
while(ADCSRA & (1<<ADSC))
;

/* Start conversion */
/* Wait until the conversion is finished */

result = (unit16_t)ADCL;
result += (((unit16_t)ADCH)<<8);

/* Get the lover 8 bits of the result*/
/*+ upper 2 bits.*/

ADCSRA = 0x00;
PRR |= (1<<PRADC);

/* Turn off the ADC module */

return result;
}

42.7.3. Emulace jiného procesoru
Výkon AVR je takový, že se můžeme pokusit emulovat chování jiného procesoru. Zde uváděné kousky kódu se
snaží realizovat některé operace, které při tom budeme potřebovat.

42.7.3.1. Instruction Fetch and decode
* FIXME:Udělat instrukce aktivními odkazy.

Jednou z operací kterou je třeba realizovat, je nahrání instrukce simulovaného procesoru z paměti a dekódování
této instrukce. Následující příklad vychází z předpokladu, že pamět’ simulovaného procesoru je v RAM našeho
AVR, nebo že je použita externí RAM mechanizmy AVR například u čipu ATmega162.
Operace „Fetch“, tedy přečtení instrukce z operační paměti je v podstatě jednoduché přečtení buňky v paměti
RAM na adrese dané naším čítačem instrukcí PC a zapsání této hodnoty do registru Instr kde se bude provádět
dekódování instrukce. Nezbytnou součástí je také posunutí PC na další instrukci.
mem[PC] −→ Instr

283

Kapitola 42. AVR
PC = PC+1

Z instrukcí, které umožňují přístup do paměti RAM, se nám hodí jen:
Instrukce

Popis

Operace

LD Rd,X

Load Indirect

Rd ←− (X)

LD Rd,X+

Load Indirect and Post-Increment Rd ←− (X); X ←− X+1

LD Rd,Y

Load Indirect

LD Rd,Y+

Load Indirect and Post-Increment Rd ←− (Y); Y ←− Y+1

LD Rd,Z

Load Indirect

LD Rd,Z+

Load Indirect and Post-Increment Rd ←− (Z); Z ←− Z+1

Rd ←− (Y)
Rd ←− (Z)

Musíme se tedy rozhodnout, v kterém registru budeme uchovávat hodnotu čítače instrukcí PC. Registr (registrový pár) Z používají rovněž instrukce LPM, ELPM a SPM pro práci s pamětí programu. Z toho důvodu bych
je nepoužil pro registr PC. Zbývají registry X a Y jenž jsou rovnocenné. Mohu si tedy vybrat kterýkoliv z nich. V
dalším pak používám jako PC registrový pár X.
Kód pro Fetch tedy vypadá takto
Fetch:
ld Instr, X+

; Přečtení instrukce z RAM

Takhle jednoduché je to proto, že používáme instrukce pro práci s vnitřní či vnější pamětí RAM, a taky proto, že
jsme mohli vyhradit registr X pro čítač instrukcí. Pokud bychom si nemohly vyhradit registr X, a museli používat
jeden z X,Y,Z jen dočasně, mohli bychom si vypomoci instrukcí MOVW.
Fetch:

movw

movw
ld
PC, Z

Z, PC
Instr, Z+

; načtění hodnoty PC do indexového registru
; přečtení instrukce z RAM
; uložení nové hodnot zěpt do PC

Výsledný program tedy bude o tyto dvě MOVW instrukce pomalejší. Protože každá si veme jeden hodinový
takt, kód je o dva takty delší. Samotná instrukce LD spotřebuje další dva takty pro čtení z vnitřní RAM. V případě
externí paměti RAM může dojít a patrně dojde ještě k dalšímu spomalení. Pro konkrétní hodnoty a použití externí
RAM najdete informace o potřebném počtu taktů hodinového signálu v dokumentaci daného procesoru.
Dalším krokem je dekódování instrukčního kódu načteného do registru Instr. Tady hodně záleží na instrukční
sadě našeho virtuálního procesoru. Některé mikroprocesory, jako je například CDP 1802, mají takovou instrukční
sadu, že se kód instrukce rozpadá na dvě pole. První určuje instrukci a druhé registr či variantu instrukce. Takovou
instrukční sadu bych pravděpodobně dekódoval programově.
Při bližším pohledu do instrukční sady AVR, nalezneme instrukce:

284

Instrukce

Popis

Operace

Takty

IJMP

Indirect Jump to (Z)

PC(15:0) ←− Z;
PC(21:16) ←− 0

2

EIJMP

Indirect Jump to (Z)

PC(15:0) ←− Z;
PC(21:16) ←− EIND

2

ICALL

Indirect Call to (Z)

PC(15:0) ←− Z;
PC(21:16) ←− 0; . . .

3/4

EICALL

Indirect Call to (Z)

PC(15:0) ←− Z;
PC(21:16) ←− EIND;
...

4

Kapitola 42. AVR
Jsou to jediné instrukce, které dovolují nepřímý skok nebo volání podprogramu. S použitím těchto instrukcí
mohu napsat něco jako:
Decode: ; Dekódování instrukce.
ldi ZL, low(OpTab)
ldi ZH, high(OpTab)
add ZL, Instr
; získání adresy v tabulce OpTab
ijmp
; skok na odpovídající řádek v tabulce

Místo instrukce ICALL/EICALL jsem použil IJMP, případně EIJMP. Důvodem je, že neplánuji kód jednotlivých virtuálních instrukcí volat ještě z jiného místa v programu, a chci ušetřit pár taktů. Proto místo, pro
někoho možná logického
...
icall
...

Kdy jednotlivé podprogramy končí instrukcí RET. Použiji
...
ijmp
NextInstruction:
...

A jednotlivé "podprogramy" ukončím instrukcí RJMP NextInstruction. Tato instrukce ja je rovněž rychlejší
než instrukce RET.
Pro maximální zrychlení emulace, provádím řadu optimalizací v nejčastěji používaném kódu, t.j. ve zde uvedeném kódu nahrávání a dekódování instrukce. Dekódování provádím skokem na proceduru podle obsahu instrukce (OpCode). Tabulka skoků má 256 položek. Pro emulování jednoduchého procesoru stačí jedna takováto
tabulka. Pro emulování procesoru s velmi bohatou sadou instrukcí, jako je například Z80 bych takovýchto tabulek
potřeboval více. Důvodem jsou prefixové instrukce tohoto procesoru.
Ve svém prvním pokusu se omezuji na jednoduchý procesor Forthovského typu.
; Pracovní registr, mé oblíbené jméno je W. Tento registr musí být mezi
; horními 16 (tedy 16-31) protože je často plněn instrukcí ldi.
.def
W
= R16
; Registry použité při emulaci virtuálního procesoru.
.def
Zero
= R12
; Konstanta 0 použítá k urychlení některých výpočtů.
.def
OpCode = R13
; Registr obsahující načtenou instrukci k dekódování.
.def
OpTabL = R14
; Dvojce registrů tvořící ukazatel na tabulku uperací.
.def
OpTabH = R15
;+
; Před spuštěním emulace je třeba naplnit některé registry počátečními
; hodnotami. Jedná se zejména o registry Zero a OpTab jenž slouží jako
; konstanty pro urychelní operací.
; Naplnění OpTabL:OpTabH adresou OpTab
ldi
W, low(OpTab)
mov
OpTabL, W
ldi
W, high(OpTab)
mov
OpTabH, W
; Naplnění Zero konstantou 0
ldi
W, 0
mov
Zero, W

285

Kapitola 42. AVR
; Čítač instrukcí virtuálního procesoru je v registrovém páru X.
Fetch:

ld
OpCode, X++
; Získání instrukce z paměti
; Dekódování instrukce pomocí OpTab
movw
ZL, OpTabL
; Move OpTab address into Z
add
ZL, OpCode
; Z = Z+OpCode
adc
ZH, Zero
;+
; Nyní ukazuje Z na n-tou položku OpTab podle hodnoty OpCode
ijmp
; Předáme řízení na příslušnou proceduru.

; Tabulka OpTab. Pro každou hodnotu OpCode je zde adresa (skok) na rutinu
; realizující příslušnou instrukci virtuálního procesoru. Tabulka obsahuje
; maximálně 256 položek. Pokud obsahuje méně než 256 položek, měli bychom
; zajistit že nebude dekódována instrukce která není v tabulce.
OpTab:
rjmp
INOP
; OpCode=0, NOP
rjmp
IDUP
; OpCode=1, DUP
rjmp
IDROP
; OpCode=2, DROP
rjmp
IADD
; OpCode=3, ADD
...
rjmp
ILAST
; OpCode=255, LAST
; Instrukce NOP neprovádí nic, pouze se vrátí zpět do do smyčky emulátoru.
INOP:
rjmp
Fetch
IDUP:

...
...
rjmp

Fetch

Poznámky ke kódu
•

Při výpočtu hodnoty registru Z vycházím z toho že v tabulce OpTab zabírá každá instrukce jedno slovo.
Pokud použiji instrukci avr.isa.rjmp;, je tento předpoklad splněn. Je třeba si uvědomit, že instrukce skoku
RJMP může předat řízení/skočit v rozsahu -2048 / +2047 slov od aktuální adresy. Procedury realizující
jednotlivé instrukce virtuálního procesoru se tedy musí nacházet v této vzdálenosti od své položky v
OpTab.

Varování
Uvedený kód nebyl testován. Podařilo se mi ho bez problémů přeložit assemblerem, ale není
zaručena jeho funkčnost. Je třeba ještě zkontrolovat několik věcí.

42.7.4. Měření napětí (použití ADC)
Odkazy:
• ATtiny261/461/861 datasheet, strana 143
• AVR a AD převodník170 (2007-05-25)
• ADC (Avr)171
• Using the "Mini 3 digit display" — Not only 2.56V and higher172

286

Kapitola 42. AVR

bit

7

6

5

4

3

2

1

0

name

REFS1

REFS0

ADLAR

MUX4

MUX3

MUX2

MUX1

MUX0

bit

7

6

5

4

3

2

1

0

name

ADEN

ADSC

ADATE

ADIF

ADIE

ADPS2

ADPS1

ADPS0

ADEN zapíná a vypíná AD převodník. (1 = zapnuto)
ADSC startuje převod v průběhu převodeu čteme 1. Pokud se bit změní na 0 je převod ukončen.
adc_init:
ADMUX =
ADCSRA =
rts
adc_read:
admux = kanal
adcsra |= 0x40;
while ((adcsra & 0x10) == 0); // Wait
ADCSRA |= 0x10;
// result in ADCW

#include <avr/io.h>
#include <inttypes.h>
uint16_t readADC(uint8_t channel) {
uint8_t i;
uint16_t result = 0;
// Den ADC aktivieren unr Teilungsfaktor auf 64 stellen
ADCSRA = (1<<ADEN) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1);
// Kanal des Multiplexers waehlen
ADMUX = channel;
// Interne Referenzspannung verwenden (also 2.56 V)
ADMUX |= (1<<REFS1) | (1<<REFS0);
// Den ADC initialisieren und einen sog.
ADCSRA |= (1<<ADSC);
while (ADCSRA & (1<<ADSC));

Dummyreadout machen

for (i=0; i<3; i++) {
ADCSRA |= (1<<ADSC);
while (ADCSRA & (1<<ADSC));
result += ADCW;
}
ADCSRA &= ~(1<<ADEN);
result /= 3;
return result;
}
int main(void) {
uint16_t result = readADC(0)

287

Kapitola 42. AVR
return 0;
}

Měření napětí
#include <avr/io.h>
#include <inttypes.h>
/*
* Inicializace ADC převodníku. Tato inicializace je specifická pro
* naši aplikaci a způsob použití převodníku.
*/
void initADC(void) {
ADCSR |= (1<<ADPS2) | (0<<ADPS1) | (0<<ADPS0); /* Prescale = 16 */
ADMUX |= (1<<REFS1) | (1<<REFS0); /* Voltage refference 0b11 = 2.56V */
// ADCSR |= (1<<ADFR);
/* Enable free-running mode */
ADMUX = currentChannel;
/* Initial channel selection */
// ADCSR |= (1<<ADIE);
/* Enable ADC conversion complete interrupt */
// _SEI();
/* Enable global interrupts */
// ADCSR |= (1<<ADSC);
/* Start first conversion
} /* initADC() */
uint16_t readADC(uint8_t channel) {
ADMUX = channel;
ADCSRA |= (1<<ADSC);
ADCSRA |= (1<<ADEN);
/* Start ADC conversion */
while (ADCSRA & (1<<ADSC));
result = ADCW;
ADCSRA &= ~(1<<ADEN); /* Stop ADC conversion */
}

Obrázek 42-23. Oddělení vstupu
VCC
--|
|
|
/
\ 10K Ohm
|\
/
| \
\<------------------|+ \
/
|
\
\
LF355
|
+-------+-------> ADC Input
/
|
/
|
|
--------|- /
|
|
|
| /
|
|
|
|/
|
--|
|
GND
|
|
+--------------------+

288

Kapitola 42. AVR

42.7.5. USB
Odkazy:
• LUFA (Formerly MyUSB) (2008)173
• V-USB174 — Virtual USB port for AVR® microcontrollers
Knihovna LUFA řeší/realizuje:
• Audio In Device
• Audio Out Device
• CDC Device
• CDC Host
• Dual CDC
• General Library Test Application
• Joystick Device
• Keyboard Device
• Keyboard and Mouse Device
• Keyboard Host
• Mass Storage Device
• Mass Storage Host
• MIDI Device
• Mouse Device
• Mouse Host
• RNDIS (CDC) Ethernet
• Still Image Host
• USB-RS232 Device (based on CDC Device demo)
Podporované obvody jsou:
• AT90USB1286
• AT90USB1287
• AT90USB646
• AT90USB647
• AT90USB162
• AT90USB82
• ATmega16U4
• ATmega32U4
Knihovna V-USB řeší/realizuje/projekty:
•

CDC Device

•

Keyboard and Mouse Device

•

USB-RS232 Device (based on CDC Device demo)

•

AVR-CDC175

42.7.6. Manipulace s bity
*

Odkazy:
• Bitmanipulation176 na mikrocontroller.net [německy]
• AVR GCC Tutorial (1) – Basic I/O Operations177
•
•

289

Kapitola 42. AVR
Práce s jednotlivými bity a částmi bajtu má svá úskalí. A o tom se pokouším rozepsat.
Ve strojovém kódu, a tím pádem assembleru, máme instrukce: sbrc, sbrs, SBIC, SBIS, sbi, cbi, bst, bld, . . .

42.7.6.1. Makra pro bitové operace
Odkazy na projekty:
178
• Makra pro bitové operace
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define
#define

BIT(x) (1 << (x))
SETBITS(x,y) ((x) |= (y))
CLEARBITS(x,y) ((x) &= (~(y)))
SETBIT(x,y) SETBITS((x), (BIT((y))))
CLEARBIT(x,y) CLEARBITS((x), (BIT((y))))
BITSET(x,y) ((x) & (BIT(y)))
BITCLEAR(x,y) !BITSET((x), (y))
BITSSET(x,y) (((x) & (y)) == (y))
BITSCLEAR(x,y) (((x) & (y)) == 0)
BITVAL(x,y) (((x)>>(y)) & 1)

42.7.7. "Softwarové" PWM
*

Odkazy:
• PWM again. . . 179 [2011-02-20]
•
•

42.8. Arduino
* Attributy: id="Arduino"

Odkazy:
• arduino180 na Google Code
181
• Arduino na CS Wikipedii
182
• Arduino: První program - blikání LED na blogu Techdot.EU
183
• The World Famous Index of Arduino & Freeduino Knowledge
• Arduino Development Using NetBeans IDE184 — takové Arduino bez Arduina
• Arduino: The Documentary185 (film)
• arduino.tw186 (čísky)
•

Články:
• Série článků187 na ROOT.CZ [2010-08-12]
• Overclocking to 22.1184MHz188
• Temperature Sensor + Arduino189 [2008-07-05] (LM35)
•

Knihy:
• Practical Arduino190

290

Kapitola 42. AVR
•

Arduino Cookbook191 Pub. Date: 2011-03-29, ISBN: 978-0-596-80247-9

•
•
•

Tutoriály a výukové materiály:
• Arduino Tutorial192
• Arduino & Microcontroller Workshop193 (MIDI)
•

Kde koupit:
• Snail Instruments194 [CZ] [2010-09-08]
• HW Kitchen195 — Open Source Electronics Cooking [2010-09-08]
• CzechDUINO.cz196 český obchod s Arduinem a příslušenstvím
197
• Freeduino nano V1.0 with ATMEGA328P-AU
198
• Adafruit Industries
199
• PJRC
• The Jee Labs Shop200 (JeeNode)
• SparkFun201
• TINKER SOUP202 [2011-03-25] DE ¤
•
•

Blogy které se alespoň částečně věnují Arduinu:
Harvie píše blog203 [2008]
• ArduinoRS.net O primeiro site brasileiro dedicado ao Arduino204

•

•
•

Zajímavé konstrukce:
• A credit card sized Ethernet Arduino compatable controller board205
206
• The Arduino AA Undershield s obvodem MAX756
•
•
•
•
•
•
•

Arduino Frequency Counter Library207
Arduino Realtime Audio Processing208
Input Channel Extender209
Bitlash Online210 — interpretovaný shell
A credit card sized Ethernet Arduino compatable controller board211 — založeno na chipu ENC28J60-DIL
Building a hygrometer with a HS1101212

•

Arduino je softwarová a hardwarová platforma. Po hardwarové stránce se jedná o minimální konfiguraci
postavenou okolo procesoru Atmel ATmega328 nebo podobného. Existují i implementace pro procesory v pozdrech s velkým počtem vývodů. Po softwareové stránce je Arduino vývojové prostředí (IDE) naprogramované v
Javě, které generuje přímo binární kód a nahrává jej do mikrořadiče po sériové lince. Arduino tedy nepoužívá ISP.
Samotný název získalo Arduino po Italském králi Arduinovi213.
Nezatříděné odkazy:
214
• Rhyduino - Arduino via Managed Code
215
• Program an ATtiny Using an Arduino [2011-02-28]
• PROGRAMMING THE ATTINY45 / ATTINY85 WITH ARDUINO216
• arduino-tiny217 — ATiny core for Arduino
•

291

Kapitola 42. AVR
Obrázek 42-24. Zapojení vývodů podle MCU ATmega328

rx/d0
tx/d1
d2
(PWM) d3
d4

(PCINT14/RESET)
--------(PCINT16/RXD)
--------(PCINT17/TXT)
-------(PCINT18/INT0)
--(PCINT19/OC2B/INT1)
-----(PCINT20/XCK/T0)

(PWM) d5
(PWM) d6
d7
(PWM) d8

(PCINT6/XTAL1/TOSC1)
(PCINT7/XTAL2/TOSC2)
----(PCINT21/OC0B/T1)
---PCINT22/OC0A/AIN0)
-------(PCINT23/AIN1)
---(PCINT0/CLKO/ICP1)

+----+ +----+
PC6-| 1 +--+ 28|-PC5 (ADC5/SCL/PCINT13)--a5
PD0-| 2
27|-PC4 (ADC4/SDA/PCINT12)--a4
PD1-| 3
26|-PC3 (ADC3/PCINT11)------a3
PD2-| 4
25|-PC2 (ADC2/PCINT10)------a2
PD3-| 5
24|-PC1 (ADC1/PCINT9)-------a1
PD4-| 6
23|-PC0 (ADC0/PCINT8)-------a0
Vcc-| 7
22|-GND (?AGND)
GND-| 8
21|-AREF
PB6-| 9
20|-AVcc
PB7-|10
19|-PB5 (SCK/PCINT5)--------d13
PD5-|11
18|-PB4 (MISO/PCINT4)-------d12
PD6-|12
17|-PB3 (MOSI/OC2A/PCINT3)--d11
PD7-|13
16|-PB2 (SS/OC1B/PCINT2)----d10
PB0-|14
15|-PB1 (OC1A/PCINT1)-------d9
+------------+

(LED)
(PWM)
(PWM)
(PWM)

Obrázek 42-25. Popis vývodů arduina
+---+---+---------------------+-----+--------+
|
|
|
| USB |
|
|
|PWR|
|
|
|
|
|
|
+-----+
|
|
+---+
o |
|
|
|
|
|
AREF |
|
GND |
|
(SCK) (LED) D13 |
|
(MISO)
D12 |
| RST
(MOSI) (PWM) D11 |
| 3V3
(SS)
(PWM) D10 |
| 5V
(PWM)
D9 |
| GND
(PWM)
D8 |
| GND
|
| VIN
D7 |
|
D6 |
| A0
D5 |
| A1
D4 |
| A2
D3 |
| A3
D2 |
| A4 (SDA)
ICSP
(TX) D1 |
| A5 (SCL)
o o o
(RX) D0 |
+--+ o
o o o
+--+
\
/
\----------------------------------/

42.8.1. Instalace
*

Integrované vývojové prostředí Arduino je napsáno v Javě. Musíme tedy mít na počítači běhové prostředí javy
nainstalováno. Na stránce Download the Arduino Software218 si vybereme balíček podle operačního systému a
stáhneme.

292

Kapitola 42. AVR

42.8.2. Tutoriál
*

Odkazy:
• eNTý raNTs Arduino - seznámení219, Arduino - první projekt220 [2008-11-13]
• Arduino 5 Minute Tutorials221
•
•

tronixstuff tutoriál:
• Getting started with Arduino! – Chapter Zero222
• Getting Started with Arduino! – Chapter One223
• Getting Started with Arduino! – Chapter Two224
225
• Getting Started with Arduino! – Chapter Three [2010-04-20]
226
• Getting Started with Arduino! – Chapter Four [2010-04-30] (74HC595)
227
• Getting Started with Arduino! – Chapter Five [2010-05-06]
• Getting Started with Arduino! – Chapter Six228 [2010-05-14] (7 segment led)
• Getting Started with Arduino! – Chapter Six addendum229
• Getting Started with Arduino! – Chapter Seven230 [2010-05-20] (BCD, I2C, DS1307)
• Getting Started with Arduino! – Chapter Eight231 [2010-05-26] (DS1307)
• Getting Started with Arduino! – Chapter Nine232 [2010-06-06] (LED matrix, 74HC505, )
• Getting Started with Arduino – Chapter Ten233
• Getting Started with Arduino – Chapter Eleven234
• Getting Started with Arduino – Chapter Thirteen235 [2010-07-24]
• Moving Forward with Arduino – Chapter 14 – XBee introduction236 [2010-08-06]
• Moving Forward with Arduino – Chapter 15 – RFID Introduction237 [2010-08-18]
Odkazy:
238
• Tutorial 10 for Arduino: Interrupts + Debouncing
•

Kostra programu sestáva ze dvou funkcí, funkce setup, která se volá jen jednou v rámci startování programu, a
funkce loop která se opakovaně volá v nekonečné smyčce. Toto je princip fungování většiny sketchů na arduinu.
void setup(void)
{
}
void loop(void)
{
}

Abychom si mohli napsat první malý zkušební program, potřebujeme znát ještě tři knihovní funkce. První
je funkce pinMode, tato nastaví příslušný pin jako výstupní (OUTPUT nebo vstupní (INPUT). Druhá funkce je
digitalWrite, která zapíše digitální hodnotu na výstupní pin. Poslední je delay, která pozastaví vykonávání programu na zadaný počet milisekund. Nyní již máme vše a můžeme napsat první program.
int
int

ledPin = 13;
value;

// Interní led

void setup(void)
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

293

Kapitola 42. AVR
void loop(void)
{
value = digitalRead(ledPin);
value = value==HIGH ? LOW : HIGH;
digitalWrite(ledPin, value);
delay(500);
}

42.8.2.1. Čtení digitální hodnoty z pinu a zápis
Odkazy:
• Ready, Set, Oscillate! The Fastest Way to Change Arduino Pins239
•

Arduino má řadu nožiček označených d2-d13. Jedná se o digitální vstupy a výstupy. Pomocí těchto nožiček
můžeme číst digitální informaci z okolí, například je-li stisknuto tlačítko. A naopak je můžeme použít jako výstupní a například rozsvítit LED diodu. Abychom věděli jak funkce použít, musíme mít alespoň základní představu
jak digitální vstupy a výstupy v mikrořadiči fungují.
Nejdříve potřebujeme nakonfigurovat pin a oznámit hardwéru jestli jej chceme mít jako vstupní nebo výstupní.
To uděláme pomocí volání funkce pinMode. Například když budeme chtít blikat se zabudovanou LED diodou v
Boarduinu, která je připojená na d13, nastavíme si pin 13 jako výstupní.
int ledPin = 13;
void setup(void)
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

V této chvíli již můžeme s LED diodou svítit.
digitalWrite(ledPin, HIGH);

A nyní si připojme tlačítko ke vstupu d12.
int tlacitkoPin = 12;

A ukážeme si malý program, který čte tlačítko a podle toho co přečtě tak rozsvítí LED diodu.
int ledPin = 13; // Interní LED dioda
int tlacitkoPin = 2;
void setup(void) {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(tlacitkoPin, INPUT);
}
void loop(void) {
digitalWrite(ledPin, digitalRead(tlacitkoPin));
delay(100);
}

Ačkoliv máme k dispozici nej digitální piny 2-13, můžeme stejným způsobem použít i analogové piny a0a5. Ty jsou číslovány v řadě digitálních pinů jako d14-d19. Pokud používáte jinou variantu Arduina, například
Sanguino, podívejte se do dokumentace jak a které piny můžete použít. V následujícím ukázce zablikám LED
diodou připojenou na a5.

294

Kapitola 42. AVR
int ledPin = 19;
void setup(void) {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop(void) {
digitalWrite(ledPin, !digitalRead(ledPin));
delay(500);
}

42.8.2.2. Zvuk
Přímo v základní knihovně, určitě to má Arduino 18, jsou funkce tone, a noTone. První z funkcí generuje tón o
stanoveném kmitočtu na daném pinu. Délka tónu je bud’to předána jako třetí parametr tone, nebo zní tón pořád
dokud není vypnut funkcí noTone. Pomocí těchto funkcí můžeme generovat najednou jen jeden tón.

42.8.2.3. Přerušení
Odkazy:
• Arduino Interrupts240 na µC Hobby
• AVR data sheets241
242
• <avr/interrupt.h>: Interrupts
•

V procesorech Atmel jenž jsou srdcem Arduina máme řadu dedikovaných hardwarových bloků které plní specializované úlohy. Jsou to například sériový komunikační modul (USART), modul I2C sběrnice, modul SPI, čítače/časovače. Všechny tyto bloky mohou vyvolávat různá přeřušení. Nejen tyto bloky, ale přerušení může být
vyvoláno i změnami digitálních vstupů. Celý systém přerušení existuje proto, aby jednotlové části hardware mohli
"přitáhnout pozornost" procesoru a býti přednostně a rychle obslouženy. Například hlavní program provádí dlouhý
výpočet, a jednotka časovače vyvolá přerušení. Procesor zanechá vykonávání hlavního výpočtu a provede kód obsluhy přerušení časovače. Poté se procesor vrátí k hlavnímu výpočtu a pokračuje v práci kde byl přerušen.
V kódu zapisujeme proceduru/funkci obsluhy přerušení podle následující předlohy. Jako parametr makra ISR
uvedeme název vektoru přerušení, který chceme obsloužit.
ISR(přerušovací_vektor ) {
kód obsluhy přerušení

}

Varování
Jeden vektor přerušení může ukazovat jen na jednu funkci/proceduru obsluhy přerušení.
#include <avr/interrupt.h>
byte v, dv;
ISR(TIMER2_OVF_vect) {
TCNT2 = dv;
PORTD = v;
}

V MCU ATmega328 a ATmega168 jsou tři čítače/časovače. Jeji propojení s piny a možnosti jsou následující:

295

Kapitola 42. AVR
Timer0
Systémový časovač, PWM na pinech d5 a d6
Tento čítač/časovač se používá k sledování času. Používá jej například funkce millis. Rovněž je tento
čítač/časovač použit ke generování PWM signálu na pinech d5 a d6.
Timer1
Generuje PWM na pinech d9 a d10
Timer2
Generuje PWM na pinech d3 a d11
Ačkoli jsou užity všechny čítače/časovače, jen Timer0 má k přerušení přiřazenu přerušovací rutinu.
Použití čítače/časovače Timer2
#define TIMER_CLOCK_FREQ 2000000.0

// 16MHZ / 8

unsigned char SetupTimer2(float timeoutFrequency) {
unsigned char result;
result = (int)((257.0-(TIMER_CLOCK_FREQ/timeoutFrequency))+0.5);
TCCR2A = 0;
TCCR2B = 0<<CS22 | 1 <<CS21 | 0<<CS20;
TIMSK2 = 1<<TOIE2;
TCNT2 = result;

// Timer2 Overflow Interrupt Enable
// load the timer fot its first cycle

return(result);
}

Zápis procedury volané přerušením od časovače.
#define TOGGLE_IO 9
ISR(TIMER2_OVF_vect) {
digitalWrite(TOGGLE_IO, !digitalRead(TOGGLE_IO));
latency = TCNT2;
TCNT2 = latency + timerLoadValue;
}

Ukázka kódu z gonium.net
* http://gonium.net/md/2006/12/23/arduino-timer-interrupt/
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/io.h>
#define INIT_TIMER_COUNT 6
#define RESET_TIMER2 TCNT2 = INIT_TIMER_COUNT
int ledPin = 13;
int int_counter = 0;
volatile int second = 0;
int oldSecond = 0;

296

Kapitola 42. AVR
long starttime = 0;
// Aruino runs at 16 Mhz, so we have 1000 Overflows per second...
// 1/ ((16000000 / 64) / 256) = 1 / 1000
ISR(TIMER2_OVF_vect) {
RESET_TIMER2;
int_counter += 1;
if (int_counter == 1000) {
second+=1; int_counter = 0;
}
};
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("Initializing timerinterrupt");
//Timer2 Settings: Timer Prescaler /64,
TCCR2A |= (1<<CSS22);
TCCR2A &= ~((1<<CS21) | (1<<CS20));
// USe normal mode
TCCR2A &= ~((1<<WGM21) | (1<<WGM20));
// Use internal clock - external clock not used in Arduino
ASSR |= (0 << AS2);
//Timer2 Overflow Interrupt Enable
TIMSK2 |= (1<<TOIE2) | (0 << OCIE2A);
sei();
//Timer2 Overflow Interrupr Enable
TIMSK2 =
Serial.print(millis() - starttime);
Serial.println(".");
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(100);
digitalWrite(ledPin, LOW);
oldSecond = second;
}
}

42.8.2.4. Čítače/časovače
* V této sekci shromažd’uji informace a podklady pro článek o použití časovačů k přerušení a měření času.
* Z projektu "clock" DCF77.
// SETUP
//Timer2 Settings: Timer Prescaler /64.
TCCR2B |= (1<<CSS22);
// turn on CSS22 bit
TCCR2B &= ~((1<<CS21) | (1<<CS20)); // turn off CS21 and CS20 bits
// Use normal mode
TCCR2A &= ~((1<<WMG21) | (1<<WMG20));
// turn off WMG21 and WMG20 bits
TCCR2B &= ~(1<<WMG22);
// turn off WMG22
// Use internal clock - external clock not used in Arduino
ASSR |= (0<<AS2);
TIMSK2 |= (1<<TOIE2) | (0<<OCIE2A);
// Timer2 Overflow Interrupt Enable
RESET_TIMER2;
attachInterrupt(0, int0handler, CHANGE);

297

Kapitola 42. AVR
Kód obsluhy přerušení od přetečeného časovače TIMER2
/**
* The interrupt routine for counting seconds - increment hh:mm:ss.
*/
ISR(TIMER2_OVF_vect) {
RESET_TIMER2;
tick_counter += 1;
if (tick_counter == 1000) {
ss++;
if (ss==60) {
ss=0;
mm++;
if (mm==60) {
mm=0;
hh++;
if (hh=24) {
hh=0;
}
}
}
tick_counter = 0;
}
}

Chceme-li generovat přerušení v pravidelných intervalech a toto přerušení obsluhovat vlastním kódem, můžeme
vyjít z následující ukázky.
* Ukázka je ve stádiu psaní a ladění!
void setup() {
...
/*
* Setup Timer2 to interrupt mode with no PWM.
*/
noInterrupts();
// Use internal clock from clkI/O. Must be set before TCNT2,
// OCR2A, OCR2B, TCCR2A and TCCR2B, because of possible
// corruption of these! Better to write in sequence and not
// in one command because of datasheet!
ASSR &= ~(1<<EXCLK);
// EXCLK=0
ASSR &= ~(1<<AS2);
// AS2=0
// Clock Select = clkT2S/1024 (From prescaler) [CS2 2:1:0 = 111]
TCCR2B |= 0b00000111;
// clkT2S is 16MHz/1024 = 15625Hz
// Waveform Generation = CTC [WGM2 2:1:0 = 010]
TCCR2A &= 0b11111010; TCCR2A |= 0b00000010
TCCR2B &= 0b11110111;
// Compare Match Output A and B Mode = Normal [COM2A1:0 COM2B1:0 = 0000]
TCCR2A &= 0b00001111;
// Set TOP
OCR2A = 38; // TOP value for mode CTC. Should generate 400Hz
// Allow interrupt only from Timer2 Compare A Match. Overflow
// does not work as I expected initially.
// OCIE2B=0, OCIE2A=1, TOIE2=0
TIMSK2 = 0b00000010;
// Clear the Timer/Counter2 Interrupt Flags
TIFR2 = 0b00000000;
interrupts();

298

Kapitola 42. AVR
...
}

Obsluha přerušení
ISR(TIMER2_COMPA_vect, ISR_NOBLOCK) {
... udělej co musíš ale snaž se co nejrychleji
}

42.8.2.5. Typy hodnot
*

Tabulka 42-30.
typ

bytes

rozsah

užití

int

2

-32768 až 32767

unsigned int

2

0 až 65535

kladná čísla

long

4

-2147483648 až
2147483647

velmi velké čísla

unsigned long

4

0 až 4294967295

velmi velké kladné celé čísla

float

4

3.4028235E+38 až
-3.4028235E+38

čísla s pohyblivou řádovou čárkou

double

4

stejně jako float

na Arduinu je double jen jiné jméno pro float

boolean

1

false (0) nebo true (1)

reprezentuje logické hodnoty

char

1

-128 až 127

reprezenruje znak, také reprezentuje číslo se
znaménkem.

byte

1

0 až 255

podobně jako char ale pro hodnoty bez
znaménka
řetezec znaků char

string
void

42.8.2.6. Sériová UART komunikace
*

Na Arduinu a jeho odvozeninách s malými (co do počtu vývodů) procesory je jen jedno sériové rozhraní. Na
Arduinu Mega jsou další tři.
Tabulka 42-31.
port

TX pin

RX pin

Serial

1

0

Serial1

18

19

Serial2

16

17

Serial3

14

15

void setup() {
Serial.begin(9600);

299

Kapitola 42. AVR
}
int number = 0;
void loop() {
Serial.print("");
Serial.println(number);
number++;
delay(500);
}

Na straně počítače můžeme v Linuxu požít tyto programy:
•
•
•
•
•
•

CuteCom243
The moserial Project244
Putty245
screen246
minicom247
gkterm248

•

Serial.println(chrValue,
Serial.println(chrValue,
Serial.println(chrValue,
Serial.println(chrValue,
Serial.println(chrValue,

BYTE);
DEC);
HEX);
OCT);
BIN);

42.8.3. Jak nahrát program/sketch
Odkazy:
• Burning sketches to the Arduino board with an external programmer249
•

Standardním způsobem jak dostat sketch do arduina je použít USB/Serial připojení které využívá bootloaderu
nahraného v čipu.
Pokud chceme nahrávat sketche pomocí ISP konektoru a programátoru, musíme si upravit konfiguraci. To
znamená ručně editovat soubor ~/.arduino/preferences.txt. V tomto souboru vyhledáme řádek s volbou
upload.using a přepíšeme hodnotu podle toho jaký programátor máme. Seznam podporovaných programátorů
je v souboru hardware/arduino/programmers.txt v distriubuci IDE Arduino. V mém případě, kdy jsem si
postavil programátor na základě arduina jsem tam uvedl:
upload.using=arduinoisp

Pokud se budeme chtít opět vrátit k sériovému bootloaderu, vrátíme volbu upload.using na původní hodnotu.
upload.using=bootloader

Musíme také nahrát do čipu bootloader!

300

Kapitola 42. AVR

42.8.4. Jak to funguje
int main() {
init();
setup();
for (;;)
loop();
return 0;
}

Funkce setup a loop definujeme sami.

42.8.5. Standardní funkce
Odkazy:
• Language Reference250
•

Tato část obsahuje popis některých funkcí.

analogRead
Jméno
analogRead — Čte analogovou hodnotu z analogového pinu

Přehled
void analogRead(int pin);

pin
Číslo analogového pinu ze kterého se čtě napětí. Na většině konstrukcí je to 0-5, na Arduino Mini a
Nano je to 0-7 a na Mega je to 0-15.

Popis
Funkce čtě napětí na analogovém pinu. Napětí v intervalu 0 až referenční napětí (vybrané voláním
analogReference) se převádí na číslo v rozsahu 0 až 1023. Doba převodu trvá asi 100 µs, a maximální počet
čtení za sekundu je asi 10 000.

301

Kapitola 42. AVR

Příklad
* Tento příklad je opsaný, zatím jsem jej nezkoušel.
int analogPin = 3;
int val = 0;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
val = analogRead(analogPin);
Serial.println(val);
}

Odkazy
Související informace: analogReference, analogWrite, map
•

analogRead()1

•

Analog Input Pins2

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/AnalogRead
2. http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins

analogReference
Jméno
analogReference — Vybírá referenční napětí pro A/D převodník

Přehled
void analogReference(type);

Funkce nastavuje vybrané referenční napětí pro potřeby A/D převodníku. Možné hodnoty jsou
• DEFAULT —

302

jako reference je použito napájecí napětí (5 nebo 3,3V podle konstrukce)

Kapitola 42. AVR
• INTERNAL

— je použit interní generátor referenčního napětí (1,1V na ATmega168/328, 2,56V na AT-

mega8)
• INTERNAL1V1 —

vestavěný zdroj referenčního napětí 1.1V (pouze na Arduino Mega)
vestavěný zdroj referenčního napětí 2.56V (pouze na Arduino Mega)
EXTERNAL — je použito externí referenční napětí, přivedené na pin AREF

• INTERNAL2V56 —
•

Popis

Varování
Pokud máme zapojen externí zdroj referenčního napětí, musíme to oznámit Arduinou voláním
analogReference(EXTERNAL) předtím než provedeme analogRead! Jestli to neuděláme, uvedeme

vnitřní zdroj referenčního napětí do skratu z externím zdrojem.

Odkazy
Související informace: analogRead, analogWrite
•

analogReference()1

•

Analog Input Pins2

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/AnalogReference
2. http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins

analogWrite
Jméno
analogWrite — Write an analog value (PWM wave) to a pin

Přehled
void analogWrite(int pin, int value);

Posílá na pin analogový signál ve formě PWM. Hodnota value je v rozsahu 0 (vypnuto) až 255 (plně zapnuto).

303

Kapitola 42. AVR
Parametr pin smí nabývat na Arduinu jen hodnot 9, 10 a 11. Souvisí to s tím, že jen k těmto pinům jsou
připojeny obvody generování PWM signálu. Na jiných mikropočítačích ATmega to mohou být jiné piny, a může
jich být také jiný počet.

Popis
Pomocí analogWrite můžeme Arduinem generovat analogový signál. Mikropočítač ATmega použitý v Arduinu
nemá analogový výstup. Analogový signál se vytváří integrováním PWM signálu na kondenzátoru. Funkce
analogWrite zajišt’uje tedy generování PWM signálu o stanovené střídě.
Protože se PWM signál generuje pomocí vnitřních obvodů čítačů/časovačů, můžeme použít jen takové piny, na
které je signál OCn mikropočítače vyveden.
PWM signál je generovaný na kmitočtu cca 490Hz.
PWM signál generovaný na pinech 5 a 6 je v konfliktu s funkcemi milis() a delay.
Tabulka 42-1.
čip

PWM piny

ATmega8

d9,d10,d11

ATmega168

3, 5, 6, d9,d10,d11

ATmega328

3, 5, 6, d9,d10,d11

Arduino Mega

2 — 13

int pin = 11;
// LED
int pulseWidth = 127;

// Libovolná hodnota mezi 0 až 255

void setup()
{
/* pro analogWrite není potřeba žádné inicializace */
}
void loop()
{
analogWrite(pin, pulseWidth);
}

Pokud potřebujeme změnit kmitočet PWM, je třeba si pohrát s nastavením odpovídajícího časovače. Například
pro pin 11 a 3 se jedná o časovač TCCR2
void setup() {
// kmitočet PWM je OSC/2/divisor
TCCR2B = TCCR2B & 0b11111000 | divisor;
}

Odkazy
Související informace: digitalWrite, map, pinMode

304

•

analogWrite()1

•

Arduino Pulse Width Modulation2

Kapitola 42. AVR
•

Varying the pwm frequency for timer 0 or timer 2?3

•

Re: changing PWM frequency4

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/AnalogWrite
2. http://principialabs.com/arduino-pulse-width-modulation/
3. http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1235060559
4. http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1152547089/2

attachInterrupt
Jméno
attachInterrupt — Aktivuje funkci obsluhy přerušení na externí přerušení

Přehled
void attachInterrupt(int pin, function, int mode);

mode
konfiguruje zdroj přerušení. Máme čtyři možné hodnoty:
• LOW způsobí přerušení když je na pinu logická 0
• CHANGE způsobí přerušení kdykoliv se na pinu změní logická hodnota
• RISING způsobí přerušení jen při změne logické hodnoty z 0 na 1
• FALLING způsobí přerušení jen při změně logické hodnoty z 1 na 0

Popis

Příklad
* Tento příklad je opsaný, zatím jsem jej nezkoušel.
int pin = 13;
volatile int state = LOW;
void setup(void)
{

305

Kapitola 42. AVR
pinMode(pin, OUTPUT);
attachInterrupt(0, blink, CHANGE);
}
void loop(void)
{
digitalWrite(pin, state);
}
void blink(void)
{
state = !state;
}

Odkazy
Související informace: Arduino.detachInterrupt;, interrupts, noInterrupts
•

attachInterrupt()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt

constrain
Jméno
constrain — omezení homtervalu

Přehled
long constrain(long value, long low, long high);

• value

— hodnota k omezení

• low , high

— dolní a horní hodnota intervalu

Popis
Funkce omezuje číslo do zadaného intervalu.

306

Kapitola 42. AVR

Příklad
Tento příklad ukazuje použití funkce constrain.
*
void loop() {
int val = analogRead(0);
val = constrain(val, 10, 150);
...
}

Odkazy
Související informace: max, Arduino.ref.min;
•

constrain()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/Constrain

delay
Jméno
delay — Spozdí vykonávání programu a zadaný počet milisekund

Přehled
void delay(int miliseconds);

Parametr delay určuje dobu čekání v milisekundách.

Popis
void loop()
{
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(ledPin, LOW);
delay(1000);
}

307

Kapitola 42. AVR

Odkazy
Související informace: Arduino.noDelay;
•

delay()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/Delay

detachInterrupt
Jméno
detachInterrupt — Odpojí funkcy obsluhy přerušení

Přehled
void detachInterrupt(int interrupt);

interrupt
číslo přerušení (0 nebo 1).

Popis

Příklad

Odkazy
Související informace: attachInterrupt, interrupts, noInterrupts
•

detachInterrupt()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/DetachInterrupt

308

Kapitola 42. AVR

digitalRead
Jméno
digitalRead — Reads value from specified digital pin

Přehled
int digitalRead( pin );

*

Popis
void loop()
{
button = digitalRead(12);
.
.
.
}

Odkazy:
Související informace: digitalWrite, pinMode
•

42.8.2.1

•

digitalRead1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/DigitalRead

digitalWrite
Jméno
digitalWrite — Write digital value to pin

309

Kapitola 42. AVR

Přehled
void digitalWrite(pin, value);

Funkce nastavuje digitální pin na logickou hodnotu.

Popis
int ledPin = 11;
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(ledPin, HIGH);
digitalWrite(ledPin, LOW);
}

Odkazy
Související informace: analogWrite, digitalRead, pinMode
•

digitalWrite()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/DigitalWrite

interrupts
Jméno
interrupts — Znovu povolí přerušení

Přehled
void interrupts(void);

310

Kapitola 42. AVR

Popis

Příklad
* Tento příklad je opsaný, zatím jsem jej nezkoušel.
void setup() {}
void loop()
{
noInterrupts();
interrupts();
}

Odkazy
Související informace: attachInterrupt, Arduino.detachInterrupt;, noInterrupts
•

interrupts()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/Interrupts

map
Jméno
map — mapování hodnoty z jednoho rozsahu do jiného

Přehled
long map(long value, long fromLow, long fromHigh, long toLow, long toHigh);

• value

— hodnota k převední

• fromLow , fromHigh
• toLow , tohigh —

— dolní a horní hodnota intervalu z kterého se převádí

dolní a horní hodnota intervalu do kterého se převádí

311

Kapitola 42. AVR

Popis
Funkce mapuje číslo z jednoho rozsahu na druhý. Ppkud potřebujeme převést hodnotu v jedné soustvě do jiné
soustavy, musíme si napsat příslušné rovnice a z nich odvodi převodní funkci. Pro usnadnění tohoto úkolu máme
k dispozici funkci map.

Příklad
Tento příklad ukazuje použití funkce map při převodu analogové hodnoty. Čtená hodnota je v rozsahu <0, 1023>
a potřebujeme ji převést (namapovat) na rozsah <0, 255>.
*
void setup() {
}
void loop() {
int val = analogRead(0);
val = map(val, 0, 1023, 0, 255);
analogWrite(9, val);
}

Zajímavou možností je otočit intervaly. Tím myslím zápis:
int val = analogRead(0);
val = map(val, 0, 1023, 255, 0);
analogWrite(9, val);

Tedy nejnižší hodnou ze vstupního intervalu mapujeme na nejvyšší hodnotu výstupního intervalu. To znamená
že když se vstupní hodnota zvetěšuje, výstupní hodnota klesá.

Dodatek
Pro zajímavost, funkce map je definována takto
long map(long x, long in_min, long in_max, long out_min, long out_max) {
return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
}

Odkazy
Související informace: Arduino.constrain;
•

map()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/Map

312

Kapitola 42. AVR

max
Jméno
max — výběr největšího ze dvou čísel

Přehled
long max(long x, long y);

Popis
Toto volání vybírá největší ze dvou čísel. Obvykle se volání max implementuje jako makro. Z toho vyplývá, že
nevíme v jakém pořadí a kolikrát budou jeho argumenty vyhodnocovány.

Příklad
val = max(value, 100);

Odkazy
Související informace: constrain, min
•

max()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/Max

millis
Jméno
millis — Počet milisekund od posledního restartu

313

Kapitola 42. AVR

Přehled
unsigned long millis(void);

Funkce nemá žádný parametr. Jako návratovou hodnotu vrací počet milisekund který uplynul od posledního
restartu.

Popis

Příklad
*

Odkazy
Související informace: interrupts, noInterrupts
•

attachInterrupt()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt

min
Jméno
min — výběr nejmenšího ze dvou čísel

Přehled
long min(long x, long y);

314

Kapitola 42. AVR

Popis
Toto volání vybírá nejmenší ze dvou čísel. Obvykle se volání min implementuje jako makro. Z toho vyplývá, že
nevíme v jakém pořadí a kolikrát budou jeho argumenty vyhodnocovány.

Příklad
val = min(value, 100);

Odkazy
Související informace: constrain, max
•

min()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/Min

noInterrupts
Jméno
noInterrupts — Zakáže přerušení

Přehled
void noInterrupts(void);

Popis

Příklad
* Tento příklad je opsaný, zatím jsem jej nezkoušel.
void setup() {}
void loop()
{
noInterrupts();

315

Kapitola 42. AVR
Interrupts();
}

Odkazy
Související informace: attachInterrupt, Arduino.detachInterrupt;, interrupts
•

noInterrupts()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/NoInterrupts

noTone
Jméno
noTone — Zastaví generování zvuku na pinu

Přehled
void noTone(int pin);

pin
Parametr pin je vývod na kterém je generován tón.

Popis

Odkazy
Související informace: tone
•

316

noTone()1

Kapitola 42. AVR

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/NoTone

pinMode
Jméno
pinMode — Konfiguruje zadaný pin bud’to jako vstupní nebo výstupní

Přehled
void pinMode(pin, mode);

Parametr pin určuje vývod který konfigurujeme. Parametr mode může být INPUT, když chceme pin jako vstupní, nebo OUTPUT, když jej chceme nakonfigurovat jako výstupní.

Popis
Funkce konfiguruje pin jako vstupní nebo výstupní. Jako vstupní nebo výstupní můžeme konfigurovat všechny
digitální piny a většinu analogových. Na běžném Arduinu všechny analogové.
Poznámka: Při zapnutí Arduina jsou všechny piny standardně nastaveny jako vstupní..

int ledPin = 11;
int buttonPin = 10;
void setup(void)
{
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop(void)
{
digitalWrite(ledPin, digitalRead(buttonPin));
}

Odkazy
Související informace: digitalRead, digitalWrite
•

pinMode()1

•

Digital Pins2

317

Kapitola 42. AVR
•

Analog Input Pins3

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/PinMode
2. http://arduino.cc/en/Tutorial/DigitalPins
3. http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins

tone
Jméno
tone — Generates a square wave of the specified frequency (and 50% duty cycle) on a pin

Přehled
void tone(pin, frequency);

void tone(pin, frequency, duration);

Parametr pin určuje vývod na kterém bude generován tón. Parametr frequency pak kmitočet tónu v Hz.
Pokud je použit i třetí parametr duration, tak udává dobu trvání tónu v milisekundách.

Popis
Funkce generuje tón jenž má obdélníkový průběh a střídu 50%. Pokud použijeme variantu bez parametru
duration, funkce nastaví hardware pro generování tónu a hned se vrátí. Tón zní, dokud jej nezměníme dalším
voláním tone na ten samý pin, nebo dokud nezavoláme funkci noTone. Pokud použijeme variantu volání se
třemi parametry, přehrává se tón tak dlouho jak jsme nastavili ve třetím parametru duration.

Varování
Použití funkce tone je v konflikut s použitím PWM na pinech 3 a 11.

Odkazy
Související informace: Arduino.noTone;
•

318

tone()1

Kapitola 42. AVR

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/Tone

42.8.6. Knihovny
42.8.6.1. Servo
Odkazy:
• Arduino Examples −→ Servo Library276
• Open source software from TinkerLondon.com and Tinker.it277 (TrueRandom, Cantarino, DmxSimple,
Auduino, Liquidware Touchshield demo, Firmata for the Ethernet Shield)
•
•

Knihovna pro práci se servomotory
// by BARRAGAN <http://barraganstudio.nom>
#include <Servo.h>
Servo myservo;
// create servo object
int pos = 0;
// servo position
void setup() {
myservo.attach(9);
}

// attaches the servo on pin 9

void loop() {
for (pos = 0; pos < 180; pos += 1) {
myservo.write(pos);
delay(15);
}
for (pos = 180; pos >=1; pos -= 1) {
myservo.write(pos);
delay(15);
}
}

Knihovná má 6 funkcí, které dále popíši.

attach
Jméno
attach —

319

Kapitola 42. AVR

Přehled
void attach(int pin);
void attach(int pin, int min, int max);

Funkce připojí objekt servo k zadanému digitálnímu pinu pin. Parametry min a max určují šířku pulsu pro 0
stupňové natočení (min=544) a pro 180 stupňové natočení (max=2400).

Popis

read
Jméno
read — Read the current angle of the servo.

Přehled
int read();

Vrátí úhel natočení serva. Tedy poslední hodnotu zapsanou příkazem write.

Popis

Odkazy:
Související metody:
•

Servo.read()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/ServoRead

320

Kapitola 42. AVR

write
Jméno
write — Position servo at angle.
Servo

Přehled
void write(int angle);

Nastaví servo do úhlu angle. Úhle musí být v intervalu od 0 do 180, parametr je ve stupních.

Popis

Odkazy:
Související metody: Servo.read()
•

Servo.write()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/ServoWrite

writeMicroseconds
Jméno
writeMicroseconds — Writes a value in microseconds to the servo.
Servo

Přehled
void writeMicroseconds(int microseconds);

Na servo je poslán impulz dané délky microseconds. Délka impulzu určuje natočení serva. Pro standardní
serva platí že 1000µs je natočení nejvíce v levo, a 2000µs je natočení nejvíce v pravo.

321

Kapitola 42. AVR

Popis

Odkazy:
Související metody: write()
•

Servo.writeMicroseconds()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Reference/ServoWriteMicroseconds

42.8.6.2. Bitlash
* Attributy: id="Bitlash"

Odkazy:
• Bitlash Documentation Index281
•

Něco málo o velmi zajímavé a užitečné knihovně Bitlash a o jejím použití. Co to Bitlash je? Je to knihovna
která v mikropočítači realizuje shell. Tedy takovou příkazovou řádku, ze které můžeme manipulovat s hardware
mikropočítače, zadávat jednoduché skripty a v rámci paralelizmu i tyto "na pozadí" spouštět. Tedy věci do té doby
nevídané.
Jak knihovnu použijeme? V principu na začátku sketche napíšeme potřebný #include a pak použijeme dvě
volání. V rámci inicializace voláme initBitlash kterému jako parametr dáme komunikační rychlost sériového
portu. Ve smyčce programu pak voláme runBitlash. Minimální kód tedy vypadá například takto.
#include "bitlash.h"
void setup(void) {
initBitlash(57600);
}
void loop(void) {
runBitlash();
}

42.8.6.3. HC595
*

Odkazy:
• Home of the hc595282 on the github — má vlastní knihovna
• Using shift registers to extend the microcontroller I/O283 — velmi podrobný článek popusující použití
HC595 (výstup) a HC165 (vstup)
Tato knihovna řeší připojení jednoho (právě jednoho) čipu 595 k mikropočítači.

322

Kapitola 42. AVR

42.8.6.4. Arduino Tone Library
*

Odkazy:
• Arduino Tone Library284
•

Knihovna která dokáže na jednou generovat několik tónů, podle množství dostupných časovačů v mikropočítači. Její zjednodušená verze schopná hrát najednou jen jeden tón je přímo součástí vývojového prostředí arduina.

42.8.6.5. Serial
* Attributy: id="Arduino.lib.Serial"

Knihovna / třída Serial je standardní třídou jenž je přímo k dispozici, bez nutnosti importovat nějaký hlavičkový soubor.
Na Arduinou máme k dispozici nejméně jeden sériový port s hardwarowou podporou. Jako periferní zařízení
je v datasheetu mikrořadiče označen kódem UART nebo USART. Je vyveden na piny d0 (RX, vysílání) a d1 (TX,
příjem).
Přes tento, první, sériový port se arduino programuje. Pro potřeby ladění je na něm implementován sériový
monitor. A můžeme jej použít ke komunikaci naší hotové aplikace s jiným počítačem či zařízením.
Jiné modely/varianty Arduina, ty s většími procesory, mohou mít další sériové porty. Tyto jsou zastoupeny
objekty Serial1, Serial2 a Serial3.
* Zbývá popsat metody:
• flush
• print
• println
• write

available
Jméno
available — Zjistí kolik znaku je v přijímacím bufferu
Serial

Přehled
int available();

Vrací počet přijatých znaků, které jsme si zatím nepřečetli.

Popis
Metoda slouží k zjištění, kolik znaků čeká na přečtení.

323

Kapitola 42. AVR

Příklady užití
*
int znak = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
if(Serial.available() > 0) {
znak = Serial.read();
Serial.print("Prijal jsem: ");
Serial.println(znak, DEC);
}
}

Odkazy
Související informace: flush, read
•

available()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/Available

begin
Jméno
begin — Inicializace komunkačního hardware a nastavení přenosové rychlosti
Serial

Přehled
void begin(long speed);

Parametr speed určuje přenosovou/modulační rychlos v baudot. Pro komunikaci s počítačem použijte jednu z
hodnot: 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600 a 115200. Ale můžete nastavit i jinou
rychlost.

324

Kapitola 42. AVR

Popis
Metoda slouží k otevření sériového portu a nastavení komunikační rychlosti.

Příklady užití
*
void setup(void) {
Serial.begin(9600);
}

// otevře sériový port a nastaví rychlost 9600 bps

Odkazy
Související informace: end
•

begin()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/Begin

end
Jméno
end — Ukončuje/zakazuje sériovou komunikaci na portu
Serial

Přehled
void end();

Metoda nemá žádný parametr a ani nevrací žádnou hodnotu.

Popis
Metoda slouží k ukončení sériové komunikace na portu.

Odkazy
Související informace: begin

325

Kapitola 42. AVR
•

end()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/End

flush
Jméno
flush — Vyprázdní vstupní buffer
Serial

Přehled
void flush();

Metoda nemá žádný parametr a ani nevrací žádnou hodnotu.

Popis
Volání flush maže/vyprazdňuje vstupní buffer. Všechny znaky, které v něm byly a čekaly na přečtení, jsou
nenávratně ztraceny.

Odkazy
Související informace: available, read
•

flush()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/Flush

print
Jméno
print — Vypíše informace v textové podobě na sériový port
Serial

326

Kapitola 42. AVR

Přehled
void print(data);
void print(data, format);

Metoda má jeden až dva parametry.
data
Hodnota která se vypisuje. Může to být celočíselná hodnota, reálné číslo, nebo řetezec. Funkce sama
rozpozná co jí předáváme. V případě čísla můžeme, ale nemusíme, přídat formátovací parametr.
format
Určuje jakým způsobem se číslo bude formátovat. Pro celá čísla můžeme použít formátovací hodnoty:
BYTE, BIN, OCT, DEC a HEX. První volba převádí číslo na ascii znak. Zbylé čtyři volby vypisují číslo v
binárním, oktalovém, dekadickém a hexadecimálním tvaru.
V případe čísel v plovoucí řádové čárce, float, formátovací parametr specifikuje na kolik desetinných
míst se číslo vypisuje. Jako formátovací parametr se tedy předává celé číslo od 0 výše.

Popis
Metoda vypisuje data v ASCII formě do sériového portu. Meotda má jeden nebo dva parametry. První parametr
jsou data, druhý, nepovinný parametr, popisuje formát dat.
Serial.print(’a’);
Serial.print(78,
Serial.print(78,
Serial.print(78,
Serial.print(78,
Serial.print(78,

// => "a"

BYTE);
BIN);
OCT);
DEC);
HEX);

//
//
//
//
//

Serial.print(1.23456, 0);
Serial.print(1.23456, 2);
Serial.print(1.23456, 4);

=>
=>
=>
=>
=>

"N"
"1001110"
"116"
"78"
"4E"

// => "1"
// => "1.23"
// => "1.2346" zaokrouhlení!

Pro zajímavost, aktuální hodnoty formátovacích konstant v Arduinu verze 0022 jsou:
#define
#define
#define
#define
#define

BYTE
BIN
OCT
DEC
HEX

0
2
8
10
16

Odkazy
Související informace: FIXME:Arduino.lib.Serial.write;, FIXME:Arduino.lib.Serial.println;, read
•

print()1

327

Kapitola 42. AVR

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/Print

println
Jméno
println — Vypíše informace v textové podobě na sériový port
Serial

Přehled
void println(data);
void println(data, format);

Metoda má jeden až dva parametry. Parametry jsou stejné, jako v případě metody print.

Popis
Metoda vypisuje data v ASCII formě do sériového portu. Na konci přidá "konec řádku", jako posloupnost znaků
ASCII13 (’\r’) a ASCII 10 (’\n’).

Odkazy
Související informace: FIXME:Arduino.lib.Serial.write;, print, read
•

println()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/Println

read
Jméno
read — Čtení jednoho znaku ze vstupního bufferu
Serial

328

Kapitola 42. AVR

Přehled
int read();

Vrací přijatý znak. Je-li vstupní buffer prázdný, vrací -1.

Popis
Metoda slouží k zjištění, kolik znaků čeká na přečtení.

Příklady užití
*
int znak = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
if(Serial.available() > 0) {
znak = Serial.read();
Serial.print("Prijal jsem: ");
Serial.println(znak, DEC);
}
}

Odkazy
Související informace: available, FIXME:Arduino.lib.Serial.flush;
•

read()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/Read

write
Jméno
write — Odešle binární data na sériový port
Serial

329

Kapitola 42. AVR

Přehled
void write(val);
void write(str);
void write(buf, int len);

Metoda má jeden až dva parametry.
val
Na sériový port je odeslán jeden byte.
str
Na sériový port je odeslán řetězec bajtů.
buf
Pole bajtů k odeslání.
len
Délka pole buf .

Popis
Metoda vypisuje binární data do sériového portu.

Odkazy
Související informace: print, println, read
•

write()1

Poznámky
1. http://arduino.cc/en/Serial/Write

42.8.7. Různé drobnosti
*

42.8.7.1. Drobnost
*

330

Kapitola 42. AVR

42.8.8. Programové nástroje
Odkazy:
• Fritzing293
•

42.8.8.1. ADABoot
Odkazy:
• ADABOOT - an ATmega Arduino(tm) compatible bootloader294 na webu The Shoppe at Wulfden
• Bootloader for Atmega328295
•
•

S bootloaderem z vebu AdaIndustries jsem měl problém. Nahrát do MCU šel, po resetu LED blikla, ale nedokázal jsem s ním navázat komunikaci. Nakonec jsem našel zavadeč ADABOOT296 se kterým mi vše funguje.

42.8.9. HW doplňky a shieldy
*

Odkazy:
297
• Arduino Shield List
•

Shields:
• Ethernet Shield With PoE298 (Wiznet W5100,freetronics, AU$44.95)
• ProtoShield Basic for Arduino299
• Gameduino300 — Xilinx FPGA, generuje obraz (VGA) a zvuk (12-bit, 10-8000Hz, 64 nezávislých kanálů).
Video 400×300 bodů v 512 barvách, virtuální plocha 512×512 bodů, 256 spritů (16×16) max 96 v řadě,
...
•
•

Komponenty:
• Stackable Arduino Shield Headers301
• hield stacking headers for Arduino302 $1.5
•

Odkazy:
303
• Prototino ATmega328 Arduino compatible prototyping board.
304
• The Prototino™ is an Arduino clone with a built in prototyping area.
•
•
•
•

Odkazy:
• Adafruit Industries Arduino shileds305
•

331

Kapitola 42. AVR

42.8.9.1. EthernetShield ENC28J60
*

Odkazy:
• Library with example code for the nuelectronics Arduino EtherShield (ethernet shield)306 [2009-05-22]
• Ethernet Shield V1.0 for Arduino307
• New Arduino ENC28J60 Ethershield library308 [2009-06-22]
• ew EtherShield Library status update309 [2010-08-26]
• Introduction to the tuxgraphics TCP/IP stack, 3rd generation310
• Embedded stuff311
312
• Welcome to the Café
•
•

A HowTo get a etherShield to Work. Pro Arduino 0017
$ mkdir etherShield
$ cd etherShield
$ git clone http://github.com/jonoxer/etherShield.git
$ cd etherShield
$ git pull
$ cp -r -u -remove-destination . /usr/share/arduino-ide/hardware/libraries/etherShiel

42.8.9.2. Experimentální PCB
*

Odkazy:
• Adafruit Industries DIY shield for Arduino313 — obsahuje "header" s ohnutými nožičkami a standardní
experimentální desku s otvori v rastru 100mil [2011-05-31, $6]
•

42.8.9.2.1. Doma dělaný shield
*

Jedním ze způsobů jak experimentovat, je použít experimentální PCB. Tady ovšem narazíme na jeden problém.
Vývody D8-D13,GND a AREF na jednom z konektorů arduina jsou posunuté oproti standardní matici 2.54mm.
Toto posunutí způsobí, že nelze jednoduše zapájet nožičky do experimentálního PCB a nasunout na Arduino. U
všech ostatních kontaktů to lze.

332

Kapitola 42. AVR
Obrázek 42-26. Arduino experimental PCB

42.8.10. Zapojení a konstrukce s Arduinem
Zde uvádím jak konstrukce nalezené v síti, tak vlastní vylepšení a vlastní konstrukce a nápady. Kód mých projektů
se nachází v adresáři examples/avr/Arduino/. Některé projekty jsou umístněny na Github.com jako například:
Odkazy:
315
• Led8x8
•

42.8.10.1. Arduino AVR ISP programátor
*

Odkazy:
• AVR ISP programming via Arduino316 na Hack a Day [2009-07-15]
• MEGA-ISP Arduino Shield317
• mega-isp In System Programmer using the AVR Mega8318 na Google Code
• MEGA-ISP Shield Schematics and Board Layout for Arduino319
• New MEGA-ISP shield connected320
• Using an Arduino as an AVR ISP (In-System Programmer)321
• Make an Arduino NG into an AVR-ISP programmer (for good)322
•
•

Popis zapojení, schéma a plošný spoje je publikován v článku MEGA-ISP Shield Schematics and Board Layout
for Arduino323. Skeč In System Programmer using the AVR Mega8324 pro programátor je k dispozici na Google
Code.
10:
11:
12:
13:

slave reset
MOSI
MISO
SCK

9: Heartbeat LED (pomrkává když programátor funguje)
8: Error: (červená led) nastala nějaká chyba
7: Programování - právě komunikuje s podřízeným obvodem po ICSP

333

Kapitola 42. AVR
A ted’ pár ukázek použití. Programátor je typu -c avrisp a vidíme ho na některém -P /dev/ttyUSB1 usb
portu. V tomto případě na ttyUSB1 protože ttyUSB0 je obsazen jiným zařízením. Komunikační rychlost je -b
19200 baudot. Mám připojený procesor ATmega8-16PU -p m8.
$ avrdude -pm8 -cavrisp -P /dev/ttyUSB1 -b19200
avrdude: AVR device initialized and ready to accept instructions
Reading | ################################################## | 100% 0.10s
avrdude: Device signature = 0x1e9307
avrdude: safemode: Fuses OK
avrdude done. Thank you.

Funguje. Nyní něco praktičtějšího. Do "prázdných" ATmega328P nahraji bootloader. Mám
$

42.8.11. Různé verze a varianty Arduina
*

Různé varianty Arduina:
• chibiArduino325 [2010-11-06] s bezdrátovým rozhraním FreakLabs Freakduino Chibi Wireless Arduino
Compatible Board326 $33
• Arduino Hardware327 [2011-03-22]
• Free Duino . ORG328 — The World Famous Index of Arduino & Freeduino Knowledge
329
• Arduino Nano 3.0 NO-PIN (ATMEGA328) [2011-03-22 $32.99]
330
• Bare Bones Board Kit [201103-22 $16.95]
331
• adfruit industries DC Boarduino [2011-03-22 $17.50]
332
• seed studio Seeeduino V2.21 [2011-03-22 $22.50] — má zdvojenou sadu konektorů, arduino kompatibilní a druhou v rastru 100mil
• Teensy USB Development Board333 [2011-03-22] Teensy 2.0 $18, Teensy++ 2.0 $24
• Seeeduino release notice ver 1.0b334
• Introducing Duino644335
• Boarduino336 — Solderless Breadboard Arduino Clone
• Perfboard Hackduino (Arduino-compatible circuit)337 — minimalistická verze na experimentálním PCB
připomínajícím nepájivé kontaktní pole
• Starduino338 [2010-09-07]
• Paperduino: Arduino-PCB339, Arduino-Perfboard340, Arduino-Stripboard341
• BHASHA Technologies342 [$20.65]
343
• Nanode — ATmega328+ENC28J60 [2011-05-02]
Sanguino:
344
• Sanguino
345
• Sanguino v1.0 PCB v MakerBot STORE
• Speed up programming?346 — jak nahrát zavaděč do ATmega644
Podobné konstrukce ne s AVR:
• The Maple347 (STM32F103RB - ARM)
• ZPUINO348 32-bit procesor v FPGA na 100MHz (Zylin’s ZPU 32-bit processor core)
• chipKIT Max32™ Arduino™-Compatible Prototyping Platform349 — používá čip PIC32MX795F512
(80MHz 32bit MIPS, 512KB Flash, 128KB RAM, USB-OTG, ETH, CAN). Arduino MEGA pin kompatibilní.

334

Kapitola 42. AVR
•

chipKIT Uno32™ Arduino™-Compatible Prototyping Platform350 — používá Microchip®
PIC32MX320F128 (80 MHz, 32bit MIPS, 128KB Flash, 16KB SRAM). Arduino pin kompatibilní.

•

42.8.11.1. Boarduino
Odkazy:
• Bootloader Hacks351
•

Jednoduché řešení od Lady Ada352 prodávané na Adafruit353.
Obrázek 42-27. Zapojení vývodů Boarduina

SS
MOSI
MISO
SCK

SDA
SCL

d8
(PWM) d9
(PWM) d10
(PWM) d11
d12
(LED) d13
agnd
aref
a0/d14
a1/d15
a2/d16
a3/d17
a4/d18
a5/d19

+----------------+
-|14 PB0
PD7 13|-|15 PB1
PD6 12|-|16 PB2
PD5 11|-|17 PB3
PD4 6|-|18 PB4
PD3 5|-|19 PB5
PD2 4|-|22
PD1 3|-|21
PD0 2||
|
-|23 PC0
|
-|24 PC1
|
-|25 PC2
|
-|26 PC3
|
-|27 PC4
|
-|28 PC5
PC6 1|
+-------/\-------+

d7
d6 (PWM)
d5 (PWM)
d4
d3 (PWM)
d2
d1/tx
d0/rx
+5V
gnd
+5V
gnd
Vin
reset

42.8.12. Kousky kódu a řešení
42.8.12.1. Heartbeat
Odkazy:
• Heartbeat Sketch354 na Arduino.cc
•
•
•

Heart beat je technologie práce s LED diodou, kdy poblikáváním této diody dává zařízení najevo, že je v
pořádku.
Můžeme samozřejmě obyčejně blikat led, ale často potřebujeme lepší efekt než pouhé blikání, a navíc toto
musíme zaintegrovat do aplikace. Inspirován podobnou funkcí v 42.8.10.1 a ... jsem se rozhodl vyřešit problém
trochu jinak. Výchozí myšlenka je že chci aby se jas LED diody měnil podel funkce sin, případně podle jiné.
Další podmínkou je, že si funkce sama musí hlídat čas a nemá tedy používat delay. Přišel jsem s řešením, kdy
hodnoty funkce jasu je uložena v poli heartbeat_array. To mi dovolí si předem připravit libovolnou funkci a v

335

Kapitola 42. AVR
průběhu volání heartbeat jinž neztrácím čast výpočty v plovoucí řádové čárce. Dalším prvkem řešení je hlídání
času. Funkce ji třeba volat rozumě často a ona sama rozhodně jestli již uběhl požadovaný čas STEP.
#define STEP 50
unsigned long lastTime;
uint8_t heartbeat_array[] = {
#include "sintable.h"
};
void heartbeat(int led) {
unsigned long now = millis();
static uint8_t table_index=0;
/* Check if time is enough, return else */
if (now < lastTime + STEP) {
return;
}
analogWrite(led, heartbeat_array[table_index++]);
if (table_index >= sizeof(heartbeat_array)) {
table_index = 0;
}
lastTime += STEP;
}

Hodnoty pole heartbeat_arra vytvářím krátkým programem v Ruby. Jednoduchou úpravou kdy se funkce
sin zamění za jinou, dosáhneme požadovaného průběhu.
#!/usr/bin/env ruby
# This program creates table of output signal for function heart beat.
def generate_table steps, minvalue, maxvalue
puts "/*
* Sin x-PI/2 table in #{steps} steps with minumum at #{minvalue} and maximum at #{maxvalue}.
* Generated with commad:
* ./generate_table #{steps} #{minvalue} #{maxvalue}
*/"
puts (0..steps-1) \
.collect{|deg| (deg.to_f * 2.0 * Math::PI) /steps} \
.collect{|r| (Math::sin(r - Math::PI/2)+1)/2 * (maxvalue-minvalue) +minvalue} \
.collect{|n| "%3d" % n.round} \
.each_slice(8).collect{ |row| "\t" + row.join(’, ’) }.join ",\n"
end
if $0 == __FILE__ then
generate_table ARGV[0].to_i, ARGV[1].to_i, ARGV[2].to_i
end

Poznámka: Pokud nebude funkce heartbeat volána dostatečně často, vznikne rozdíl v čas lastTime a aktuálním čase. To způsobý zrychlené "dohánění" času.
Bylo by hezké, kdyby bud’to sama funkce poznala že nebyla dlouhý čas volána a toto ošetřila.
Bylo by hezké kdybych vyřešil náběh LED z nuly při prvním cyklu, případně doběh po posledním cyklu. Klidová
poloha by nemusela být nula ale plný jas.

336

Kapitola 42. AVR

42.8.13. Experimenty
* Attributy: id="Arduino.Experiments"

Různé experimenty s Arduinem

42.8.13.1. Matrix Led 8x8
*

Tento shield jsem si vytvořil z obyčejného experimentálního plošňáku. Jeho hlavní součástí je maticový display
8x8 LED. Ten jsem si při nějaké příležitosti objednal v Číně přes Ebuy. Display je zapojen nejjednodušším
možným způsobem, katody jsou připojeny přímo na vývody Arduina, anody pak přes odpory 820Ω. Protože mi
zůstaly 4 vývody Arduina volné, zvolil jsem zapojení tak aby mi zůstaly vývody:
•

D9 a D8, protože mohou pracovat v režimu PWM

•

A4 a A5 jako analogové vstupy, případně pro připojení I2C zařízení.

Obrázek 42-28. Zapojení

RES

Kr0
Kr1
Kr2
Kr3

+-----+
|
|
+---+---+---------------------+
+--------+
|
|
|
| USB |
|
|
|PWR|
|
|
|
|
|
|
+-----+
|
|
+---+
o |
|
|
|
|
|
AREF |
|
GND |
|
(SCK) (LED) D13 |-- Kr7
|
(MISO)
D12 |-- Kr6
--| RST
(MOSI) (PWM) D11 |-- Kr5
| 3V3
(SS)
(PWM) D10 |-- Kr4
| 5V
(PWM)
D9 |NC
| GND
(PWM)
D8 |NC
| GND
|
| VIN
D7 |--/\/\-|
D6 |--/\/\---| A0 (D14)
D5 |--/\/\---| A1 (D15)
D4 |--/\/\---| A2 (D16)
D3 |--/\/\---| A3 (D17)
D2 |--/\/\-NC| A4 (SDA)
ICSP
(TX) D1 |--/\/\-NC| A5 (SCL)
o o o
(RX) D0 |--/\/\-+--+ o
o o o
+--+
\
/
\----------------------------------/

Ac0
Ac1
Ac2
Ac3
Ac4
Ac5
Ac6
Ac7

337

Kapitola 42. AVR
Protože jsem nenašel na LED žádnou orientační značku, popsal jsem si vývody při pohledu s hora když nápis
CPM7088BR je vlevo. Ve značení vývodů znamená:
•
•
•
•

A — anoda
K — katoda
c — column (sloupec)
r — row (řádek)

Obrázek 42-29. Zapojení LED CPM7088BR
C
P
M
7
0
8
8
B
R

Ac0
Kr4
Kr2
Ac3
Kr7
Ac1
Kr1
Kr0

+-----------------+
--| o o o o o o o o |---| o o o o o o o o |---| o o o o o o o o |---| o o o o o o o o |---| o o o o o o o o |---| o o o o o o o o |---| o o o o o o o o |---| o o o o o o o o |-+-----------------+

Ac2
Ac5
Kr3
Ac7
Kr5
Kr6
Ac6
Ac4

To jak jsou zapojeny řádky a sloupce je dáno jednoduše. Chtěl jsem aby sloupce byly připojeny k jednomu
výstupnímu portu. Vývody D0 až D7 jsou PD0 až PD7, tedy port D, mikrořadiče. U tohoto zapojení by se dalo s
výhodou použít zápisu do registru D a zrychlit a zjednodušit tak kód zobrazovací rutiny.

42.9. Processing
*

Odkazy:
355
• Processing — domovská stránka projektu
356
• OpenProcessing
•
•
•

Poznámky
1. http://www.atmel.com/products/avr/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Atmel_AVR
3. http://www.avrbeginners.net/
4. http://www.avrfreaks.net/
5. http://cs.wikibooks.org/wiki/Programujeme_jedno%C4%8Dipy
6. http://www.sharksoft.wz.cz/rbglamp.html
7. http://www.theiling.de/avr.html
8. http://www.nongnu.org/uisp/index.html

338

Kapitola 42. AVR
9. http://www.jiggerjuice.net/electronics/projects/firmware-bootloader.html
10. http://avr.fenceline.de/download.html
11. http://www.tldp.org/linuxfocus/English/November2004/article352.shtml
12. http://www.serasidis.gr/circuits/avrprog/avrprog.htm
13. http://www.lancos.com/prog.html
14. http://gandalf.arubi.uni-kl.de/avr_projects/avrispre/index.html
15. http://www.evilmadscientist.com/article.php/avrtargetboards
16. http://elm-chan.org/works/avrx/report_e.html
17. http://dybkowski.net/elka/ispprog.html
18. http://www.cccac.de/cgi-bin/wiki.pl?action=browse&diff=1&id=DaPa
19. http://www.arduino.cc/playground/BootCloner/BootCloner
20. http://www.heise.de/ct/Redaktion/cm/klangcomputer/index1.htm
21. http://www.instructables.com/files/deriv/FWA/17KH/FCHYNWU2/FWA17KHFCHYNWU2.MEDIUM.jpg
22. http://www.linuxfocus.org/English/March2002/article231.shtml
23. http://www.linuxos.sk/clanok/242/index.html
24. http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=13
25. http://www.abclinuxu.cz/blog/vejsplechty/2007/9/trio-avr-isp-tri-zarizeni-zaroven
26. http://sharon.esrac.ele.tue.nl/mirrors/zl1bpu/micro/ENV/PGM.htm
27. http://sharon.esrac.ele.tue.nl/mirrors/zl1bpu/micro/CNTR/AVRprog.gif
28. http://www.avrprojects.net/articles.php?lng=en&pg=511
29. http://www.zen9658.zen.co.uk/avr-doc/HOWTO-get-started.html
30. http://www.dutchforce.com/~eforum/index.php?s=5031a7d43400e67a9b4f027558834f38&showtopic=16538
31. http://sajiduc.blogspot.com/2008/04/beginners-microcontroller-programming.html
32. http://www.ullihome.de/index.php/USBAVR-ISP
33. http://www.xs4all.nl/~dicks/avr/usbtiny/
34. http://www.equinox-tech.com/Products/details.asp?ID=362
35. http://www.nkcelectronics.com/avr-isp-programmer-adapter-kit-10-to-6-.html
36. http://www.ere.co.th/default.aspx?RedirectPage=Products&RedirectPage1=ProductsDetail&ProductID=52
37. http://www.nkcelectronics.com/stk-to-breadboard-adapter.html
38. http://avarice.sourceforge.net/
39. http://dlangenberg.googlepages.com/atmega8timers
40. http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/avr-timers-an-introduction/
41. http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/timers-in-compare-mode-part-i/
42. http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/timers-in-compare-mode-part-ii/
43. http://www.avrprojects.net/articles.php?lng=en&pg=73
44. http://winavr.scienceprog.com/atmel-avr-microcontrollers/analog-to-digital-conversion-in-avr.html
45. http://www.webdotdev.com/nvd/content/view/187/

339

Kapitola 42. AVR
46. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8127.pdf
47. http://www.atmel.com/dyn/products/product_card_mcu.asp?part_id=4585
48. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8272.pdf
49. http://www.equinox-tech.com/Products/details.asp?ID=362
50. http://www.equinox-tech.com/Products/details.asp?ID=359
51. http://www.bsdhome.com/avrdude/
52. http://www.captain.at/electronics/atmel-programmer/
53. http://www.arduino.cc/en/Hacking/ParallelProgrammer
54. http://www.abclinuxu.cz/clanky/hardware/jednocipy-pod-linuxem-i
55. http://kartikmohta.com/wiki/Tech/ATmega16Programmer
56. http://blackhole.sk/topicavr-atmega8-1
57. http://my.opera.com/CrazyTerabyte/blog/2007/10/26/first-contact-with-atmega8-microcontroller-part-2
58. http://martin.vancl.eu/AVR-4-Arduino-nahrani-bootloaderu
59. http://www.lancos.com/e2p/avrisp-siprog.gif
60. http://blackhole.sk/topicavr-atmega8-1
61. http://sonicvanajr.com/projs/avrbox.html
62. http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/part-iii-making-programmer-and-target/
63. http://www.olimex.com/dev/images/avr-pg1b-sch.gif
64. http://electronics-diy.com/avr_programmer.php
65. http://electronics-diy.com/avr_programmer.php
66. http://www.olimex.com/dev/images/avr-pg1b-sch.gif
67. http://www.fischl.de/usbasp/
68. http://www.scienceprog.com/building-and-installing-usbasp-usb-programmer-of-avr-microcontrollers/
69. http://www.scienceprog.com/one-click-project-with-usbasp-programmer/
70. http://tuxgraphic.org/electronics/200705/article07052.shtml
71. http://code.google.com/p/avropendous/wiki/ISPProgrammingAnAVRopendous
72. http://www.pjrc.com/hub_isp/
73. http://www.smrz.chrudim.cz/usbprog/
74. http://www.abclinuxu.cz/poradna/linux/show/212720
75. http://www.falcom.sk/projects/otherprojects/58-avr-isp-stk500v2.html
76. http://www.abclinuxu.cz/blog/Boldakuv_blok/2008/5/avr-a-linux
77. http://www.xs4all.nl/~sbolt/e-spider_prog.html
78. http://avr-asm.tripod.com/
79. http://www.tavrasm.org/
80. http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_en/beginner/index.html
81. https://www.mainframe.cx/~ckuethe/avr-c-tutorial/
82. http://www.joshknows.com/avr

340

Kapitola 42. AVR
83. http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/group__demo__project.html
84. http://avra.sourceforge.net/
85. http://www.suprafluid.com/avra/
86.
87. http://www.avr-asm-tutorial.net/gavrasm/index_en.html
88. http://sourceforge.net/projects/avr-ada/
89. http://www.adacore.com/home/
90. http://avr-ada.wiki.sourceforge.net/BuildScript
91. http://sourceforge.net
92. http://www2.tech.purdue.edu/ecet/courses/referencematerial/atmel/
93. http://www.youtube.com/watch?v=ghC2Q3MQzJw
94. http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/group__demo__project.html
95. http://www.linuxfocus.org/English/March2002/article231.shtml
96. http://www.linuxfocus.org/English/November2004/article352.shtml
97. http://tuxgraphics.org/electronics/200904/avr-c-programming.shtml
98. http://electrons.psychogenic.com/modules/arms/art/3/AVRGCCProgrammingGuide.php
99. http://winavr.scienceprog.com/general-avr/atmega-series-of-avr-microcontrollers.html
100. http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/group__avr__interrupts.html
101. http://tech.groups.yahoo.com/group/avrForth/
102. http://www.tinyboot.com/avr.html
103. http://sourceforge.net/projects/amforth/
104. http://www.uelectronics.info/amforth-atmega-forth
105. http://amforth.sourceforge.net/
106. http://krue.net/avrforth/
107. http://www.colorforth.com
108. http://www.jwdt.com/~paysan/gforth.html
109. http://claymore.engineer.gvsu.edu/~steriana/Software/pfavr/index.html
110. http://concurrency.cc/
111. http://news.jeelabs.org/2010/02/04/fascinating-concurrency/
112. http://side4linux.sourceforge.net/
113. http://www.scienceprog.com/kontrollerlab-ide-development-software-for-avr-under-linux/
114. http://avrlab.sourceforge.net/
115. http://gitorious.org/simavr
116. http://compilers.cs.ucla.edu/avrora/cfg.html
117. http://www.youtube.com/watch?v=e3Ns8_VwZb4
118. http://www.youtube.com/user/Lefinnois
119. http://www.idleloop.com/robotics/ColorLCD/

341

Kapitola 42. AVR
120. http://blog.lukrop.bplaced.net/archives/Nokia-6610-LCD-+-Arduino.html
121. http://gnusb.sourceforge.net/hardware/
122. http://robotika.cz/wiki/RobotikaWiki
123. http://macetech.com/blog/?q=node/46
124. http://www.bobhobby.com/2008/04/22/usb-physical-hit-counter-based-on-avr-attiny25/
125. http://www.harbaum.org/till/lcd2usb/index.shtml
126. http://vamposdecampos.googlepages.com/infrahid.html
127. http://www.raphnet.net/electronique/usbtenki/index_en.php
128. http://www.schatenseite.de/index.php?id=216&L=2
129. http://www.harbaum.org/till/i2c_tiny_usb/index.shtml
130. http://www.fischl.de/usbasp/
131. http://www.xs4all.nl/~dicks/avr/usbtiny/
132. http://www.pjrc.com/teensy/index.html
133. http://www.fourwalledcubicle.com/LUFA.php
134. http://www.electroons.com/2009/11/09/enabling-avr-uart-tx/
135. http://www.electroons.com/2009/11/10/enabling-avr-uart-rx/
136. http://bluecontroller.com/
137. http://shop.jeelabs.com/
138. http://projects.adamh.cz/cs:atmega8board
139. http://projects.adamh.cz/avrnalepky
140. http://blog.adamh.cz/index.php?clanek=elektrotechnika/96-atmega8-board-a-potisk-pcb
141. http://evilmadscience.com/tinykitlist/74-atmegaxx8
142. http://evilmadscience.com/tinykitlist/112-tiny2313
143. http://evilmadscience.com/productsmenu/tinykitlist/180-diavolino
144. http://evilmadscience.com/productsmenu/tinykitlist/176-avrstarter
145. http://www.schatenseite.de/ispadapter.html?&L=2
146. http://tinkerlog.com/2009/01/18/attiny-breadboard-headers/#more-383
147. http://www.schatenseite.de/breadpower.html?&L=2
148. http://www.ikalogic.com/freq_meter_2.php
149. http://www.myplace.nu/avr/countermeasures/index.htm
150. http://cappels.org/dproj/AVRfpls/fmpg.htm
151. http://www.cappels.org/dproj/30MHzfmeter/30MhzFmtr.html
152. http://www.dl5neg.de/freq_counter/freq_counter.html
153. http://benryves.com/projects/tvtext
154. http://www.youtube.com/watch?v=RFjIAvW1OcQ
155. http://sbc.rictor.org/io/vid3.html
156. http://avga.prometheus4.com/index.php?p=1-0

342

Kapitola 42. AVR
157. http://www.serasidis.gr/circuits/AVR_VGA/avr_vga.htm
158. http://www.circuitdb.com/circuits/id/69
159. http://www.batsocks.co.uk/readme/art_SerialVideo_1.htm
160. http://www.obdev.at/products/vusb/index.html
161. http://vusb.wikidot.com/hardware
162. http://www.recursion.jp/avrcdc/
163. http://aboutmicrocontroller.blogspot.com/2008/11/avr-1-key-keyboard-project.html
164. http://avr-mcu.dxp.pl/atmega162+ram+eval+board.html
165. http://www.scienceprog.com/adding-external-memory-to-atmega128/
166. http://dlangenberg.googlepages.com/atmega8basics
167. http://sites.google.com/site/libby8dev/fignition
168. http://omegav.ed.ntnu.no/wiki/index.php/AVR/Examples/IO
169. http://omegav.ed.ntnu.no/wiki/index.php/AVR/Examples/AD
170. http://programujte.com/index.php?akce=clanek&cl=2007041902-avr-a-ad-prevodnik
171. http://www.rn-wissen.de/index.php/ADC_(Avr)
172. http://tuxgraphics.org/electronics/200903/three-digit-display.shtml#0lfindex0
173. http://www.fourwalledcubicle.com/LUFA.php
174. http://www.obdev.at/products/vusb/index.html
175. http://www.recursion.jp/avrcdc/index.html
176. http://www.mikrocontroller.net/articles/Bitmanipulation
177. http://iamsuhasm.wordpress.com/tutsproj/avr-gcc-tutorial/
178. http://meloun.esportuj.cz/index.php?text=16-makra-pro-bitove-operace
179. http://blog.spitzenpfeil.org/wordpress/2011/02/20/pwm-again/
180. http://code.google.com/p/arduino/
181. http://cs.wikipedia.org/wiki/Arduino
182. http://www.techdot.eu/index.php/2008/02/01/arduino-prvni-program-blikani-led/
183. http://www.freeduino.org/
184. http://java.dzone.com/news/arduino-development-using
185. http://arduinothedocumentary.org/
186. http://arduino.tw
187. http://www.root.cz/n/arduino/
188. http://feilipu.posterous.com/freetronics-2010-arduino-overclocking-and-rev
189. http://www.danielandrade.net/2008/07/05/temperature-sensor-arduino/
190. http://www.freetronics.com/products/practical-arduino
191. http://my.safaribooksonline.com/book/hobbies/9781449399368
192. http://www.ladyada.net/learn/arduino/index.html
193. http://www.google.cz/search?q=Arduino+ATmega640&btnG=Hledat&hl=cs&sa=2

343

Kapitola 42. AVR
194. http://shop.snailinstruments.com/index.php?main_page=index&cPath=68_134
195. http://www.hwkitchen.com/arduino/
196. http://www.czechduino.cz/
197. http://www.nuelectronics.com/estore/index.php?main_page=product_info&products_id=15
198. http://www.adafruit.com/
199. http://pjrc.com/
200. http://shop.jeelabs.com/
201. http://www.sparkfun.com/commerce/categories.php
202. http://www.tinkersoup.de/
203. http://blog.harvie.cz/tag/arduino/
204. http://www.arduinors.net
205. http://www.instructables.com/id/A-credit-card-sized-Ethernet-Arduino-compatable-co/
206. http://www.instructables.com/id/The-Arduino-AA-Undershield/
207. http://interface.khm.de/index.php/lab/experiments/arduino-frequency-counter-library/
208. http://interface.khm.de/index.php/labor/experimente/arduino-realtime-audio-processing/
209. http://interface.khm.de/index.php/lab/experiments/input-channel-extender/
210. http://bitlash.net/wiki/start
211. http://www.instructables.com/id/A-credit-card-sized-Ethernet-Arduino-compatable-co/
212. http://www.stillhq.com/arduino/000007.html
213. http://en.wikipedia.org/wiki/Arduin_of_Italy
214. http://sourceforge.net/projects/rhyduino/
215. http://provideyourown.com/2011/arduino-program-attiny/
216. http://hlt.media.mit.edu/wiki/pmwiki.php?n=Main.ArduinoATtiny4585
217. http://code.google.com/p/arduino-tiny/
218. http://arduino.cc/en/Main/Software
219. http://blog.tepper.cz/archive/2008/11/13/arduino---seznaacutemeniacute.aspx
220. http://blog.tepper.cz/archive/2008/11/13/arduino---prvni-projekt.aspx
221. http://www.robotshop.ca/arduino-5min-tutorial-1.html
222. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/04/04/getting-started-with-arduino-chapter-zero/
223. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/04/10/getting-start
224. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/04/15/getting-started-with-arduino-chapter-two/
225. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/04/20/getting-started-with-arduino-chapter-three/
226. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/04/30/getting-started-with-arduino-–-chapter-four/
227. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/05/06/getting-started-with-arduino-chapter-five/
228. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/05/14/getting-started-with-arduino-–-chapter-six/
229. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/05/16/getting-started-with-arduino-–-chapter six addendum/
230. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/05/20/getting-started-with-arduino-–-chapter-seven/

344

Kapitola 42. AVR
231. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/05/26/getting-started-with-arduino-–-chapter-eight/
232. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/06/06/getting-started-with-arduino-–-chapter-nine/
233. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/06/14/getting-started-with-arduino-chapter-ten/
234. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/06/26/getting-started-with-arduino-–-chapter-eleven/
235. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/07/24/getting-started-with-arduino-–-chapter thirteen/
236. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/08/06/moving-forward-with-arduino-–-chapter-14-xbeeintroduction/
237. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/08/18/moving-forward-with-arduino-–-chapter-15-–
rfid-introduction/
238. http://jeremyblum.com/2011/03/07/arduino-tutorial-10-interrupts-and-hardware-debouncing/
239. http://www.billporter.info/?p=308
240. http://www.uchobby.com/index.php/2007/11/24/arduino-interrupts/
241. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2545.pdf
242. http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/group__avr__interrupts.html
243. http://cutecom.sourceforge.net/
244. http://live.gnome.org/moserial
245.
246.
247.
248.
249. http://arduino.cc/en/Hacking/Programmer
250. http://arduino.cc/en/Reference/HomePage
1. http://arduino.cc/en/Reference/AnalogRead
2. http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins
1. http://arduino.cc/en/Reference/AnalogReference
2. http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins
1. http://arduino.cc/en/Reference/AnalogWrite
2. http://principialabs.com/arduino-pulse-width-modulation/
3. http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1235060559
4. http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1152547089/2
1. http://arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt
1. http://arduino.cc/en/Reference/Constrain
1. http://arduino.cc/en/Reference/Delay
1. http://arduino.cc/en/Reference/DetachInterrupt
1. http://arduino.cc/en/Reference/DigitalRead
1. http://arduino.cc/en/Reference/DigitalWrite
1. http://arduino.cc/en/Reference/Interrupts
1. http://arduino.cc/en/Reference/Map

345

Kapitola 42. AVR
1. http://arduino.cc/en/Reference/Max
1. http://arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt
1. http://arduino.cc/en/Reference/Min
1. http://arduino.cc/en/Reference/NoInterrupts
1. http://arduino.cc/en/Reference/NoTone
1. http://arduino.cc/en/Reference/PinMode
2. http://arduino.cc/en/Tutorial/DigitalPins
3. http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins
1. http://arduino.cc/en/Reference/Tone
276. http://arduino.cc/en/Tutorial/Sweep
277. http://code.google.com/p/tinkerit/
1. http://arduino.cc/en/Reference/ServoRead
1. http://arduino.cc/en/Reference/ServoWrite
1. http://arduino.cc/en/Reference/ServoWriteMicroseconds
281. http://bitlash.net/wiki/docindex
282. http://github.com/radekh/hc595
283. http://homepages.which.net/~paul.hills/Software/ShiftRegister/ShiftRegisterBody.html
284. http://code.google.com/p/rogue-code/wiki/ToneLibraryDocumentation
1. http://arduino.cc/en/Serial/Available
1. http://arduino.cc/en/Serial/Begin
1. http://arduino.cc/en/Serial/End
1. http://arduino.cc/en/Serial/Flush
1. http://arduino.cc/en/Serial/Print
1. http://arduino.cc/en/Serial/Println
1. http://arduino.cc/en/Serial/Read
1. http://arduino.cc/en/Serial/Write
293. http://fritzing.org
294. http://www.wulfden.org/TheShoppe/freeduino/ADABOOT.shtml
295. http://www.ladyada.net/library/arduino/bootloader.html
296. http://www.wulfden.org/TheShoppe/freeduino/ADABOOT.shtml
297. http://shieldlist.org/
298. http://www.freetronics.com/products/ethernet-shield-with-poe
299. http://www.freetronics.com/products/protoshield-basic
300. http://excamera.com/sphinx/gameduino/making.html
301. http://www.freetronics.com/products/stackable-arduino-shield-headers
302. http://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=52&products_id=85
303. http://www.flickr.com/photos/spikenzie/4095424939/in/photostream/

346

Kapitola 42. AVR
304. http://www.spikenzielabs.com/SpikenzieLabs/Prototino.html
305. http://www.adafruit.com/category/17_21
306. https://github.com/jonoxer/etherShield
307. http://www.nuelectronics.com/estore/index.php?main_page=product_info&cPath=1&products_id=4
308. http://blog.thiseldo.co.uk/?p=329
309. http://blog.thiseldo.co.uk/?p=493
310. http://www.tuxgraphics.org/electronics/200905/embedded-tcp-ip-stack.shtml
311. http://www.tucsni.nl/jee/
312. http://jeelabs.net/projects/cafe/wiki
313. http://www.adafruit.com/products/187
314. examples/avr/Arduino/
315. http://github.com/radekh/Led8x8
316. http://hackaday.com/2009/07/15/avr-isp-programming-via-arduino/
317. http://www.flickr.com/photos/drug123/3718355976/in/pool-76206823@N00
318. http://code.google.com/p/mega-isp/
319. http://drug123.org.ua/mega-isp-shield/
320. http://www.flickr.com/photos/drug123/3718360064
321. http://arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoISP
322. http://tinkerlondon.com/now/2007/02/19/make-an-arduino-ng-into-an-avr-isp-programmer-for-good/
323. http://drug123.org.ua/mega-isp-shield/
324. http://code.google.com/p/mega-isp/
325. http://freaklabs.org/index.php/chibiArduino.html
326. http://www.freaklabsstore.com/index.php?main_page=product_info&cPath=22&products_id=187
327. http://www.arduino.cc/en/Main/Hardware
328. http://www.freeduino.org/
329. http://www.gravitech.us/arna30wiatn.html
330. http://shop.moderndevice.com/products/bbb-kit
331. http://www.adafruit.com/
332. http://seeedstudio.com/depot/
333. http://www.pjrc.com/teensy/
334. http://www.seeedstudio.com/blog/2008/09/15/seeeduino-release-notice-ver10b/
335. http://timewitharduino.blogspot.com/2009/09/introducing-duino644.html
336. http://www.ladyada.net/make/boarduino/
337. http://www.instructables.com/id/Perfboard-Hackduino-Arduino-compatible-circuit/
338. http://telinks.wordpress.com/2010/09/07/starduino/
339. http://txapuzas.blogspot.com/2010/07/paperduino-pcb.html
340. http://txapuzas.blogspot.com/2010/07/paperduino-perfboard.html

347

Kapitola 42. AVR
341. http://txapuzas.blogspot.com/2010/07/paperduino-stripboard.html
342. http://www.bhasha.co.cc/product.php?id_product=34
343. http://wiki.hackspace.org.uk/wiki/Project:Nanode
344. http://sanguino.cc/start
345. http://store.makerbot.com/sanguino-v1-0-pcb.html
346. http://www.adafruit.com/forums/viewtopic.php?f=20&t=7015&start=0
347. http://leaflabs.com/devices/maple/
348. http://www.alvie.com/zpuino/index.html
349. http://www.digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,719,895&Prod=CHIPKIT-MAX32
350. http://www.digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,892,893&Prod=CHIPKIT-UNO32
351. http://www.ladyada.net/library/arduino/bootloader.html
352. http://www.ladyada.net/
353. http://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=19
354. http://www.arduino.cc/playground/Main/HeartbeatSketch
355. http://processing.org/
356. http://www.openprocessing.org/

348

Kapitola 43. Propeller
Odkazy:
•

Propeller General Information1

•

Parallax Propeller2 na Wikipedii

•

Propeller od firmy Parallax3 je zajímavý obvod obsahující 8 paralelně běžících 32 bitových procesorů COG
propojených kruhovou sběrnicí a potřebnou pamět’. K dispozici jsou i nástroje pod Linux, jak se lze dočíst v IDE
for linux / Mac (and Windows) users - Ver 0.13 - The "Mr Sheen" release4.
Obrázek 43-1. P8X32A-D40
+-----+ +-----+
P0-| 1 |_| 40 |-P31
P1-| 2
39 |-P30
P2-| 3
38 |-P29
P3-| 4
37 |-P28
P4-| 5
36 |-P27
P5-| 6
35 |-P26
P6-| 7
34 |-P25
P7-| 8
33 |-P24
Vss-| 9
32 |-Vdd
BOEn-| 10
31 |-XO
RESn-| 11
30 |-XI
Vdd-| 12
29 |-Vss
P8-| 13
28 |-P23
P9-| 14
27 |-P22
P10-| 15
26 |-P21
P11-| 16
25 |-P20
P12-| 17
24 |-P19
P13-| 18
23 |-P18
P14-| 19
22 |-P17
P15-| 20
21 |-P16
+-------------+

Tabulka 43-1. Cog RAM Special Purpose Registers
adresa

název

typ

popis

1F0

PAR

Read-Only

Boot Parameter

1F1

CNT

Read-Only

System Counter

1F2

INA

Read-Only

Input States for P31-P0

1F3

INB

Read-Only

Input States for
P63-P32

1F4

OUTA

Read/Write

Output States for
P31-P0

1F5

OUTB

Read/Write

Output States for
P63-P32

1F6

DIRA

Read/Write

Direction States for
P31-P0

349

Kapitola 43. Propeller
adresa

název

typ

popis

1F7

DIRB

Read/Write

Direction States for
P63-P32

1F8

CTRA

Read/Write

Counter A Control

1F9

CTRB

Read/Write

Counter B Control

1FA

FRQA

Read/Write

Counter A Frequency

1FB

FRQB

Read/Write

Counter B Frequency

1FC

PSHA

Read/Write

Counter A Phase

1FD

PSHB

Read/Write

Counter B Phase

1FE

VCFG

Read/Write

Video Configuration

1FF

VSCL

Read/Write

Video Scale

Pokud se vám zdají ceny kitů s procesory P8X32A vysoké, můžete si takový udělat sami podle How to make a
Propeller Development Kit5.

Poznámky
1. http://www.parallax.com/propeller/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Parallax_Propeller
3. www.parallax.com
4. http://forums.parallax.com/forums/default.aspx?f=25&m=298620&p=1&ord=d
5. http://www.longhornengineer.com/DIY/PropDev

350

Kapitola 44. PSoC
Odkazy:
• Embedded Systems/Cypress PSoC Microcontroller1
• CYPRESS2
Nástroje a prostředí
•

Forth
•

Forth/PSoC Forth3

•
•
•

Ostatní:
•

m8cutils4

Tabulka 44-1. Dostupnost součástek:
typ

prodejce

datum

cena

CY8C27143

TME

2010-02-15

115 Kč bez DPH

CY8C27443-24PXI

TME

2010-02-15

115 Kč bez DPH

CY8C29466-24PXI

TME

2010-02-15

173 Kč bez DPH

Poznámky
1. http://en.wikibooks.org/wiki/Embedded_Systems/Cypress_PSoC_Microcontroller
2. http://www.cypress.com/
3. http://en.wikibooks.org/wiki/Forth/PSoC_Forth
4. http://m8cutils.sourceforge.net/

351

Kapitola 45. Projekty s mikrořadiči
Tato kapitola obsahuje náměty a projekty na zařízení, která je možno na mikrořadičích postavit.
Velmi zvláštní projekty:
• The AVR AM Radio Transmitter (and Plantenna)1 [2010-10-18]
• DIY standalone internet radio receiver with Shoutcast/Icecast protocols2 Alexander Yerezeyev [2010-0220]
•
•

45.1. Využití malých obvodů s nízkým počtem vývodů
Odkazy na projekty:
• Stealth USB CapsLocker3 — ATtiny45
• Capslocker Rebuild4
• A Really Tiny tinyCylon5
• USB Physical Hit Counter based on AVR ATtiny256
• the 1-Key-Keyboard project7 — ATtiny45/ATtin85
•

45.2. Komunikace mezi řadiči pomocí LED
Tento nápad je ve stádiu zkoumání.
Nosná myšlenka komunikace pomocí LED diody spočívá v tom, že LED dioda nejen že dokáže emitovat
světlo, ale dokáže pracovat i obráceně. Tedy vytvářet elektrickou energii při osvícení. Můžeme tedy vybavit dva
mikrořadiče, každý jednou LED diodou. Tyto led diody přiložit k sobě tak aby do sebe svítily navzájem. Nyní již
zbývá vyřešit jak tento hardware obsloužit programem.
Program přepíná mezi dvěma směry komunikace. Jedná se tady o poloviční duplex. Při vysílání přivádíme na
diodu napětí (logická 1, logická 0). Při příjmu měříme napětí na diodě pomocí vnitřního AD převodníku v MCU.

352

Kapitola 45. Projekty s mikrořadiči
Obrázek 45-1. Komunikace dvou MCU pomocí LED diod
Vcc

Vcc

MCU

MCU

D?

D?

Ze způsobu přijímání, tedy použitím AD převodníku k měření fotoelektrického napětí, jsme limitování na
maximální komunikační rychlosti. Toto maximum předpokládám pro MCU Atmel AVR v řádu jednotek kilobitů.
Výhody:
• Zařízení nejsou galvanicky propojena.
• Je využit jen jeden pin MCU.
Nevýhody:
• Nízká rychlost komunikace.
• Nutnost řešit kominukaci od základů programově.
• Vyšší spotřeba energie než při přímém eletrickém propojení.

45.3. Generování videosignálu
Generování videosignálu pro televizní přijímač, nebo počítačový monitor.
Odkazy:
• How to generate video signals in software using PIC8
• PAL TV timing and voltages9

353

Kapitola 45. Projekty s mikrořadiči
•
•
•

45.4. Čtení analogových hodnot
*

Odkazy:
• 60
• ATMega48 + LM335 + MAX232 = Serial Port Multi-Channel Temperature Measurement10 — Scott
[2010-11-24]
•

Řada mikrořadičů má na čipu implementován AD převodník a je schopna odečítat analogová napětí na jednom
či více vstupech. Většina AVR ATmega/ATtiny a také PIC mikrořadičů je má. Pokud ne, můžeme použít externí
AD převodník v jednom čipu.

45.5. RFID
*

Odkazy:
• USING AN AVR AS AN RFID TAG11 [2008-09-21]
12
• SIMPLEST RFID READER? [2008-08-22] (Propeler)
13
• Proximity Security System
• Building a RFID reader14 PIC16F628A
• Smart-Its RFID Tag Reader15
•
•

45.6. Čítače
*

Odkazy:
• Home-Brew Transceiver Taking Shape!16
• $10 Frequency Counter Finished!17
•
•

45.7. Rozšíření počtu I/O
*

Odkazy:
• Using Serial Peripheral Interface (SPI) Master and Slave with Atmel AVR Microcontroller18
• MCP23S17 SPI I/O Expander19
• MCP23S17 addressable 16-Bit I/O Expander with SPI20
•

354

Kapitola 45. Projekty s mikrořadiči
Součástky:
• 16-42
• 16-41
• MCP23S0821 (SPI), MCP2300822 (I2C) — 8-Bit I/O Expander with Serial Interface
• MCP23S1723 (SPI), MCP2301724 (I2C) — 16-Bit I/O Expander with Serial Interface
• MCP23S0925 (SPI), MCP2300926 (I2C) — 8-Bit I/O Expander with Open-Drain Outputs
• MCP23S1827 (SPI), MCP2301828 (I2C) — 16-Bit I/O Expander with Open-Drain Outputs
• MCP2301629 (I2C), nedoporučuje se pro nové konstrukce
• PCF857430
• MAX731731 — 10-Port SPI-Interfaced I/O Expander
• MAX731832 — I2C, 16-Bit
33
• MAX7301 — SPI, 20-Port
34
• M66010FP/GP
•

K dispozici jsou součástky od fy Microchip MCP23009/MCP23S09. Tyto součástky jsou 8-mi bitový expander. Každý pin 8-mi pinové brány může být nastaven jako vstupní nebo výstupní. Připojení k MCU je přes I2C
(MCP23009) nebo SPI (MCP23S09)
Obvody MCP23018/MCP23S18 mají 16 I/O. Pouzdro 28 PDIP, 28 SOIC, 24 SSOP (MCP23018), 24 QFN

45.8. Obsluha LED v maticovém zapojení
*

Odkazy:
• tronixstuff Moving Forward with Arduino – Chapter 18 – RGB LED Matrix35
•

Tedy jak obsloužit několik 7-mi segmentových, či 14-ti a 16-ti segmentových LED. Případně jak obsloužit
matice 8*8 případně jiné rozměry.

Poznámky
1. http://grieg.gotdns.com/blog/?p=312
2. http://alyer.frihost.net/ethradio/eth_radio_en.htm
3. http://www.macetech.com/blog/node/46
4. http://macetech.com/blog/node/81
5. http://www.popsci.com/diy/article/2009-01/really-tiny-tinycylon
6. http://www.bobhobby.com/2008/04/22/usb-physical-hit-counter-based-on-avr-attiny25/
7. http://blog.flipwork.nl/?x=entry:entry081009-142605
8. http://www.rickard.gunee.com/projects/video/pic/howto.php
9. http://www.retroleum.co.uk/electronics-articles/pal-tv-timing-and-voltages/
10. http://www.swharden.com/blog/2010-11-24-atmega48-lm335-max232-serial-port-multi-channeltemperature-measurement/
11. http://scanlime.org/2008/09/using-an-avr-as-an-rfid-tag/
12. http://scanlime.org/2008/08/simplest-rfid-reader/

355

Kapitola 45. Projekty s mikrořadiči
13. http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/FinalProjects/s2006/cjr37/Website/index.htm
14. http://memweb.newsguy.com/~rhuang/RFID/rfid.html
15. http://www.sics.se/~kalle/projects/daphne/RFID/
16. http://www.swharden.com/blog/2011-01-28-home-brew-transceiver-taking-shape/
17. http://www.swharden.com/blog/2011-03-14-frequency-counter-finished/
18. http://www.ermicro.com/blog/?p=1050
19. http://www.senita.de/index.php?option=com_content&view=article&id=47
20. http://mbed.org/users/romilly/notebook/mcp23s17-addressable-16-bit-io-expander-with-spi/
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35. http://tronixstuff.wordpress.com/2010/09/28/moving-forward-with-arduino-%E2%80%93-chapter-18%E2%80%93-rgb-led-matrix

356

Kapitola 46. Virtuální procesory
Nevím kam zařadit tohle téma a tak jsem mu prozatím přiřadil samostatnou část v kapitole o elektronice ačkoliv
je to více o software.
Virtuální procesory jak již název napovídá nejsou skutečné v tom významu že bychom je mohli vidět jako
čipy. Jsou to jen kontrukce které jsou realizovány programem běžícím na skutečných procesorech. Jejich přínos
je zejména v tom, že standardizují platformu, byt’ na virtuální úrovni a umožňují tak provozovat programy pro ně
napsané na odlišných typech skutečných procesorů. Jako příklad bych uvedl virtuální stroje/procesory pro jazyk
Java či Scheme. Nebo z jiné strany Zork vyvinutý pro psaní her firmou Infocom.
Odkazy:
• MIX1
• MMIX2
• SECD3
•
•
•

46.1. Zork
Odkazy:
• Z-Machine Standards4
•
•
•

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/MIX
2. http://en.wikipedia.org/wiki/MMIX
3. http://en.wikipedia.org/wiki/SECD_machine
4. http://www.inform-fiction.org/zmachine/standards/index.html

357

VIII. Periferie a rozhraní
* Zvážit jestli by nebylo vhodné tento oddíl zahrnout do oddílu VII – „Mikroprocesory a mikrořadiče“.

Kapitola 47. Sério-paralelní registry
Odkazy:
•

Expanded I/O using 74165 and 745951

Zde jsou jednoduchá zapojení sériových registrů. Používají se pro rozšíření počtu vstupních či výstupních linek
na úkor času. Používané obvody jsou:
•
•
•

74HC164 — 8-bit Serial-Input/Paralel-Output
74HC165
74HC166 — 8-bit Parallel-Load Shift Registers

•
•
•

74HC595
74HC597

Poznámky
1. http://www.blitzlogic.com/exp_io.htm

359

Kapitola 48. SD/MMC
Odkazy:
•

Digital electronics and programing: Real schematik for interfacing One SD/MMC card to atmega
microcontrollers1

•

Konstrukce:
•

48.1. Připojení MMC k AVR ATmega
Konstrukce:
•

Atmel ATmega (ATmega16 / ATmega32) - MMC (Multi Media Card) Flash Memory Extension2

•

Pokud má náš procesor jiné napájecí napětí, například 5V jako je v uvedené konstrukci, musíme rozhrani MMC
karty přizpůsobit. Pokud nechcem riskovat poškození karty napětím 5V.
•

Napájecí napětí pro kartu MMC/SD je získáno pomocí stabilizátoru, například Low Drop Voltage stabilizátoru LD1086V33 nebo jiného. Low Drop proto, aby mu na vstupu stačilo 5V jimiž je napájen procesor.

•

Karta je připojena k sériovému SPI rozhraní MCU. Využijem tím hardware který máme v procesoru k
dispozici a ušetříme výkon pro vlastní aplikaci.

•

Vývody SCK, MOSI, a SS jsou připojeny na odpovídající vývody rozhraní karty (SCK−→CLK,
MOSI−→DataIn, SS−→!CS) jsou připojeny přes odporové děliče. Přesně na vývod porocesoru je
připojen odpor 1.8kΩ tento odpor je pak druhým vývodem připojen na rozhraní MCU a toto rozhraní je
pak dalším odporem o hodnotě 3.3kΩ připojeno k zemi.

•

Vývod DataOut rozhraní MMC/SD je připojen přímo na vstup rocesoru MISO. Výstupní napětí na tomto
vývodu spolehlivě stačí procesoru k rozeznání Log 1.

Ukázkové připojení je vidět například na http://www.captain.at/electronic-atmega16-mmc-schematic.png.

48.2. Připojení k CDP 1802
Odkazy:
• the Cosmac 1802 handheld computer3

360

Kapitola 48. SD/MMC
Obrázek 48-1. The 1802 MMC/SD interface circuit
1802

MMC/SD card

R1
+V

Vdd
1

56R

D1

C1

C2

R3
3V3

2

R2

10uF

100nF

56k

33k

CLK
C

T2

B
C

R4

T1

BC547

B

N3

E

56k

BC547

R5

E

100R
R6
N6/N7

R7

33k

CS

39k
R8
Q

R9

33k

DATA IN

39k
EF3’
T3

C

R10
B

BC547

DATA OUT
39k

E

GND

Vss1
Vss2

Poznámky
1. http://digitalelectronicsandprograming.blogspot.com/2008/10/real-schematik-for-interfacing-one.html
2. http://www.captain.at/electronic-atmega-mmc.php
3. http://ringcomps.co.uk/hhc/

361

Kapitola 49. LCD a LED displeje
Odkazy:
•

Berty’s Home Pege1

•

LCDInfo.com2

49.1. Řadiče zobrazovacích jednotek
Odkazy:
• pcd85443
•

* Až přibude řadičů, bude potřeba je roztřídit podle výrobců.

49.1.1. PCD8544
Tento řadič je použit v řadě malých displejů, zejména displejů v mobilních telefonech 49.2.2
TBD;

49.1.2. PCDF8814
Tento řadič je použit v displejích mobilních telefonů jako jsou LCD Nokia 1100

49.1.3. ST7548T
Odkazy:
• Datasheet pro ST7548T4
Tento řadič je použit v desiplejích mobilních telefonů LCD Nokia 3310

49.2. Displeje z mobilů a jiných zařízení
Odkazy:
5
• MT LCD - knihovny, schemata, odkazy
Obchody kde se dá koupit:
•

Náhradní díly a příslušenství na mobily6

•

amilo s.r.o.7

Články:
• Epson S1D15G10 Nokia LCD (Work In Progress)8
•

362

Kapitola 49. LCD a LED displeje
•

Odkazy na displeje:
•

Nokia 5110/6110:
•

Xmob.cz9 — 236Kč (2008-11-18)

•

•

Nokia 8210/8250:
•

Xmob.cz10 — 240Kč (2008-11-18)

•

•

Nokia 3410/3350:
•

Xmob.cz11 — 298Kč (2008-11-18)

•

•

Siemens
•

Using the Siemens S65-Display12

•

•

Nokia
•

— xKč (2008-00-00)

•

Tabulka 49-1. Informace o monochromatický LCD displejích
typ, označení

použit v
mobilech

používané
řadiče

velikost v
pixelech

LCD Nokia 3310

PCD8544,
ST7548T

84*48

LCD Nokia 1100

PCF8814

96*65

Nokia 3510

poznámka

98*67

Tabulka 49-2. Parametry displejů
Typ

Rozměry

Barvy

Napájení

řadič

Nokia 1100

96*68

monochrome

2.8

PCF8814

363

Kapitola 49. LCD a LED displeje
Typ

Rozměry

Barvy

Napájení

řadič

Nokia
3310/3330

84*48

B&W

2.7-3.3

pcd5844

132*132

12b

3.3V

Epson
S1D15G10,
Philips
PCF8833

Nokia 5200,
6060, 6070,
6080, 6101,
6103, 6125,
6151, 7360

128*160

18b

Nokia 3610,
5000, 5220,
7210, 7210

240*320

Nokia 6200,
6301, 6120,
6124, 6555,
8600, 5310,
5320, 6121,
7500

240*320

Nokia 6310,
6310i

96*65

Nokia 5110,
6110
Nokia 8210,
8850
Nokia 6100,
7210, 6610,
7250, 6220
Nokia 1110,
1110i
Nokia 6210
Nokia 6510
Nokia 1112
Nokia 3510i

•

Nokia 520013

•

Nokia 520014

•

Originální LCD displej pro Nokia 5200, 6060, 6070, 6080, 6101, 6103, 6125, 6151, 7360 - vnitřní15

•
•

49.2.1. Nokia 1100

364

monochrome

Kapitola 49. LCD a LED displeje

49.2.2. Display pro mobil Nokia 3310/3330
Odkazy:
• Nokia 3310 LCD16
• Connect Nokia 3310 LCD to LPT port17
• Kousek diskuze k problémům s displeji (nový řadič)18
• LCD Nokia 331019 on YouTube
• LCD do PC z Nokie 331020
• NOKIA 3310 LCD interfacing with ATmega821 (plošňáček)
Kde se dá display sehnat:
•

Xmob.cz22 — 220Kč (2008-11-18)

•

Nokia 3310 LCD Driver using a PIC23

•

LCD display pro Nokia 3310/333024 — 180Kč (2008-11-18)

•

Nakupuj levně LCD display Nokia 331025

•

Konstrukce:
•

Levný LCD teploměr26

•
•
•

Technické parametry:
•

Rozlišení displeje: 84*48 bodů.

•

Napětí: 2.7 až 3.3V

•

Použité řadiče: PCD8544 v původních displejích, později nahrazen ST7548T

•
•

V tomto mobilu je použit displej Phillips PCD8544.

Popis signálů
Vdd
Napájecí napětí 2.7 - 3.3V.
SCLK — serial clock input

SDIN — serial data input

D/!C — data/!command

365

Kapitola 49. LCD a LED displeje
!SCE — chip enable

GND
Zem, 0V.
Vout
Mezi tento vývod a GND se připojí elektrolytický kondenzátor o kapacitě 1 až 10 textmuF
!RES — external reset input

Po připojení jednoho vzorku displeje k MCU a pokusu jej oživit jsem mimo jiné narazil na problém posunutého
obrazu. Na první pohled to vypadalo, jako by displej zobrazoval o 3 řádky níž než by měl. Po důkladném prozkoumání jesm pojal podezření jenž se potvrdilo. Můj vzorek má zcela jiný řadič než js původní PCD8544 a to
ST7548T. Tento řadič obslouží displeje až do velikosti 102*66 bodů.
Zapojení vývodů displeje Nokia 3310. Při pohledu ze zadu displeje, kdy konektor je nahoře, jsou kontakty
číslované z leva do prava.
1. Vdd
2. Sck
3. Sdin
4. D/C
5. Sce
6. Gnd
7. Vout
8. Res

366

Kapitola 49. LCD a LED displeje
Obrázek 49-1. Ukázka displeje z Nokia 3310

Tabulka 49-3. Zapojení vývodů Nokia3310 na připájeném plochém vodiči
barva

signál

hnědá

Vdd

červená

Sck

oranžová

Sdin

žlutá

D/C

zelená

Sce

modrá

GND

fialová

Vout

šedá

Res

Veškerá komunikace s displejem se odehrává na vodičích !SCE, D/!C, SCLK, SDIN a RES. Vývod GND
je spojen se zemí, na pájecí napětí cca 3V je přivedeno na Vcc a mezi Vout a GND se připojí elektrolytický
kondenzátor o kapacitě 1 až 10textmuF.
Tabulka 49-4. Připojení displeje k MCU AVR
displej
VDD

+3V

SCLK

SCK

SDIN

MOSI

D/!C

367

Kapitola 49. LCD a LED displeje
displej
SCE

!SS

GND

GND

VOUT

elyt.kond. 1-10 textmuF proti
GND

!RST
Pokud chceme použít vnitřní SPI hardware, tak zálečí na připojení vývodů SCK-SCLK, MOSI-SDIN, u ostatních vy měly stačit libovolné volné piny.
Obrázek 49-2. Připojení N3310 k ATtiny461
+3V -----|
PA2 (SCK) ------------|
PA0 (MOSI,DI,SDA) ----|
|
|
GND ----+----------|
+---| |----|
|

(MOSI/DI/SDA/!OC1A/PCINT8)
(MISO/DO/OC1A/PCINT9)
(SCK/USCK/SCL/!OC1B/PCINT10
(OC1B/PCINT11)

(ADC7/!OC1D/CLKI/XTAL1/PCINT12)
(ADC8/OC1D/CLKO/CTAL2/PCINT13)
(ADC9/INT0/T0/PCINT14)
(ADC10/!RESET/PCINT15)

PB0
PB1
PB2
PB3
VCC
GND
PB4
PB5
PB6
PB7

49.2.3. Nokia 3510, 3510i LCD
Odkazy:
• Nokia 3510, 3510i LCD Pinouts27
28
• Nokia 3510 Specifications
29
• Nokia Farbdisplay 3510i
Parametry N3510i:
• Velikost obrazu: 98*67 bodů
• Počet barev: 4096
• Technologie: CSTN
Parametry N3510:
• Velikost obrazu: 98*67 bodů
• Počet barev: B/W
• Technologie: FSTN
• Řadič: PCF8814

368

+----+--+----+
| 1 +--+ 20|
| 2
19|
| 3
18|
| 4
17|
| 5
16|
| 6
15|
| 7
14|
| 8
13|
| 9
12|
|10
11|
+------------+

VDD
Sck
Sdin
D/C
Sce
GND
Vout
Res

PA0 (ADC0/DI/SDA/PCINT0)
PA1 (ADC1/DO/PCINT1)
PA2 (ADC2/INT1/USCK/SCL/PCINT2)
PA3 (AREF/PCINT3)
AGND
AVCC
PA4 (ADC3/ICP0/PCINT4)
PA5 (ADC4/AIN2/PCINT5)
PA6 (ADC5/AIN0/PCINT6)
PA7 (ADC6/AIN1/PCINT7)

Kapitola 49. LCD a LED displeje
Tabulka 49-5.
Pin

Signál

1

!Reset

2

!Cs

3

Gnd

4

Sdata

5

Sclk

6

Vdigital 1.8V

7

Bbooster in 2.7V

8

Vlcd max 12V

49.2.4. Siemens S65
Odkazy:
30
• Using the Siemens S65-Display by Christian Kranz, October 2005
•
•

* Siemens used for the mobile phones S65, M65, CX65 and SK65 a 16-bit color TFT display with 132x176 pixel.

49.3. WGM-12232M (122×32)
*

Tabulka 49-6. Zapojení konektoru
pin

název funkce

1

VDD

Power Supply (+5V)

2

GND

GND

3

V0

Contrast adjustment (0 až -5V)

4

!RST

Reset

5

CS1

CS1

6

CS2

CS2

7

R/!W

R&!W enable (0: write, 1: read)

8

NC

NC

9

A0

Data/command identifier (0: Command, 1: Data)

10-17

DB0DB7

8 bit data cable

18

VBL

Backlight enable switch (0: OFF, 1: ON)

19

GND

GND

20

GND

GND

369

Kapitola 49. LCD a LED displeje
Napájecí napětí VDD je 5V, pracovní proud je 17 až 20 mA.
Display je založen na čipech NJU6450 nebo podobných.

Poznámky
1. http://sandiding.tripod.com/Bertys.html
2. http://forum.lcdinfo.com/index.php
3. http://serdisplib.sourceforge.net/ser/pcd8544.html
4. http://www.sitronix.com.tw/sitronix/product.nsf/Doc/ST7548T
5. http://www.mcu.cz/forum/viewtopic.php?f=513&t=1344
6. http://www.dily-na-mobily.cz/
7. http://www.amilo.cz/
8. http://www.arduino.cc/playground/S1D15G10NokiaLCD/S1D15G10NokiaLCD
9. http://www.xmob.cz/k_16-Nokia-LCD-displeje-flex-kabely-folie-na-display/p_nlcd653-Originalni-LCDdisplej-pro-Nokia-5110-6110
10. http://www.xmob.cz/k_16-Nokia-LCD-displeje-flex-kabely-folie-na-display/p_nlcd659-Originalni-LCDdisplej-pro-Nokia-8210-8850
11. http://www.xmob.cz/k_16-Nokia-LCD-displeje-flex-kabely-folie-na-display/p_nlcd608-Originalni-LCDdisplej-pro-Nokia-3410-3350-komplet
12. http://www.superkranz.de/christian/S65_Display/DisplayIndex.html
13. http://mobil.idnes.cz/nokia-5200-c57-/katalog.asp?nazev=5200&sa=HLEDEJ&id=497
14. http://www.esato.com/phones/index.php/phone=258
15. http://www.xmob.cz/k_16-Nokia-LCD-displeje-flex-kabely-folie-na-display/p_nlcd610-Originalni-LCDdisplej-pro-Nokia-5200-6060-6070-6080-6101-6103-6125-6151-7360-vnitrni
16. http://www.myplace.nu/mp3/nokialcd.htm
17. http://www.scienceprog.com/connect-nokia-3310-lcd-to-lpt-port/
18. http://www.edaboard.com/ftopic324477.html
19. http://www.youtube.com/watch?v=OZgKUa2y9tg
20. http://portal.sedf.net/modules.php?name=Downloads&d_op=viewdownload&cid=28
21. http://www.dharmanitech.com/2008/09/nokia-3310-lcd-interfacing-with-atmega8.html
22. http://www.xmob.cz/k_16-Nokia-LCD-displeje-flex-kabely-folie-na-display/p_nlcd651-Originalni-LCDdisplej-pro-Nokia-3310-3330
23. http://www.100acre.org/elec/nokia_lcd/
24. http://www.amilo.cz/index.php?productID=1418
25. http://nakupujlevne.eu/mobilni-telefony/nokia/lcd-display-nokia-3310/
26. http://hw.cz/teorie-praxe/konstrukce/art2134-levny-lcd-teplomer.html
27. http://sandiding.tripod.com/ni3510.html
28. http://stats.getjar.com/device/Nokia/3510
29. http://www.xmail.net/martin-k/display.htm

370

Kapitola 49. LCD a LED displeje
30. http://www.superkranz.de/christian/S65_Display/DisplayIndex.html

371

Kapitola 50. JTAG
Odkazy:
•

JTAG1

•
•

Poznámky
1. http://www.freelabs.com/~whitis/electronics/jtag/

372

Kapitola 51. USB
Odkazy:
• USB1
• USB Designer Links2
• USB1.1 Integrated Circuits & Development Boards3 from Beyond Logic
4
• USB Made Simple — A Series of Articles on USB
5
• USB in NutShell
•

51.1. Fyzická vrstva
Fyzicky je US realizováno 4 vodičovým kabelem se speciálnímí, tzv. USB konektory. Těchto konektorů je více
typů a velikostí.
Kabelem jsou propojena vždy dvě usb zařízení. Pokud potřebujeme připojit více zařízení, využíváme tzv USB
HUB který má více konektorů a je tím pádem základním stavebním kamenem stromové struktury.
4 vodiče USB kabelu jsou tyto:
Tabulka 51-1. USB kabel/konektor
pin

barva

význam/funkce

1

červená

VBUS (5 Volt)

2

bílá

D-

3

zelená

D+

4

černá

Ground

51.2. Čipy
Součástky které nám pomohou s realizací USB rozhraní.
Odkazy:
•

USB Slave
6
• PDIUSBD12 FAQ
7
• Micro-USB Module — USB bust to micro adapter built on CP2102 chip
8
• FT245 — USB FIFO (USB Parallel)
9
• FT232 — USB to Serial
10
• FT2232 — USB to Serial
•
•

•

USB Host
11
• FTDI VNC1L T/R - Vinculum USB Host Controller Device #16620
•

373

Kapitola 51. USB

51.3. Konstrukce
•
•

World’ Smallest Low-speed USB Analyzer (Atapchi)12 — pužit SX Scenix (kompatibilní z PIC)
California Dreamin SX USB Keyboard Demo13

51.4. Převodníky USB←→RS232
*

51.4.1. USB ←→ RS232TTL z kabelu NOKIA
*

Odkazy:
• Identificando pines del DATA CABLE de USB a serial 14
• DIY USB to Serial Cable For $3!15
• Use a Nokia Serial Cable on an ARM9 Linkstation16
• Cost effective (cheap!) USB Serial cable for any project17
• AddASerialPort18 Why Add A Serial Port? Because you can!!
• Nokia Pop-port connector pinout19
20
• Pinouts for Nokia Pop-Port
21
• HwB Pop-Port
22
• FAQ1: Nokia Data / Connectivity Cables DKU-2 DKU-5 CA-42 CA-53
•
•
•

Převodníky USB RS232 TTL se dají postavit z USB čipů. Dají se i koupit hotové ve formě kabelů či malých
destiček. Cena takových řešení se obvykle pohybuje od $10 do $30. Cenově zajímavou alternativou je použít
kabely k mobilním telefonum NOKIA. Jejich cena je, při nákupu u čínských obchodníků na Ebay, okolo $2.
Tabulka 51-2. Použitelné kabely
typ

počet
vodičů

CA-42

3

Podle HwB Pop-Port23 se jedná o novější variantu DKU-5 jenž má maximální
rychlost 230400 bps.

DKU-5

4

Maximální rychlost 115200 bps

C-261

nezkoušeno

DKU-2

čistý USB kabel

CA-53

čistý USB kabel

CA-70

čistý USB kabel

Nejdříve zapojení konektoru na straně mobilního telefonu. Našel jsem následující obrázek.

374

Kapitola 51. USB
Obrázek 51-1. Zapojení konektoru NOKIA

Podařilo se mi najít stránku se zapojením konektoru Nokia23, z této stránky je následující tabulka.
Tabulka 51-3. Zapojení konektoru nokia
pin

název

popis

1

Vin

Charger input

2

GND

Charger ground

3

ACI

Accessory Control Interface /
Auto Connect Ignition, (short
with pin 2 for
handsfreerecognition)

4

V Out / Vdd+

For Hansfree (ex. HS-23):
microchip power supply

5

USBPowDet

USB Power Detection, (USB
Vcc +5V)

6

FBus Rx/USB D+

F-Bus or USB

7

FBus Tx/USB D-

F-Bus or USB

8

GND

Data GND (USB GND)

9

X Mic -

Audio in - External Microphone

10

X Mic +

Audio in - External Microphone

11

HS Ear L-

Audio out - External Audio out left channel

12

HS Ear L+

Audio out - External Audio out left channel

13

HS Ear R-

Audio out - External audio out right channel

14

HS Ear R+

Audio out - External audio out right channel

plášt’

GND

shiled GND

51.4.1.1. CA-42
* Attributy: id="CA-42"

Toto je první kabel, který jsem zkoušel. Bylo to tak trochu omylem, chtěl jsem objednat DKU-5, ale na webu v

375

Kapitola 51. USB
článku bylo zaměněné označení a tak jsem objednal CA-42. Po zapojení fungoval bez problémů, na první pokus.
* Obrázky dodám jak budu "vyrábět" další kabel.

Tabulka 51-4. Zapojení kabelu CA-42
barva

funkce

pin Nokia

modrá

phone TX

7

červená

phone RX

6

oranžová

GND

8

51.4.1.2. DKU-5
* Attributy: id="DKU-5"

Odkazy:
• serial cable analog (original DKU-5 is an USB cable with complicated schematic)24
Tento kabel by měl mít i vodič s napájením z USB. Kabel je tedy čtyřžilový. Jak je na obrázku vidět, přestřižený
kabel má čtyři vodiče. Koncovka kabelu a vlastně celý kabel je v černé barvě. Konektory na obou stranách jsou
nerozebíratelné. Na USB konektoru není označení typu kabelu, jak je tomu v případě kabelu CA-42. Ale to může
být způsobeno tím, že nálepka s označením nedržela, či upadla. Ostatně u CA-42 mi nejspíš upadne taky.
Obrázek 51-2. Pohled na přestřižený kabel DKU-5

Nyní identifikace jednotlivých vodičů. Jak již bylo psáno jinde na internetu, je třeba u každého kabelu prověřit
zapojení vodičů. Nemůžeme se slepě spoléhat na to jak byl zapojený poslední kabel který jsme si upravovali.
Tabulka 51-5. Zapojení kabelu DKU-5
barva

funkce

pin Nokia

bílá

phone TX

7

červená

neznámá

5

zelená

phone RX

6

černá

GND

8

Tak takhle jsem nameřil konektor k Nokii. Co mě mate, že jsem čekal zapojení pinu 4 a ne pinu 5 jak jsem
naměřil. Rozdílů je více. Podle odkazů, které jsem našel na internetu, má mít DKU-5 kabel pět vodičů, já vidím
jen čtyři. Červený vodič vede na pin konektoru Nokie o kterém nic nevím. Pokud jsem zkoušem měřit napětí na
červeném vodiči po zasunutí kabelu do USB konektru, doměřil jsem se proti zemi 0.09 V. Podle popisu konektoru

376

Kapitola 51. USB
k Nokii, jenž je uveden o pár stran dříve, má na tomto pinu být plné napětí USB.
Takž zapájet nožičky, používám nožičky z precizní patice, a odzkoušet. Na kontaktním poli mám něco
složeného, takže jsem vyměnil jeden USB-RS232TTL kabel za tento. Funguje.
Obrázek 51-3. Pohled na nožičky hotového kabelu DKU-5

Papírky na vidičích používám kvůli označení. Na barvy se nelze spoléhat, různé kabely je mají jinak, viz kabel
CA-42.

51.4.2. Kabel s PL2303HX na EBay
*

Odkazy:
• 2 x PL2303 USB/TTL/RS232 Serial Port Converter Module25 u obchodníka cxw671226 na ebay
•

Tabulka 51-6. Zapojení kabelu
barva

signál

černá

GND

zelená

TxD

bílá

RxD

červená

+5V

Poznámky
1. http://www.faculty.iu-bremen.de/birk/lectures/PC101-2003/14usb/FINAL%20VERSION/usb_protocol.html
2. http://homepage.hispeed.ch/ibhdoran/usb_link.html
3. http://www.beyondlogic.org/usb/usbhard.htm
4. http://www.usbmadesimple.co.uk/index.html
5. http://www.beyondlogic.org/usbnutshell/
6. http://www.asalzadeh.netfirms.com/pdiusbd12_faq.htm

377

Kapitola 51. USB
7. http://www.dontronics-shop.com/4d-micro-usb.html
8.
9.
10.
11. http://www.dontronics-shop.com/ftdi-vnc1l-t-r-vinculum-usb-host-controller-device.html
12. http://www.sxlist.com/techref/io/serial/usb/atapchi/index.html
13. http://www.sxlist.com/techref/scenix/lib/io/dev/keys/usbdemo-mh.htm
14. http://www.microsln.com/msln/index.php?option=com_content&view=article&id=15:identificando-pinesdel-data-cable-de-usb-a-serial
15. http://www.uchobby.com/index.php/2009/10/04/diy-usb-to-serial-cable-for-3/
16. http://buffalo.nas-central.org/index.php/Use_a_Nokia_Serial_Cable_on_an_ARM9_Linkstation
17. http://vikram.eggwall.com/computers/usb_cable/index.html
18. http://www.nslu2-linux.org/wiki/HowTo/AddASerialPort
19. http://pinouts.ru/CellularPhones-Nokia/nokia_pop_pinout.shtml
20. http://nokia-tuning.net/index.php?s=pinout_popport
21. http://www.hardwarebook.info/Pop-Port
22. http://www.howardforums.com/showthread.php/832865-FAQ1-Nokia-Data-Connectivity-Cables-DKU-2DKU-5-CA-42-CA-53
23. http://nokia-tuning.net/index.php?s=pinout_popport
24. http://pinouts.ru/CellularPhonesCables/nokia_dku-5_cable_pinout.shtml
25. http://cgi.ebay.co.uk/2-x-PL2303-USB-TTL-RS232-Serial-Port-Converter-Module-/220663968695
26. http://stores.ebay.co.uk/cxw6712

378

Kapitola 52. Prostorová a orientační čidla
52.1. Kompas
•
•

Finding The Way - HMC6352 Digital Compass1
Compass Module - HMC63522 na SparkFun

Poznámky
1. http://www.nearfuturelaboratory.com/2009/03/14/finding-the-way-hmc6352-digital-compas
2. http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=7915

379

Kapitola 53. Sériová komunikace
53.1. RS232
Odkazy:
1
• RS-232 na české Wikipedii
2
• The RS232 STANDARD A Tutorial with Signam Names and Definitions
• RS232 serial cables pinout3
• RS232 Data Interface4 a Tutorial on Data Interface and cables
Obrázek 53-1. Převodník TTL←→RS232C s trazistorů a optočlenu
+5 to +12V

+5V

+5 to +12V

+5V

R2

R4
10k
470
C
B

U1

4N29

Q2
1

2N2219

4N33

5

E
C

R1

RS−232C

Q1

RS−232C

B

TTL

2N2222

10k

R3

TTL

2

4

E

1k

R5
1k

−5 to −12V

−5 to −12V

* images/geda/ciarcia_rs232c.sch, 800x600

53.1.1. Převodník napět’ových úrovní z tranzistorů
*

Odkazy:
• Simple RS232C Level Converter using Transistors5
• TTL to RS232 adaptor Explained6
• Alternatives of MAX232 in low budget projects7
• Simple RS232 to logic level converter8 for PIC micros / TTL / CMOS
• TTL to RS232 Signal Conversion9
10
• RS232 Transceiver Circuits
11
• RS232 Interface
12
• construction tips
• RS232 transceiver circuits13

380

Kapitola 53. Sériová komunikace
Obrázek 53-2. Jednoduchý převodník úrovní TTL←→RS232C

+5V

E

R1
TxD

T1
BC557

B

10k
C

RS232C DB9

R2
RxD

+5V

1k

TTL Logic

R3
4.7k

R4
1k

TxD

RxD
C

T2

R5
B

BC547

TxD
10k

E

D1
1N914 (1N4148)
GND

* images/geda/RS232C-level-converter, 640x480

381

Kapitola 53. Sériová komunikace
Obrázek 53-3. Druhý jednoduchý převodník úrovní TTL←→RS232C

+5V

R2
10k
E

R1
TxD

T1
2N3906

B

10k

RS232C DB9
R2

C

RxD
1k
R3
4.7k
+5V

C1

TTL Logic
2

R4
10k

0.1uF
1

D1
1N4001

RxD
C

T2

R5
B

2N3904

TxD
4k7

E

R?
4k7
GND

* images/geda/RS232C-level-converter2, 640x480

Další zapojení s trazinstory lze nalézt na konstrukci Single Sided Board14.
* TODO: Překreslit v gschem!

382

Kapitola 53. Sériová komunikace

53.1.2. USB ←→ RS232-TTL sériový kabel
Odkazy:
• DIY USB to Serial Cable For $3!15
• TTL-to-Serial for dummies (OpenWRT Serial Console)16
• Use a Nokia Serial Cable on an ARM9 Linkstation17
• How-To Convert a Cheap USB to Serial Cable For TTL18
•
•

Koupil jsem si kabel k telefonu CA-42 s tím, že jej podle návodu upravím na USB←→TTL pro Arduino.
Po zasunutí kabelu do počítače se v systémovém deníku objeví jak byl rozpoznán:
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug
Aug

9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9

17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26
17:29:26

vanor
vanor
vanor
vanor
vanor
vanor
vanor
vanor
vanor
vanor
vanor
vanor

kernel: [ 3796.986935] usb 2-2: new full speed USB device using uhci_hcd
kernel: [ 3797.147235] usb 2-2: configuration #1 chosen from 1 choice
kernel: [ 3797.149376] usb 2-2: New USB device found, idVendor=067b, idP
kernel: [ 3797.149382] usb 2-2: New USB device strings: Mfr=1, Product=2
kernel: [ 3797.149387] usb 2-2: Product: USB-Serial Controller
kernel: [ 3797.149390] usb 2-2: Manufacturer: Prolific Technology Inc.
NetworkManager: <debug> [1281367766.561600] nm_hal_device_added(): New d
kernel: [ 3797.509743] usbserial: USB Serial support registered for pl23
kernel: [ 3797.509743] pl2303 2-2:1.0: pl2303 converter detected
kernel: [ 3797.521350] usb 2-2: pl2303 converter now attached to ttyUSB0
kernel: [ 3797.521350] usbcore: registered new interface driver pl2303
kernel: [ 3797.521350] pl2303: Prolific PL2303 USB to serial adaptor dri

Na zařízení jsem změřil který pin vede kterým kabelem.
Tabulka 53-1. Barvy vodičů
signál

barva

GND

oranžová

TX

červená

RX

modrá

53.2. RS422, TIA/EIA-422
Odkazy:
• TIA/EIA-422 Electrical Characteristics of Balanced Voltage Digital Interface Circuits19

53.3. RS485, EIA/TIA-485
Odkazy:
• RS-485 Bus20
• RS-485 bus made from some DS3695’s21
• Serial ports and making things22
• EDAboard.com Forum Index -> Microcontrollers -> master/slave 805123

383

Kapitola 53. Sériová komunikace
•
•
•
•
•
•

Ten ways to bulletproof RS-485 interfaces24 !!!
THE ART AND SCIENCE OF RS-48525 on Circuit Cellar
DMX512
Designing RS-485 Circuits26 na Lakeview Research
Basics of the RS-485 Standard27
Application Note 763: Guidelines for Proper Wiring of an RS-485 (TIA/EIA-485-A) Network28

•
•
•
•

RS485 card for gaming machines29 [1997-10-18]
Reduce Power In Your RS-485 Network30 [2010-09-21]
PDF Networking Topology (EIA/TIA/RS485)31 od Integrity Instruments Incorporated

•
•
•

Sériová sběrnice která pro přenos používá dvou (tří vodičů). Datový signál je přenášen symetricky po dvou
vodičích, třetí vodič pak slouží jako společná zem. Dovoluje připojení až 32 zařízení (příjem/vysílání) na jeden
segment. S použitím zařízení zvaných Repeaters (opakovače) je možno propojit více segmentů. Novější standard
umožňuje za použití menších odporů připojení až 256 zařízení na společnou sběrnici (segment).
Maximální délka sběrnice je okolo 1200m a umožňuje přenosovu rychlost do 200kbps. Nejvyší rycholost je
10Mbps na sběrnici délky 50m.
Odkazy na součástky:
•

Maxim
32
• MAX3468/MAX3469 +5V, Fail-Safe, 40Mbps, Profibus RS-485 Transceivers
33
• MAX3463/MAX3464 +5V, Fail-Safe, 20Mbps, Profibus RS-485 Transceivers
• MAX3440E-MAX3444E +/- 15kV ESD-Protected, +/- 60V Fault-Protected, 10Mbps, Fail-Safe
RS-485/J1708 Transceivers34
35
• MAX1480
36
• MAX481,MAX483,MAX485,MAX487,MAX1487
37
• Explanation of Maxim RS-485 Features
•
•
•
•
•
•
•
•

MAX489EPD,CPD (DIL14)38
SN65HVD179 5B Full-Duplex RS-485/RS-422 DRIVER AND BALANCED RECEIVER39
ADM1485 od Analog Devices40
ADM485E/ADM487E/ADM1487R od Analog Devices41
DS96176 od National Semiconductor42
LTC48543
SN74LBC18444
ST48545

•

Texas Instruments
46
• SN75176
47
• SN75176BP v obchodě GES Electronics
•
•
•

LTC485IN848
DS369549
Analog Devices RS-485 chips50
Tabulka 53-2.

384

Kapitola 53. Sériová komunikace
označení

zatížení

SN75176

1

ST485

1/8

poznámka

Zapojení:
• A good schematics51 using LTC485
• RS485 devices52 using SN75176 and PIC16F628
• RS485 Repeater53
•
•

Obrázek 53-4.

53.4. MIDI
*

Odkazy:
• MIDI Information54
• MIDI-interface for Arduino55
• MIDI IN & OUT for the Arduino56
• Arduino Midi Library57
• CAN BUS: ARDUINO + MCP251558
•

385

Kapitola 53. Sériová komunikace

53.5. CAN
* Attributy: id="CAN"

Odkazy:
59
• Controller area network
60
• MCP2515 — second generation stand-alone CAN controller
•
•

Poznámky
1. http://cs.wikipedia.org/wiki/RS-232
2. http://www.camiresearch.com/Data_Com_Basics/RS232_standard.html
3. http://www.lammertbies.nl/comm/cable/RS-232.html
4. http://www.arcelect.com/rs232.htm
5. http://www.kmitl.ac.th/~kswichit/ap275/ap275.htm
6. http://www.uchobby.com/index.php/2007/06/11/ttl-to-rs232-adaptor-explained/
7. http://www.scienceprog.com/alternatives-of-max232-in-low-budget-projects/
8. http://picprojects.org.uk/projects/simpleSIO/ssio.htm
9. http://techref.massmind.org/techref/io/serial/ttl2rs232.htm
10. http://www.circuitlake.com/rs232-transceiver-circuits.html
11. http://www.botkin.org/dale/rs232_interface.htm
12. http://www.elmelectronics.com/ictips.html
13. http://www.coolcircuit.com/circuit/rs232_driver/
14. http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardSerialSingleSided
15. http://www.uchobby.com/index.php/2009/10/04/diy-usb-to-serial-cable-for-3/#more-492
16. http://neophob.com/2007/06/ttl-to-serial-for-dummies-openwrt-serial-console/
17. http://buffalo.nas-central.org/index.php/Use_a_Nokia_Serial_Cable_on_an_ARM9_Linkstation
18. http://sites.google.com/site/brandonselectronic/usbtottl
19. http://www.interfacebus.com/Design_Connector_RS422.html
20. http://www.interfacebus.com/Design_Connector_RS485.html
21. http://www.flickr.com/photos/cyberspace/3017168987/
22. http://www.wirewd.com/make/blog/serial_ports/
23. http://www.edaboard.com/viewtopic.php?t=197764&highlight=multipoint
24. http://www.edn.com/ednmag/archives/1996/080196/16df5.htm
25. http://www.circuitcellar.com/library/ccofeature/perrin0799/index.asp
26. http://www.lvr.com/rs-485_circuits.htm
27. http://www.bb-elec.com/tech_articles/rs485_basics.asp
28. http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/763
29. http://www.rtjcom.com/6811/jackpot/rs485-commspec.html

386

Kapitola 53. Sériová komunikace
30. http://electronicdesign.com/article/design-solutions/Reduce-Power-In-Your-RS-485-Network.aspx
31. http://www.rs-485.com/download/485%20network%20topology.pdf
32.
33.
34.
35.
36.
37. http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/367
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44. http://www.flickr.com/photos/35089060@N00/166469510/
45.
46.
47. http://www.ges.cz/?page=index&gesid=GES05000610
48.
49.
50. http://www.analog.com/en/interface/rs-485/products/index.html
51. http://www.mikroe.com/pdf/rs485_board_schematic.pdf
52. http://www.picbasic.co.uk/forum/attachment.php?attachmentid=2388&d=1204738043
53. http://www.picbasic.co.uk/forum/showthread.php?t=10136&s=0029d598831673d7a747b47d999f77e9
54. http://tomscarff.110mb.com/midi_info.htm
55. http://www.mrstockinterfaces.com/groups/wiki/wiki/99af5/Arduino___Microcontroller_Workshop.html
56. http://tomscarff.110mb.com/MIDI_IN_OUT_ARDUINO/midi_in_out_arduino.htm
57. http://timothytwillman.com/itp_blog/?page_id=240
58. http://real2electronics.blogspot.com/2010/06/can-bus-mcp2515.html
59. http://en.wikipedia.org/wiki/Controller_area_network
60. http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010406

387

Kapitola 54. Sít’ová komunikace
*

54.1. Ethernet
*

54.1.1. ENC28J60
Odkazy:
• ENC28J601 na stránkách Microchip
• ENC28J602 na české Wikipedii
•
•
•

Fakta/Vlastnosti:
• RAM Buffer 8192B
• obsluha dvou LED
• napájecí napětí 3.3V
• Hodinový kmitočet 25MHz
• Rozhraní směrem k MCU je SPI
• Programovatelná MAC adresa, MAC adresa není defaultně nastavena.
• Ethernet rozhraní 10Base-T
• Je k dispozici varianta v pouzdře DIL.
•
•

Obvod ENC28J60 výrobce Microchip je ethernetový řadič k použití s jednoduchými MCU. K připojení MCU
k ethernetu stačí tento obvod, ethernetová zásuvka s vestaveným transformátorem, krystal a několik pasivních
součástek.
BreakUp boardy, Bread Board komponenty a moduly:
• ENC28J60-H WORLD SMALLEST ENC28J60 ETHERNET CONTROLLER DEVELOPMENT
BOARD3 — od firmy Olimex
• SPINET - Ethernet ←→ SPI4
• BOB-007655 — Ethernet Interface Board - ENC28J60 na Sparkfun
•
•
•

Konstrukce a návody:
• http://members.home.nl/bzijlstra/software/examples/enc28j60.htm
• An AVR microcontroller based Ethernet device6
• A watering controller that can be home networked7 na Instructables
• A credit card sized Ethernet Arduino compatable controller board8 na Instructables
• A Remotely Programable Relay Controller (Christmas Lights or Home Automation Controller)9
•
•

388

Kapitola 54. Sít’ová komunikace
•

Pokud sháním RJ45 zásuvku k ENC28J60, hledáme "RJ45 filter", se zabudovaným transformátorem. Další
vyhledávací řetězec je "RJ45 magnetics".
* 08B0-1X1T-06-F: AutoMDIX Ethernet Magjack with bright LEDs and magnetics10

Co všechno potřebuju. Tedy seznam všech součástek k vytvoření ethernetového rozhraní:
Tabulka 54-1.
název

počet kód Farnell

ENC28J60-I/SP

1

1564402

ethernet konektor s
transformátorem,
RJMG163218101NR

1

135743511

STEWART CONNECTOR
SI-60062-F

*
*
*
*
*
*
*
*

poznámka

113798311

odpory 49.9Ω 1%

4

946860911

min 50ks

odpory 23.2kΩ 1%

1

946674611

min 50ks

Hledání konektorů s transformátorem. Zkouším hledat řetězec "RJ45 filtered". Musím dále vyhodnotity tyto:
RJ45-8N3-B od TYCO (1126569) — žádné informace o transofrmátoru, je li nějaký.
RJMG201022610NR od AMPHENOL (1357422) — gigabit. filtry na všech párech.
RJ45-8N-S od TYCO ELECTRONICS / CORCOM () —
RJMG185118101LR od AMPHENOL (1357442) — vypadá dobře ale je SMT.
RJMG163218101NR od AMPHENOL (1357435) —
RJMG163217101NR
RJMG163118101NR

Tabulka 54-2. Dostupnost ENC28J60
typ

obchod/prodejce datum

cena

sklad

ENC28J60-I/SP
(28SDIP)

Farnell

2010-09-16

82.78

1017

ENC28J60/SP
(28SDIP)

Farnell

2010-09-16

74.88

16

54.2. Modbus
*

Odkazy:
• Modbus11 na Wikipedii
• Simply Modbus12
• modbusmaster13 — Arduino class library for communicating with Modbus slaves over RS232/485
•

Tabulka 54-3.

389

Kapitola 54. Sít’ová komunikace
Register

Data

Type

Table

1-9999

0000 - 270E

RW

Discrete Output

10001-19999

0000 - 270E

RO

Discrete Input

30001-39999

0000 - 270E

RO

Analog Input

40001-49999

0000 - 270E

RW

Analog Output

Tabulka 54-4. Kódy funkcí
Funkce

Akce

Název tabulky

01 (0x01)

Read

Discrete Output Coils

05 (0x05)

Write single

Discrete Output Coil

15 (0x0F)

Write multiple

Discrete Output Coils

02 (0x02)

Read

Discrete Input Contacts

04 (0x04)

Read

Analog Input Registers

03 (0x03)

Read

Analog Output Holding
Registers

06 (0x06)

Write single

Analog Output Holding Register

16 (0x10)

Write multiple

Analog Output Holding
Registers

54.3. Profibus
*

Odkazy:
• Profibus14 na Wikipedii
•

Poznámky
1. http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en022889
2. http://cs.wikipedia.org/wiki/ENC28J60
3. http://www.olimex.com/dev/enc28j60-h.html
4. http://pandatron.cz/?170&spinet_-_ethernet_--_spi
5. http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=765
6. http://www.tuxgraphics.org/electronics/200606/article06061.shtml
7. http://www.instructables.com/id/A-watering-controller-that-can-be-home-networked/
8. http://www.instructables.com/id/A-credit-card-sized-Ethernet-Arduino-compatable-co/
9. http://www.instructables.com/id/A-Remotely-Programable-Relay-Controller-Christmas/
10. http://shop.tuxgraphics.org/electronic/detail_magjack.html
11. http://en.wikipedia.org/wiki/Modbus
12. http://www.simplymodbus.ca/index.html

390

Kapitola 54. Sít’ová komunikace
13. http://code.google.com/p/modbusmaster/
14. http://en.wikipedia.org/wiki/Profibus

391

Kapitola 55. Záznamová média
*

55.1.
*

Odkazy:
• Papertape1
•

Poznámky
1. http://homepages.cwi.nl/~dik/english/codes/punched.html

392

Kapitola 56. Rozhraní pro videosignál
*

56.1. SCART
*

Odkazy:
• Ročenka sdělovací techniky 1989, strana 203
• SCART1 v obrázcích na Google
•

Obrázek 56-1. Zapojení konektoru scart
+---------------+
| +---------+ |
| |
1 |--O--->
audio R in >---O--| 2
| |
| |
3 |--O--->
+--| 4
|
| |
5 |--+
audio L in >---O--| 6
| |
|
7 |--O--->
přepínání O/12V ---| 8
|
|
9 |--+
hodiny (2)---O--| 10
| |
| |
11 |--O--->
data (1)---O--| 12
|
| |
13 |--+
+--| 14
| |
|
15 |--O--->
signál FBA --O--| 16
|
| |
17 |--+
+--| 18
| |
= |
19 |--O--->
-->---O--| 20
| |
| | /-------+ |
| |/
|
|
|
+---------------+

audio R out
audio L out

modrá

zelená

červená

video

FBA
Farb Bildinhalt Austast Signal. Kompozitní videosignál.
červená
zelená
modrá
Barvové signály. Maximální amplituda signálů ja 1V. Vstupní impedance barevných signálů je 76 Ω

393

Kapitola 56. Rozhraní pro videosignál

Poznámky
1. http://www.google.cz/images?q=SCART

394

Kapitola 57. Zvukové generátory a
syntezátory
Odkazy:
• Sound generators of the 1980s home computers1
•
•

57.1. Programovatelné zvukové generátory (PSG)
*

Další obvody:
• Yamaha YM2149
•
•
•

57.1.1. AY-3-8910
Odkazy:
2
• General Instrument AY-3-8910
•
•
•

Tento zvukový obvod se objevil v době osmibitových počítačů. V řadě z nich byl použit. Například v novějších
variantách ZX-Spectrum.
Obvody je zapouzdřený v pouzdře DIL-40. Součástí obvodu jsou dvě osmibitové paralelní brány A a B.
Později se objevily varianty tohoto obvodu:
•
•
•
•
•

AY-3-8912 — Vypuštení paralelní brány B umožnilo snížit počet vývodů a obod je v pouzdře DIL-28.
AY-3-8913 — Vypuštěny oba dva paralelní porty, obvod je v pouzdře DIL-24
Yamaha YM2149 (SSG) — obvod je zapojen stejně jako AY-3-8910 s několika malými rozdíly.
AY-3-8914 — varianta obvodu se změnami pro Mattela
AY-3-8930 — vylepšená varianta obvodu AY-3-8910

57.1.2. SN76489
*

Odkazy:
3
• Texas Instruments SN76489 na Wikipedii
4
• SN76489 sound chip details
• SN764895 na SMS POWER
•

395

Kapitola 57. Zvukové generátory a syntezátory

57.2. FM a OPN
Odkazy:
• Yamaha YM22036 OPN (FM Operator Type N) 6-ti kanálový zvukový čip
• Yamaha YM26087 16-ti kanálový zvukový čip s FM syntézou
• Yamaha YM26128 6-ti kanálový zvukový čip, vyráběný také v CMOS verzi jako YM3438
• Yamaha YM26109 — 15-ti kanálový zvukový čip (4 FM kanály, 3 SSG kanály, 1 šumový kanál, 6 ADPCM
18.5kHz, jeden ADPCM 1.8-55.5kHz, dva čítače, LFO
•
•
•

Poznámky
1. http://www.srcf.ucam.org/~rga24/computer/music/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/General_Instrument_AY-3-8910
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Texas_Instruments_SN76489
4. http://web.inter.nl.net/users/J.Kortink/home/articles/sn76489/
5. http://www.smspower.org/Development/SN76489
6. http://en.wikipedia.org/wiki/Yamaha_YM2203
7. http://en.wikipedia.org/wiki/Yamaha_YM2608
8. http://en.wikipedia.org/wiki/Yamaha_YM2612
9. http://en.wikipedia.org/wiki/Yamaha_YM2610

396

Kapitola 58. Ostatní rozhraní a sběrnice
*

Tento oddíl je zatím jen prázdným výčtěm kapitol a tak slouží jen k velmi základní orientaci.
* Sloučit uto část s předchozí částí.

Odkazy:
• Serial buses information page on ePanorama.net1

58.1. SPI
* Attributy: id="SPI"

Odkazy:
2
• Rozhraní SPI povídání na meloun.eSportuj.cz
•

58.2. Ethernet
58.3. 1 Wire
58.4. TWI, I2C
* Attributy: id="I2C"

I2C, některými výrobci nazývané TWI je rozhraní kterým se připojují periferní obvody s pomocí dvou vodičů.
(společnou zemi nepočítám). Jeden signál se nazývá SCL a druhý SDA. SCL je hodinový signál, který generuje
ten obvod na sběrnici který má funkci master. SDA je obousměrný datový signál. Data se přenáší po oktetech
(skupina 8-mi bitů). Adresování periferií je v prvním bajtu přenosu. I2C periferní obvody mají část adresního pole
nastaveno na pavno od výrobce a část adresy je možno obvykle nastavit na několika vývodech obvodu. To nám
umožní mít ke sběrnici připojeno několik identických obvodů.
Sběrnice I2C je tzv multimaster. To znamená, že k ní může být připojeno několik master obvodů, které používají společné periferie. Pokud chcete používat tuto vlastnost I2C, nastudujte si chování všech čipů ke sběrnici
připojených.

58.5. BlueTooth
58.6. DMX512
Odkazy:

397

Kapitola 58. Ostatní rozhraní a sběrnice
•
•
•
•
•
•
•
•
•

DMX5123 na Wikipedii
Welcome to the DMX-512 mini-FAQ4
WHAT IS DMX512?5
OpenDMX.net6
OLA: An open framework for DMX lighting control7
rdmx8 knihovna pro Ruby
DMX512: část 1. - digitální výstupy9
Řízení světelných efektů hudebním signálem10 Jaroslav Nušl, projekt.cvut.org
DMX512 přijímač - je nutné pro UART pozměnit DMX512 paket?11

DMX512 je sériová sběrnice původně pro ovládání světel a efektových zařízení na scénách. Na hardwarové
úrovni je ralizována jako EIA-485 a s použitím konktorů XLR.
Komunikace po sběrnici je jednosměrná. Je jeden pán sběrnice a zbytek jsou ovládaná zařízení. Je možno
ovládat/přenášet data pro maximálně 512 kanálů, odtud číslo v názvu sběrnice.
Protokolově je přenos realizován tak, že po odvysílání startovací sekvence obsahující "Start Code" který určuje
funkci. Pak následuje maximálně 512 bajtů hodnot pro jednotlivé kanály. Každé zařízaní/kanál pozná hodnotu
určenou pro něj podle pozice vzhledem k startovací sekvenci.
Tabulka 58-1. Startovací kódy

0x00

NULL

0x17

Text packets

0xCF

System Information Packets

0xCC

RDM

Poznámky
1. http://www.epanorama.net/links/serialbus.html
2. http://meloun.esportuj.cz/index.php?text=12-rozhrani-spi
3. http://en.wikipedia.org/wiki/DMX512
4. http://www.alia.com.au/links/dmx-faq.htm
5. http://www.dmx512-online.com/whats.html
6. http://www.opendmx.net/index.php/OpenDMX.ne
7. http://code.google.com/p/linux-lighting/
8. http://github.com/heisters/rdmx
9. http://www.mcu.cz/news.php?extend.1026.2
10. http://projekt.cvut.org/
11. http://forum.mcontrollers.com/viewtopic.php?t=1757

398

RDM extension

Kapitola 59. Připojený výkonných
motorických prvků
*

59.1. Ovládání servomotorů
*

Odkazy:
• 70.2
1
• How RC Servos Works
• Drive 10 Servos using only 2 Arduino Pins2 — Pete Burniht [2010-11-28]
•

Poznámky
1. http://pcbheaven.com/wikipages/How_RC_Servos_Works/
2. http://diydrones.com/profiles/blogs/drive-10-servos-using-only-2

399

Kapitola 60. Analog Digital převodníky
*

Jedná se o zařízení jimž na vstup přivedeme analogovou hodnotu ve fromě napětí čí proudu a na výstupu
dostaneme číselnou hodnotu. V řadě mikrořadičů je taková jednotka přímo integrována do řadiče. Můžeme jej
sestavid z diskrétních komponent, nebo můžeme použít specialozované čipy, tzv. AD převodníky.
Čipy:
• LTC24001 — 24-bit textmuPower ADC,
• MCP32012 — 12-ti bitový, 1 kanálový s rozhraním SPI, 100k vzorků za sekundu, nízký odběr 0.5mA,
pozdor DIP8. [2011-04-13, TME, 83.03Kč]
• MCP32023 — 12-ti bitový, 2 kanálový s rozhraním SPI, 100k vzorků za sekundu, nízký odběr 0.5mA,
pozdor DIP8. [2011-04-06, Farnell, 83.03Kč]
• MCP3204/MCP32084 — varianty MCP3202 se 4-mi / 8-mi vstupy, pouzdro DIP14/DIP16. [2011-04-06,
Farnel, cena cca 110/127 Kč]
• MCP3001, MCP3004, MCP30085 — 10 bitový, 1/4/8 kanálový
•

Konstrukce:
6
• Connect a LTC2400 High Precision 24 Bit Analog to Digital Converter — Lab3
7
• Propellor Analog Input using MCP 3202s (12Bit 2channel)
•
•
•

Poznámky
1.
2.
3.
4.
5.
6. http://interface.khm.de/index.php/lab/experiments/connect-a-ltc2400-high-precision-24-bit-analog-todigital-converter/
7. http://letsmakerobots.com/node/23713

400

IX. Konstrukce, většinou amatérské
Part Intro.

Kapitola 61. Komponenty
61.1. Experimentální PCB
Odkazy:
• Universal through-hole and SMD prototyping board1 [2009-02-20]

Poznámky
1. http://www.whitewing.co.uk/protoboard.html

402

Kapitola 62. Doma dělané a zvláštní počítače
či procesory
Někteří lidé se rozhodnou, že si navrhnou a postaví počítač od základů sami. Někdy dokonce bez použití mikroprocesorů, či dokonce jen s použitím velmi jednoduchých součástek.
Následující odkazy jsou na stránky nadšenců kterří se zabývají konstrukcí počítačů.
Odkazy:
• Homebrew one-bit microcomputer1
• SIX BIT MACHINE2 by Jack Eisenmann
• DIY Calculator3 — More Cool Stuff
• Kniha Bit-Slice Design: Controllers and ALUs4 by Donnamaie E. White
• DIY Calculator5 ???
• Homemade computers6 — seznam odkazů
•

Mechanické konstrukce:
7
• LEGO Logic Gates — mechanická hradla z lega.
8
• Rube Goldberg machine — vysvětlení termínu na Wikipedii
9
• Heath Robinson Rube Goldberg Computer
• Two Types of Mechanical Reversible Logic10
• YouTube video K’nex Adding Machine11
•

Réleové počítače a konstrukce:
KoP Calculator12
• Harry Porter’s Relay Computer13
• Der Relaisrechner - Dokumentation14 [německy]
• Harry Porter’s Relay Computer15 releový počítač
• www.relaiscomputer.de16 Informationen zu den Relaisrechnern von Kilian Leonhardt
• Zusie - My Relay Computer17
•

Konstrukce z tranzistorů:
18
• Dieterovy konstrukce MT15 a TREX
20
19
• 4 bit computer — přímý odkaz na YouTube (4 bitová sčítačka)
Konstrukce z integrovaných obvodů:
21
• Homebrew CPU Magic 1
22
• DUO 128 ELITE , DUO Elite Architecture Description23 [2010-05-30]
• QR6: The Quintessential RISC24
• heritage/125
S použitím různých verzí programovatelných logických obvodů:
•
•

Mikroprocesorové a mikropočítačové konstrukce:
• NP1 - MCU matrioška26
• William’s Homemade Computer27 (486DX@20MHz)
• Breadboard a Computer28 [6504]
• Homebrew 8080 microcomputer29

403

Kapitola 62. Doma dělané a zvláštní počítače či procesory
•

The Heath Robinson Rube Goldberg Computer:
• Part 1: Implementing a computer using a mixture of technologies from relays to fluidic logic30
• Part 2: Partitioning the system31
• Part 3: Introducing the HRRG emulator32
• Part 4: The battle to make the virtual cabinets work33

62.1. Kenbak-1
Odkazy:
34
• Kenbak-1
35
• KENBAK-1 Computer

62.2. Mark-8
Odkazy:
• The Mark-8 Minicomputer36
Konstrukce postavená na procesoru Intel 8008.

62.3. EDUC-8 Microcomputer
* Attributy: id="EDUC-8"

Odkazy:
• Popis konstrukce EDUC-8 Microcomputer37
• Dokumentace The EDUC-8 Microcomputer38 Lawrence Wilkinson
• The Electronics Australia EDUC-8 microcomputer39
• Educ-840 na Wikipedii
Mikropočítač, inspirovaný architekturou PDP-8 postavený z TTL obvodů. Použity jsou obvody série 7400 a
9000. První „hoby“ počítač postavený v Austrálii.
Architektura tohoto počítače a instrukční sada vychází z PDP-8. Ale protože má instrukční slovo jen 8 bitů, je
jednodušší. K dispozici jsou jen dvě periferní zařízení a to sériové porty. Celková velikost operační pamětí je 256
slov, každé 8 bitů veliké.
Konstrukce byla publikována v sérii článků v časopise Electronics Australia od srpna 1974 do srpna 1975.
Fakta:
• Pamět’ programu a dat 256 slov 8 bitů širokých.
• Postaven z obvodů TTL séri 74 nebo 9000. Obsahuje 98 obvodů.
• Pamět’ sestavena ze statických RAM čipů 1K * 1bit.
• Hodinový kmitočet 500kHz. Vykoná asi 50tisíc instrukcí za sekundu.
• Sériové zpracování.
• It was designed by Jim Rowe
• construction details were published in Electronics Australia magazine between August 1974 and January
1975. Additional peripherals were described in further articles up to August 1975.
Počítač má stejné registry jako PDP-8, jen registr L není implementován.

404

Kapitola 62. Doma dělané a zvláštní počítače či procesory
Instrukční slovo sestává ze tří polí. První pole o šířce tří bitů kóduje instrukci. K dispozici je 6 instrukcí s
adresou, jeden kód 110 pro komunikaci s periferiemi a jeden kód 111 pro dvě skupiny mikroinstrukcí. Druhé pole
o šířce jeden bit je příznak nepřímého adresování. Poslední čtyřbitové pole obsahuje adresu.
Z pohledu programátora je operační pamět’ rozdělena na 16 stránek každá má 16 slov. Adresa v instrukci se
odkazuje na pamet’ ve stejné stránce jako je samotná instrukce.
Obrázek 62-1. Formát instrukčního slova počítače EDUC-8

Opcode

Ind

7

5

Address

4

3

0

Obrázek 62-2. Přehled instrukcí počítače EDUC-8

000

AND
7

Ind
5

001

TAD
7

5

7

7

OPR

0

Address
3

0

I/O

Dev

Clr

Sh

Skp

4

3

2

1

0

0
5

4

111
7

3

4

111

OPR

0

Address

Ind
5

7

Address
3

4

5

7

0

Ind

110

IOT

Address
3

4

5

7

0

Ind

101

JMP

3

4

5

7

0

Address

Ind

100

JMS

4

5

011

DCA

Address
3

Ind

010

ISZ

4

1
5

4

CLA CMA RAL IAC
3

2

1

0

SZA SMA RAR HLT
3

2

1

0

62.3.1. Ukázkové programy
*

Počitadlo.
START,
INCR,
BACK,

INDX,
INDY,

LA
IAC
NOP
NOP
ISZ
JMP
ISZ
JMP
HLT
0
0

INDX
BACK
INDY
INCR

/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/

clears AC
increments AC
delay
delay
loop on INDX
if INDX non-zero
loop on INDY
if INDY non-zero
INDY is zero
Delay counter
Follows AC

405

Kapitola 62. Doma dělané a zvláštní počítače či procesory

62.4. BMOW 1 (Big Mess o’ Wires 1)
* Attributy: id="BMOW"

Odkazy:
41
• BIG MESS O’ WIRES A HOME-BUILT CPU, AND OTHER MESSY ELECTRONICS ADVENTURES
•

Jedná se o originální procesor postavený jen z běžných logických obvodů řady 7400. Procesor má 8-mi bitovou
datovou sběrnici a 24 bitovou adresovou sběrnici. Čtyři osmibitové registry pro obecné použití a tři 24 bitové
registry: čítač programu, ukazatel zásobníku a pracovní registr. Instrukční sada vychází z instrukcí procesoru
6502.

62.5. Turing Machine
Odkazy:
42
• A Turing Machine In The Classic Style
•
•
•

62.6. AppleCrate II
*

Odkazy:
43
• AppleCrate II: A New Apple II-Based Parallel Computer
•

"Masivně" paralelní počítač stvořený propojením 17 základních desek Apple IIe.

Poznámky
1. http://userwww.sfsu.edu/~hl/c.homebrew2.html
2. http://web.mac.com/teisenmann/sixbit/main.html
3. http://www.diycalculator.com/cool.shtml
4. http://www10.edacafe.com/book/parse_book.php?article=BITSLICE/bitslcP.html
5. http://www.diycalculator.com/
6. http://www.holmea.demon.co.uk/Links.htm#Homemade
7. http://goldfish.ikaruga.co.uk/logic.html
8. http://en.wikipedia.org/wiki/Rube_Goldberg_machine
9. http://www.diycalculator.com/sp-hrrgcomp.shtml
10. http://www.zyvex.com/nanotech/mechano.html
11. http://www.youtube.com/watch?v=3vXlQZvS-nM
12. http://www.carobotics.org/projects/calculator/

406

Kapitola 62. Doma dělané a zvláštní počítače či procesory
13. http://web.cecs.pdx.edu/~harry/Relay/
14. http://www.schlaefendorf.de/relaisrechner/dokumentation/index.html
15. http://web.cecs.pdx.edu/~harry/Relay/index.html
16. http://www.relaiscomputer.de/
17. http://www.nablaman.com/relay/
18. http://6502.org/users/dieter/
19. http://www.waitingforfriday.com/index.php/4-Bit_Computer
20. http://www.youtube.com/watch?v=xISG4nGTQYE
21. http://www.homebrewcpu.com/
22. http://web.mac.com/teisenmann/iWeb/elitepage/menu.html
23. http://www.youtube.com/watch?v=a91XTeh8M5c
24. http://www.efton.sk/qr6/index.htm
25. http://www.armandoacosta.com/cpu/index.php
26. http://www.mcu.cz/news.php?extend.1377.2
27. http://dubel.org/computer/
28. http://mysite.du.edu/~jcalvert/tech/6504.htm
29. http://userwww.sfsu.edu/~hl/c.homebrew1.html
30. http://www.ibm.com/developerworks/power/library/pa-hrrg1/index.html
31. http://www.ibm.com/developerworks/power/library/pa-hrrg2/index.html
32. http://www.ibm.com/developerworks/power/library/pa-hrrg3/index.html
33. http://www.ibm.com/developerworks/power/library/pa-hrrg4/index.html
34. http://www.bytecollector.com/kenbak_1.htm
35. http://www.kenbak-1.net/index.htm
36. http://web.archive.org/web/20040216021509/http://www.his.com/~jlewczyk/adavie/mark8b.html
37. http://www.sworld.com.au/steven/educ-8/index.html
38. http://www.ljw.me.uk/educ8/educ8.html
39. http://www.ljw.me.uk/educ8/
40. http://en.wikipedia.org/wiki/Educ-8
41. http://www.stevechamberlin.com/cpu/bmow1/
42. http://aturingmachine.com/
43. http://home.comcast.net/~mjmahon/AppleCrateII.html

407

Kapitola 63. Konstrukce s CPU
*

Konstrukce založené na známých mikroprocesorech.

63.1. Intel 8080
*

Odkazy:
• Nostalcomp 80801
•

Poznámky
1. http://www.nostalcomp.cz/nostal8080.php

408

Kapitola 64. Repliky
64.1. PDP-2
Odkazy:
• The PDP-2 processor1 — ve skutečnosti není replika ale fantazie, DEC nikdy nevyprojektoval ani nevyrobil PDP-2
•

Poznámky
1. http://locl.net/homes/pdp2/

409

X. Vybrané architektury
Bližší informace o některých počítačových architekturách. Tyto informace jsou natolik rozsáhlé, že jsem jim
vyhradil zvláštní díl.

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Architektura rodiny 12-ti bitových minipočítaču firmy
DEC.
* Všechny instrukce jsou značeny kódem pdp8.isa. Je to proto, že původně jsem začal s popisem minipočítače PDP-8 a pak tento
je nejznámějším členem této rodiny.

Odkazy:
1
• The Digital Equipment Corporation PDP-8
2
• PDP-8 na Wikipedii
• PDP-8/X3
• Computer Structures: Principles and Examples4
• http://www.grc.com/pdp-8/isp-musings.htm
•

Odkazy:
• Programming Languages (for the PDP-8)5
•

Rodina 12-ti bitových počítačů firmy DEC.
Další z 12-ti bitových počítačů. Pamět počítače byla velká 4K 12-ti bitových slov. V pozdějších verzí byl CPU
rozšířen o možnost práce s 8*4K slov (32K slov).
Jeden z nejrozšířenějších minipočítačů své doby.
Přehled jednotlivých modelů:
Tabulka 65-1. Přehled jednotlivých modelů PDP-8
model
PDP-5

předchůdce PDP-8

PDP-8

první model PDP-8

PDP-8/S

zjednodušený (sériový) model,
pomalý

PDP-8/I

použity obvody TTL

pdp-8/e
pdp-8/f
pdp-8/m

65.1. Jednotlivé modely počítačů
Odkazy:
• PDP-8 Summary of Models and Options6
• PDP-8 Frequently Asked Questions7
Tato část je přehledem různých modelů počítačů 12-ti bitové rodiny minipočítačů firmy DEC. Prvním minipočítačem byl typ PDP-5, na kterém byly vymodelovány základní principy. Minipočítačů PDP-5 se mnoho neprodalo,
podle informací které se mi podařilo sehnat to bylo asi 116 kusů (PDP-8 Frequently Asked Questions8).

411

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

65.1.1. PDP-5
Odkazy:
9
• PDP-5
•

Fakta:
• Předvedeno 1963-08-11 na WESCONu.
• Výroba ukončena začátkem roku 1967.
• Celkem vyrobeno 116 kusů.
• Cena: $27 000.
První počítač 12-ti bitové architektury firmy DEC. Má základní charakteristiky této 12-ti bitové architektury
jako je instrukční sada.
Počítač byl sestaven z modulů které firma DEC vyráběla. Jednalo se o logické moduly sestavené z transistorů
a dalších jednoduchých komponent. Napájecí napětí byla dvě, +10 a -15 voltů. Logické úrovně 0 (0 V) a 1 (-3V).
Inspirací pro práci na tomto počítači byl úspěch CDC-160, 12-ti bitového minipočítače od Seymoura Craye,
a úspěch počítače LINC postaveného zázazníky fy DEC z tranzistorových logických modulů které firma DEC
prodávala. Tyto úspěchy ukázaly volné nezaplněné místo na trhu, které se firma DEC pokusila zaplnit modelem
PDP-5 se zaváděcí cenou $27 000.
Ken Olson řekl že PDP-5 nebyl zamýšlen jako počítač. Byl navrhován pro společnost která potřebovala automatické řízení průmyslového provozu. Ken jim řekl, že pro ně mohou udělat programovatelné řízení místo pevné
zadrátované logiky o kterou původně požádali. Zákazník se nebyl jist rovnicemi podle nichž mělo být zařízení
skonstruováno a tak akceptovali myšlenku programovatelného řadiče. Výsledkem byl počítač PDP-5.
S nástupem počítače PDP-8 jenž byl výkonnější a byl levnější byla ukončena výroba PDP-5.
Všechny počítače rodiny vychází ze stejných základů, a tak jsou do jisté míry kompatibilní. Určité odlišnosti
tady ale jsou. Počítač PDP-5 nemě čítač instrukcí jako samostatný registr, ale pro tento účel sloužilo pamět’ové
slovo v hlavní paměti počítače na adrese 0000. Také přerušení je zpracováváno odlišně než u PDP-8. Instrukce
IAC a CMA ve skupině 1 µinstrukcí OPR1 nemohou být kombinovány s µinstrukcemi pro rotaci RAR, RAL,
RTR a RTL.
Obsluha přerušení funguje tak, že nejprve uloží obsah čítač instrukcí na adresu 0001 v paměti, a poté začne
vykonávat program obsluhy přerušení který začíná na adrese 0002.
Tabulka 65-2.
adresa

symbol

0000

PC

0001

SAVEPC

Zde je uchována hodnota PC při přerušení.

0002

INT

Na této adrese je první instrukce obsluhy přerušení.

0010-0017

popis

Při nepřímém adresování pomocí těchto adres je jejich obsah zvětšen o 1.

Počítač se standardně dodával se pamětí velikou 1KiW nebo 4KiW.
K počítači bylo možno připojit EAE (Extended Arithmetic Element) který se ovládal přes IOT instrukce. Toto
rozšíření tím pádem není kompatibilní s EAE u dalších počítačů jako PDP-8.

412

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Obrázek 65-1. Formát instrukčního slova PDP-5

PDP-5 Instrukce

Op Code
2

0

IA

P

3

4

In Page Address
5

11

Tabulka 65-3. Soubor základních instrukcí PDP-5
kód

název

0YYY

AND Y

1YYY

TAD Y

2YYY

ISZ Y

3YYY

DCA Y

4YYY

JMS Y

5YYY

JMP Y

6ddf

IOT DF

7MMM

OPR M

popis

Obrázek 65-2. Formáty OPR µinstrukcí PDP-5

111

Skupina OPR1

0

CLA CLL CMA CML RAR RAL

0

2

3

4

5

6

7

0

2

3

4

5

6

7

8

9

RTR RTL

Skupina OPR2

111

1

CLA SMA SZA SNL

0

2

3

4

0

2

3

4

5

6

7

SPA SNA SZL
5

6

7

8

0
8

9

0

IAC

10

11

1
10

OSR HLT

11

0

9

10

11

9

10

11

1
8

Obrázek 65-3. Formáty OPR instrukcí PDP-5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 0 |CLA|CLL|CMA|CML|RAR|RAL| 0 |IAC| Skupina 1
|
|
|
|
|
|
|RTR|RTL| 1 |
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1 |CLA|SMA|SZA|SNL| 0 |OSR|HLT|
| Skupina 2
|
|
|
|
|
|
|SPA|SNA|SZL| 1 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

65.1.2. PDP-8
Odkazy:
• Micro 16V
• PDP-5
• TX-0
• ND812

413

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Tento minipočítač se stal legendou. První počítač na světě který dosáhl takového rozšíření.
Fakta:
• Představen 1965-03-22 v New Yorku.
• Výroba ukončena v roce 1968.
• Celkem vyrobeno 1450 kusů.
• Zaváděcí cena $18 000.
Tento počítač je také znám pod názvy:
•
•
•
•

Clasic PDP-8
Straight-8
PCP-88 — používán firmou Foxboro Corporation
AN/GYK-6 (Army-Navy Ground-based (Y)data-processing (K)Computer 6)

Byl postaven hlavně z logických modulů DEC série R. Byly pužity rovněž moduly sérií S a B. Napájecí napětí
byla +10 a -15 voltů stejně jako v PDP-5 a logické úrovně rovněž -3 V logická jednička a 0V logická nula.

65.1.3. PDP-8/S
Levnější verze PDP-8. Používá sériovou aritmetiku. Tím se snížil počet obovodů ale také se významě snížila
rychlost vykonávání instrukcí.

65.1.4. PDP-8/I
Fakta:
• PDP-8 postavený s pomocí integrovaných obvodů TTL rodiny SN7400 v logických modulech M.
• Pamětový cyklus trvá 1,5µs.
•
•
•

Tabulka 65-4. Doba provádění instrukcí
instrukce

stavy

doba

stavy

doba

AND Y

F,E

3µs

F,D,E

4,5µs

TAD Y

F,E

3µs

F,D,E

4,5µs

ISZ Y

F,E

3µs

F,D,E

4,5µs

DCA Y

F,E

3µs

F,D,E

4,5µs

JMS Y

F,E

3µs

F,D,E

4,5µs

JMP Y

F

1,5µs

F,D

3µs

IOT

F,?

?

OPR

F,?

1,5µs?

65.1.4.1. Hlavní stavy procesorové jednotky
Procesorová jednotka PDP-8/I obsahuje 6 klopných obvodů pro hlavní stavy procesoru. Jsou to: Fetch, Defer,
Execute, Word Count, Current Address a Break

414

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

65.1.5. IM6100
PDP-8 na jednom čipu. Na zakázku DEC vyrobila firma Intersil.

65.1.6. HD-6120
Další implementace PDP-8 v mikroporcesoru. Tentokrát na zakázku vyrobeno firmou Harris. Implementuje instrukční sadu PDP-8/E s rozšířeními.

65.2. Instrukční sada
Velikost slova minipočítače PDP-8 je 12 bitů, a základní velikost paměti je 4K slov. Procesor počítače obsahuje 3
registry:
PC — čítač programu, 12 bitů
AC — akumulátor, 12 bitů
L — link bit, 1 bit, udržuje 13-tý bit výsledku sčítání, v dnešní terminologii by byl nazývaný C (Carry)

•
•
•

Obrázek 65-4. Registry PDP-8 přístupné programátorovi

AC
0

11

L
0

PC
0

11

IF
0

2

0

2

DF
TBD
Obrázek 65-5. Instrukční slovo PDP-8
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|
|
| | |
|
| op |i|z|
addr
|

415

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Obrázek 65-6. Formát instrukčního slova PDP-8

PDP-8 Instrukce

IA MP

Op Code 0-5
2

0

3

4

In Page Address
5

11

Indirect Addressing
0 = Direct Addressing
1 = Indirect Addressing
MP -- Memory Page
0 = Page Zero (0000...0177)
1 = Current Page (based on PC

Obrázek 65-7. Základní formát instrukčního slova PDP-8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|OP CODE 0-5|IA |MP |
Address
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
In page address
|
|
|
‘------- MEMORY PAGE
|
0 = PAGE ZERO (0000...0177)
|
1 = CURRENT PAGE (based on PC)
|
‘----------- INDIRECT ADDRESSING
0 = DIRECT
1 = INDIRECT

pole / bit

význam

op

operační kód

ia

indirect bit (0 = direct, 1 = indirect)

zp

page bit (0 = zero page, 1 = current page)

addr

adresa v stránce

Tabulka 65-5. Základní instrukce PDP-8
kód

název

popis

000

AND

logical AND: operand ∧ AC −→ AC

001

TAD

2’s complement add: operand + <L,AC> −→ <L,AC>

010

ISZ

increment operand and skip if zero

011

DCA

deposit and clear AC: AC −→ pamět’, 0 −→ AC

100

JMS

skok do podprogramu

101

JMP

skok

110

IOT

in-out transfer, manipulaces v/v zařízeními

111

OPR

mikrokódovaná operace

ISZ a další přeskokové instrukce podmíněně přeskočí následující instrukci.
Instrukce volání podprogramu JMS ukládá návratovou adresu (aktuální hodnotu PC) do prvního slova podprogramu. Návrat z podporgarmu je přes nepřímý skok na tuto uloženou adresu.

416

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
V dokumentu 690304 Proposed PDP-11 Re-Organization10 jsem našel následující informaci vypovídající jak
často jsou použity jednotlivé instrukce v programu FOCAL-8. Zběžným pohledem je vidět že součástí tabulky
není instrukce ISZ. Proč to nevím ale nedovedu si představit program bez této instrukce.
Tabulka 65-6. Četnosti užití instrukcí v programu FOCAL-8
Instrukce

počet OCT

počet DEC

AND

500

320

TAD

1000

512

DCA

200

128

JMS

500

320

JMP

600

384

IOT

20

16

OPR1

300

192

OPR2

400

256

65.2.1. IOT (Input-Output Transfer) instrukce
Obrázek 65-8. Formát instrukce IOT minipočítače PDP-8

Device

110

PDP-8 IOT Instrukce

2 3

0

Function
8 9

11

Bity 0 až 2 kódují instrukci IOT a obsahují oktalovou hodnotu 6. Bity 3 až 8 slouží k výběru zařízení. Některé
hodnoty jsou standardizované a osazují se podle plánu:
Tabulka 65-7. Standardní adresy některých I/O zařízení PDP-8
oktalově
110 000 000 fff

00

Tuto adresu používá procesor

110 000 001 fff

01

čtečka děrné pásky

02

děrovačka děrné pásky

03

klávesnice konzoly (KRS, KCC, KSF

04

tiskárna konzoly

05

VC8-E CRT Display Control

05-07

VW01 Writing Tablet

10

KP8-E Power Fail Detect

11

DP8-EP Redundancy Check Option

11

65.3.2

12
13

DK8-EP Programmable Real Time Clock

13

DK8-EA Line Frequency Clock

13

DK8-EC Crystal Clock

20,25-27

KM8-E Time-Share

417

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
oktalově
35,36

Universal Digital Controller (UDC)

36,37

BB08-P General Purpose Interface Unit

40,41

Synchronous Modem Interface

50

XY8-E Incremental Plotter Control

5x

DR8-EA 12-Channel Buffered Digital I/O

5x

DR8-E Interprocessor Buffer

53

AD8-EA A/D Converter

53

AD01A 12-Bit Analog-to-Digital Converter

53,54
54,56,57
55
55,56
57
60-62
61
61,62,64
63,67
66

AFC-8 Low-Level Analog Multiplexer
AF04A Guarded Scanning Integrated Digital Voltmeter (IDVM)
AA50 Digital-to-Analog Converter
AA05A/AA07 Digital-to-Analog Converter and Control
DKC8-AA/LA180 Line Printer Interface
DF32-D Disk File and Control
MP8A-Memory Parity
RF08 Disk File
CR8-E Card Reader and Control or CM8-E Optical Mark Card
Reader and Control
LE-8 Line Printer

70-72

TC58 DECmagtape System

70-72

TM8-E/F Control

73-75

RK01 Disk Drive and Control

74
76,77

RK8
TC08-P DECtape Control

Bity 9 až 11 kódují funkci pro dané zařízení. Pro čtečku a děrovačku pásky a pro konzoli mají obvykle následující význam.
Operační kódy v rozsahu od 6200 do 6277 používá modul správy a stránkování paměti.
•
•
•

Bit 11 caused the processor to skip the next instruction if I/O device was ready
Bit 10 smazat AC
Bit 9 moved a word between AC and the device, initiated another I/O transfer, and cleared the device’s
"ready" flag.

65.2.2. OPR (OPeRate) instrukce
OPR není instrukce ale tři skupiny mikrokódovcýh operací. Základním kódem je 111 xxx xxx xxx. Devět bitů
instrukčního slova kódují jednu ze tří skupin a jednotlivé bity spouští jednotlivé mikrooperace ve skupině. Tento
způsob kódování mikrooperací je použit mimo jiné například v počítači TX-0.
A nyní k rozlišení jednotlivých skupin. Prvotním dělícím prvkem je hodnota bitu b3. Pokud má tento bit hodnotu
0, jedná se o skupinu 1. Pokud má hodnotu 1 jedná se o skupinu 2 nebo 3. Mezi skupinami 2 a 3 pak rozlišuje
hodnota bitu b11, hodnota 0 znamená skupinu 2 a hodnota 1 pak skupinu 3 a EAE rozšíření.

418

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Obrázek 65-9. Rozdělení OPR na skupiny a koncentrovaný popis mikroinstrukcí (PDP-8)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
|
|
|
|
|RAR|RAL| 0 |
|
| 1
1
1 | 0 |CLA|CLL|CMA|CML|RTR|RTL| 1 |IAC|
|
|
|
|
|
|
| 0 | 0 |BSW|
|
|
|
|
|
|
|
| 1 | 1 | x |
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
|
|
|
|
|SMA|SZA|SNL| 0 |
| 1
1
1 | 1 |CLA|SPA|SNA|SZL| 1 |OSR|HLT| 0 |
|
|
|
| 0 | 0 | 0 |SKP|
|
|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1 |CLA|MQA|SCA|MQL|EAE opcode | 1 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Skupina 1
nepovolená kombinace

Skupina 2

Skupina 3 (EAE)

Bity mikrokódové instrukce spouštějí jednotlivé mikroinstrukce. Tyto ale mohou, a také ovlivňují stejné registry. Například instrukce CLA, CMA, RAR, RAL a IAC všechny mění obsah registru AC. Protože jsou přípustné
i kombinace mikroinstrukcí, jsou tyto rozdělěny do sekvencí které se vykonávají postupně. Takto je zajištěno,
že například kombinace mikroinstrukcí CLA IAC skončí s hodnotou 1 v akumulátoru AC. Pořadí sekvencí je
uvedeno v seznamu:
Skupina 1
•

Sekvence 1: Clear
• CLA — clear AC
• CLL — clear L
•

Sekvence 2: Complement
• CMA — ones complement AC
• CML — complement L bit
•

Sekvence 3: Increment
• IAC — increment <L,AC>
•

Sekvence 4: Rotate
• RAR — rotate <L,AC> right
• RAL — rotate <L,AC> left
• RTR — rotate <L,AC> right twice
• RTL — rotate <L,AC> left twice
• BSW — byte swap

Mikroinstrukce v jednotlivých sekvencích jsou voleny tak, aby mohly být v rámci sekvence vykonávány
všechny najednou, paralelně. U bitů ve čtvrté sekvenci popisujících rotaci je tomu jinak, protože všechny tři
tyto bity kódují jen jednu operaci.
Tabulka 65-8. Kombinace bitů mikroinstrukcí pro rotace ve skupině 1

419

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
b8

b9

b10 instrukce

0

0

0

NOP

0

0

1

BSW

0

1

0

RAL

0

1

1

RTL

1

0

0

RAR

1

0

1

RTR

1

1

0

ilegální kombinace

1

1

1

ilegální kombinace

Instrukční slovo skupiny 1 vypadá takto.
Obrázek 65-10. Group 1 microinstructions of PDP-8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 0 |CLA|CLL|CMA|CML|
|BSW|IAC|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
↑
↑
↑
ROTATE AC AND L RIGHT -----------+
|
|
ROTATE AC AND L LEFT ----------------+
|
ROTATE 1 POSITION IF 0, 2 POSITIONS IF 1-+
(BSW IF BITS 8,9 ARE 0)
LOGICAL SEQUENCE:

1 - CLA, CLL
3 - IAC

2 - CMA, CML
4 - RAR, RAL, RTR, RTL, BSW

Tabulka 65-9. Group 1 Microinstructions od PDP-8
MNEMONIC OPCODE OPERATION

420

NOP

7000

No Operation. This instruction causes a 1-cycle delay in program
execution, without affecting anything. It may be used for timing
synchronization or as a convenient means of deleting another instruction
from program.

IAC

7001

Increment Accumulator. AC+1−→AC.

BSW

7002

Byte Swap. AC0-5←→AC6-11. Value in lower six bits in AC is swapped
with value in upper six bits in AC.

RAL

7004

Rotate Accumulator Left. AC1-11−→AC0-10, L−→AC11, AC0−→L.
<AC,L> is rotated left.

RTL

7006

Rotate Two Left. Same as RAL, RAL.

RAR

7010

Rotate Accumulator Right. AC0-10−→AC1-11, L−→AC0, AC11−→L.
<AC,L> is rotated right.

RTR

7012

Rotate Two Right. Same as RAR, RAR.

CML

7020

Complement Link. ¬L−→L.

CMA

7040

Complement Accumulator. ¬AC−→AC.

CLL

7100

Clear Link. 0−→L.

CLA

7200

Clear Accumulator. 0−→AC.

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
MNEMONIC OPCODE OPERATION
CIA

7041

Complement and Increment Accumulator. CMA IAC. -AC−→AC.

STL

7120

Set the Link. CLL CML. 1−→L.

STA

7240

Set the Accumulator. CLA CMA. 7777−→AC.

GLK

7204

Get the Link. CLA RAL. L−→AC11, 0−→L.

Skupina 2
• SMA — skip on AC < 0 (or group)
• SZA — skip on AC = 0 (or group)
• SNL — skip on L 6= 0 (or group)
• SKP — skip uncoditiopnally
• SNA — skip in AC ≥ 0 (and group)
• SZL — skip on L = 0 (and group)
• CLA — clear AC
• OSR — logically ’or’ front-panel switches with AC
• HLT — halt
Instrukční slovo skupiny 2 vypadá takto.
Obrázek 65-11. Group 2 microinstructions of PDP-8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1 |CLA|SMA|SZA|SNL|
|OSR|HLT| 0 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
↑
REVERSE SKIP SENSING OF BITS 5,6,7 IF SET+
LOGICAL SEQUENCE: 1 (BIT 8 IS 0) - SMA ∨ SZA ∨ SNL
(BIT 8 IS 1) - SPA ∧ SNA ∧ SZL
2 - CLA
3 - OSR, HLT

Tabulka 65-10. Group 2 Microinstructions od PDP-8
MNEMONIC OPCODE OPERATION
HLT

7402

Halt. Clears the run flip-flop so that program execution stops at the end
of TP4 of the current machine cycle.

OSR

7404

Logical OR with Switch Register. The content of th programmer’s
console switch register (SR) is combined with the content of the AC by
a bitwise OR operation. The result is left in the AC and the original
content of the AC is lost. The content of the SR is not affected.

SKP

7410

Skip. The content of the PC is incremented by 1, to skip the next
sequential instruction.

SNL

7420

Skip on Non-Zero Link. The conetent of the link is sampled. If the link
contains a 1, the content of the PC is incremented to skip the next
sequential instruction. If the link contains a 0, the next instruction is
executed.

421

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
MNEMONIC OPCODE OPERATION
SZL

7430

Skip on Zero Link. The conetent of the link is sampled. If the link
contains a 0, the content of the PC is incremented to skip the next
sequential instruction. If the link contains a 1, the next instruction is
executed.

SZA

7440

Skip on Zero Accumulator. The content of each bit of the AC is
sampled. If every bit contains a 0, the content of the PC is incremented
to skip the next sequential instruction. If any bit contains a 1, the next
instruction is executed.

SNA

7450

Skip on Non-Zero Accumulator. If AC6=0 then PC+1−→PC. So the
next sequential instruction is skipped. Otherwise execution continues
with the next sequential instruction.

SMA

7500

Skip on Minus Accumulator. IF AC0=1 then PC+1−→PC.

SPA

7510

Skip on Positive Accumulator. IF AC0=0 then PC+1−→PC.

CLA

7600

Clear Accumulator. 0−→AC.

SZA SNL

7460

Skip if AC=0 or L=1.

SNA SZL

7470

Skip if AC=0 and L=0.

SMA SNL

7520

Skip if AC<0 or L=1.

SPA SZL

7530

Skip if AC≥0 and L=0.

SMA SZA

7540

Skip if AC≤0.

SPA SNA

7550

Skip if AC>0.

SMA SZA
SNL

7560

Skip if AC≤0 or L=1.

SPA SNA
SZL

7570

Skip if AC>0 or L=0.

Nepoužité kombinace OPR byly dány do třetí skupiny mikroprogramových akcí.
Obrázek 65-12. Group 3 microinstructions of PDP-8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1 |CLA|MQA|
|MQL|
|
|
| 1 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
LOGICAL SEQUENCE: 1 - CLA
2 - MQA, MQL
3 - ALL OTHERS

Tabulka 65-11. Group 3 Microinstructions od PDP-8
MNEMONIC OPCODE OPERATION

422

CLA

7601

Clear Accumulator. Each bit of the AC is loaded with a binary 0.

MQL

7421

Multiplier Quotient Load. The content of the AC is loaded into the
MQ. The AC is cleared and the original content of the MQ is lost.

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
MNEMONIC OPCODE OPERATION
MQA

7501

Multiplier Quotient into Accumulator. The content of the MQ is
combined with the content of the AC by a bitwise logical OR operation,
and the result is loaded into the AC. The original content of the AC is
lost, but the original contento of the MQ is not affected. Note that this
instruction provides the programmer with a direct insclusive OR
operation.

SWP

7521

Swap Accumulator and Multiplier Quotient. The content of the AC
and the content of the MQ are exchanged. This is a microprogrammed
combination of MQA and MQL.

CAM

7621

Clear Accumulator and Multiplier Quotient. Each bit of both the AC
and the MQ loaded with a binary 0. This is microprogrammed
combination of CLA and MQL.

65.2.3. Nultá stránka paměti
Tato část paměti od adresy 0000 do adresy 0177 (oktalově) má význam rozšířených registrů. Procesor má jen 3
registry ale adresovací mód zero page dovoluje použít část paměti jako dalších 128 registrů. Některá slova této
paměti mají ovšem zvláštní význam a chování.
Slova na adresách 0010 až 0017 se při použítí s nepřímým adresování automaticky inkremetují (zvětšují o
jedničku) a ještě před použitím.

65.2.4. Kousky kódu
Vynulování části paměti od adresy LOC v délce CNT slov.
CLA
TAD
DCA
TAD
DCA

LOC-1
X1
-CNT
TMP

DCA I
ISZ
JMP

X1
TMP
LOOP

LOOP,

/ X1 = LOC-1
/ TMP = -CNR
/ do {
/
M[++X1] = 0
/
TMP++
/ } while (TMP!=0)

X1 je automaticky inkrementovaný registr (slovo paměti na nulté stránce).
Přesun bloku v paměti z adresy SRC na adresu DST v délce CNT slov.
CLA
TAD
DCA
TAD
DCA
TAD
DCA

SRC-1
X1
DST-1
X2
-CNT
TMP

TAD I

X1

LOOP,

/ X1 = SRC-1
/ X2 = DST-1
/ setup TMP = -CNT
/ do {

423

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
DCA I
ISZ
JMP

X2
TMP
LOOP

/
M[++X2] = M[++X1]
/
TMP++
/ } while (TMP!=0)

65.2.4.1. RIM Loader Programs
Příklad 65-1. RIM Loader pro Low-Spedd Reader

7756:
7756:
7757:
7760:
7761:
7762:
7763:
7764:
7765:
7766:
7767:
7770:
7771:
7772:
7773:
7774:
7775:
7776:

6032
6031
5357
6036
7106
7006
7510
5357
7006
6031
5367
6034
7420
3776
3376
5356
0000

/ RIM LOADER
*7756
RIM, +----->KCC
| +--->KSF
| |<---JMP 7757
KRB
| |
| |
CLL RTL
| |
RTL
| | +<SPA
| +--|-JMP 7757
|
+>RTL
| +->+<KSF
| +--|-JMP 7767
|
+>KRS
|
+<SNL
|
| DCA I 7776
|
+>DCA 7776
+------JMP 7756
PTR,
0000

/
/
/
/

read upper byte
rotate left 4*
LA je 8 765 432 10. ba9
skip b7=0

/ move upper byte in place A je 543 210 .ba 987
/ čekání na další byte
/+
/ read lower byte
/ (PTR)=A
/ PTR=0

65.2.5. Abecední seznam instrukcí PDP-8
Tabulka 65-12. Operační kódy instrukcí PDP-8 řazené podle operačního kódu
název instrukce

424

mnemo

kód
bin

octal

And

AND y

000 iza aaa aaa

0000

And

AND I y

000 0za aaa aaa

0000

And

AND I

000 1za aaa aaa

0400

Two‘s Complement Add

TAD y

001 iza aaa aaa

1000

Two‘s Complement Add

TAD y

001 0za aaa aaa

1000

Two‘s Complement Add

TAD I y

001 1za aaa aaa

1400

Increment and Skip if Zero

ISZ y

010 iza aaa aaa

2000

Increment and Skip if Zero

ISZ y

010 0za aaa aaa

2000

Increment and Skip if Zero

ISZ I y

010 1za aaa aaa

2400

Deposit and Clear AC

DCA y

011 iza aaa aaa

3000

Deposit and Clear AC

DCA y

011 0za aaa aaa

3000

Deposit and Clear AC

DCA I y

011 1za aaa aaa

3400

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
název instrukce

mnemo

kód
bin

octal

Jump to Subroutine

JMS

100 iza aaa aaa

4000

Jump to Subroutine

JMS

100 0za aaa aaa

4000

Jump to Subroutine

JMS I

100 1za aaa aaa

4400

Jump

JMP

101 iza aaa aaa

5000

Jump

JMP

101 0za aaa aaa

5000

Jump

JMP I

101 1za aaa aaa

5400

Input/Output Transaction

IOT f

110 000 000 000

6000

Skip if Interrupt On

SKON

110 000 000 000

6000

Interrupt Turn On

ION

110 000 000 001

6001

Interrupt Turn Off

IOF

110 000 000 010

6002

Skip on Interrupt Request

SRQ

110 000 000 011

6003

Get Flags

GTF

110 000 000 100

6004

Restore Flags

RTF

110 000 000 101

6005

Skip if Greater Than

SGT

110 000 000 110

6006

Clear All Flags

CAF

110 000 000 111

6007

Set Reader/Punch Interrupt Enable

RPE

110 000 001 000

6010

RSF

RSF

110 000 001 001

6011

RRB

RRB

110 000 001 010

6012

RFC

RFC

110 000 001 100

6014

Read Buffer and Fetch new Character

RCC

110 000 001 110

6016

PCE

PCE

110 000 010 000

6020

Skip on Punch Flag

PSF

110 000 010 001

6021

Keyboard Clear Flags

KCF

110 000 011 000

6030

Skip on Keaboard Flag

KSF

110 000 011 001

6031

Clear Keyboard Flag

KCC

110 000 011 010

6032

Read Keyboard Buffer Static

KRS

110 000 011 100

6034

Keyboard Interrupt Enable

KIE

110 000 011 101

6035

Read Keyboard Buffer Dynamic

KRB

110 000 011 110

6036

Skip on No Memory Parity Error

SMP

110 001 000 001

6101

Skip On Power Low

SPL

110 001 000 010

6102

Clear Memory Parity Error Flag

CMP

110 001 000 100

6104

Skip on Key Board Flag

MKSF

110 001 001 001

6111

Clear Receive Flag

MKCC

110 001 001 010

6112

Read Transmitter Flag

MTPF

110 001 001 011

6113

Receive Operation

MKRS

110 001 001 100

6114

Set Interrupt Flip-Flop

MINT

110 001 001 101

6115

Select Specified Station

MTON

110 001 001 111

6117

Skip on Transmitter Flag

MTSF

110 001 010 001

6121

Clear Transmitter Flag

MTCF

110 001 010 010

6122

Read Receiver Flag Status

MTKF

110 001 010 011

6123

425

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
název instrukce

426

mnemo

kód
bin

octal

Transmit Operation

MTPC

110 001 010 100

6124

Skip on Interrupt Request

MINS

110 001 010 101

6125

Read Station Status

MTRS

110 001 010 111

6127

Change to Data Field

CDF

110 010 nnn 001

6201

Change Instruction Field

CIF

110 010 nnn 010

6202

Push PC on Stack 1

PPC1

110 010 000 101

6205

Enter Panel Mode

PR0

110 010 000 110

6206

Move SP1 to AC

RSP1

110 010 000 111

6207

Read Data Field

RDF

110 010 001 100

6214

Push AC on Stack 1

PAC1

110 010 001 101

6215

Enter Panel Mode

PR1

110 010 001 110

6216

Load SP1 from AC

LSP1

110 010 001 111

6217

Read Instruction Field

RIF

110 010 010 100

6224

Return from Stack 1

RTN1

110 010 010 101

6225

Enter Panel Mode

PR2

110 010 010 110

6226

Move SP2 to AC

RSP2

110 010 010 111

6227

Pop AC from Stack 1

POP1

110 010 011 101

6235

Enter Panel Mode

PR3

110 010 011 110

6236

Load SP2 from AC

LSP2

110 010 011 111

6237

Push PC on Stack 2

PPC2

110 010 100 101

6245

Write to Switch Register

WSR

110 010 100 110

6246

Push AC on Stack 2

PAC2

110 010 101 101

6255

Get Current Fields

GCF

110 010 101 110

6256

Return from Stack 2

RTN2

110 010 110 101

6265

Pop AC from Stack 2

POP2

110 010 111 101

6275

Disk Skip on Flag

DSKP

110 111 100 001

6741

Disk Clear

DCLR

110 111 100 010

6742

Load Address and Go

DLAG

110 111 100 011

6743

Load Current Address

DLCA

110 111 100 100

6744

Read Status

DRST

110 111 100 101

6745

Load Command

DLDC

110 111 100 110

6746

Maintenance Instruction

DMAN

110 111 100 111

6747

Operate

OPR b

111 bbb bbb bbb

7000

Operate Group 1

OPR1 b

111 0bb bbb bbb

7000

No Operation

NOP

111 000 000 000

7000

Increment Accumulator

IAC

111 000 000 001

7001

Byte Swap

BSW

111 000 000 010

7002

Rotate Accumulator Left

RAL

111 000 000 100

7004

Rotate Two Left

RTL

111 000 000 110

7006

Rotate Accumulator Right

RAR

111 000 001 000

7010

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
název instrukce

mnemo

kód
bin

octal

Rotate Two Right

RTR

111 000 001 010

7012

Rotate AC Left 3

R3L

111 000 001 100

7014

Complement Link

CML

111 000 010 000

7020

Complement Accumulator

CMA

111 000 100 000

7040

Set the printer/punch Flag

TLF

111 000 100 000

7040

Skip on Teleprinter Flag

TSF

111 000 100 001

7041

Complement And Increment Accumulator

CIA

111 000 100 001

7041

Clear Teleprinter Flag

TCF

111 000 100 010

7042

Load Teleprinter and Print

TPC

111 000 100 100

7044

Skip if reader or printer interrupt Flag

TSK

111 000 100 101

7045

Load Teleprinter Sequence

TLS

111 000 100 110

7046

Clear Link

CLL

111 001 000 000

7100

Set Link

STL

111 001 010 000

7120

Clear Accumulator

CLA

111 010 000 000

7200

Get Link

GLK

111 010 000 100

7204

Step Counter OR with AC

SCA

111 010 010 001

7221

Set Accumulator

STA

111 010 100 000

7240

Operate Group 2

OPR2 b

111 1bb bbb bb0

7400

Operate Group 3

OPR3 b

111 1bb bbb bb1

7401

EAE

EAE f

111 100 00f ff1

7401

Halt

HLT

111 100 000 010

7402

OR With Switch Register

OSR

111 100 000 100

7404

Unconditional Skip

SKP

111 100 001 000

7410

Skip on Non-Zero Link

SNL

111 100 010 000

7420

Load Multiplier Quotient

MQL

111 100 010 001

7421

Skip on Zero Link

SZL

111 100 011 000

7430

Skip on Zero Accumulator

SZA

111 100 100 000

7440

Skip on Non-Zero Accumulator

SNA

111 100 101 000

7450

Skip on Minus Accumulator

SMA

111 101 000 000

7500

Multiplier Quotient Load into Accumulator

MQA

111 101 000 001

7501

Skip on Positive Accumulator

SPA

111 101 001 000

7510

Swap MQ and AC

SWP

111 101 010 001

7521

Clear Accumulator

CLA

111 110 000 000

7600

Clear Accumulator

CLA

111 110 000 001

7601

Load AC from switch register

LAS

111 110 000 100

7604

Clear Accumulator and Multiplier Quotient

CAM

111 110 010 001

7621

Load AC with contents od MQ

ACL

111 111 000 001

7701

427

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

ACL
Jméno
ACL — Load AC with contents od MQ

Přehled
ACL

L
.

Popis
Střadač AC je naplněn obsahem registru MQ. Instrukce je kombinací instrukcí CLA a MQA.
MQ −→ AC
mnemo

ACL

kód
binary

octal

111 111 000 001

7701

Odkazy
Podobné instrukce: CLA, MQA, MQL.

AND
Jméno
AND — Logická operace AND (∧)

Přehled
AND op
AND I op

428

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
-

Popis
Nad operandem instrukce a střadačem je vykonána operace logického součinu AND a výsledek je uložen do
střadače AC.
AC ∧ operand −→ AC

mnemo

kód
binary

octal

AND y

000 iza aaa aaa

0000

AND I

000 1za aaa aaa

0400

AND I y

000 0za aaa aaa

0000

Ukázky
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

/ File: db/pdp8.code/and-example.pal
0030
00030 2525
00031 6002

00400
00401
00402
00403
00404
00405

0400
0206
0030
0607
0431
0032
7402

-*- mode:asm; -*-

*0030
GLBA,
2525
GLBPTR, 6002

START,

*0400
AND LOCA
AND GLBA
AND I LOCPTR
AND I GLBPTR
AND Z 32
HLT

00406 5252
00407 6001

LOCA,
5252
LOCPTR, 6001
$
No detected errors

Odkazy
Podobné instrukce: DCA, OSR, TAD.

429

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

BSW
Jméno
BSW — Byte Swap
PDP-8/E

Přehled
BSW

Poznámky k tvaru instrukce
L
-

Popis
Prohodí hodnoty v horní a dolní polovině střadače.
AC0...5 ←→ AC6...11

mnemo

BSW

kód
binary

octal

111 000 000 010

7002

Odkazy
Podobné instrukce: RAL, RAR, RTL, RTR.

CAF
Jméno
CAF — Clear all Flags
PDP-8/E

430

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
CAF

L
-

Popis
Instrukce provede to samé, jako bychom na předním panelu zmáčkli tlačítko CLEAR. Nastaví AC a L na 0 a
vygeneruje INITIALIZE signál na sběrnici OMNIBUS a na I/O rozhraní.
Instrukce nesmí být vykonána pokud pokud jsou periferní zařízení aktivní. Například nesmí být vykonána v
době 100 ms po instrukci TLS
0 −→ AC
0 −→ L
0 −→ GT
0 −→ IEFF ; disable interrupt
signal INITIALIZE, IOCLR

mnemo

CAF

kód
binary

octal

110 000 000 111

6007

Poznámka: Tato instrukce byla implementována až v PDP-8/E. Je rovněž implementována v mikroprocesoru
HD-6120.

Odkazy
Podobné instrukce: CLL, CLA, GTF, SGT, RTF.
•

Small Computer Handbook 19731, strana 4-8, 4-16.

Poznámky
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf

431

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

CAM
Jméno
CAM — Clear Accumulator and Multiplier Quotient

Přehled
CAM

L
.

Popis
Instrukce nastaví obsah střadače AC a registru MQ na hodnotu 0. Instrukce je kombinací instrukcí CLA a MQL
0 −→ AC
0 −→ MQ

mnemo

CAM

kód
binary

octal

111 110 010 001

7621

Odkazy
Podobné instrukce: CLA, MQL.

CDF
Jméno
CDF — Change Data Field

Přehled
CDF

432

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Popis
Obsah bitů b6-b8 instrukce je uložen do registru DF. Protože obsah registru DF je přidáván k adrese při čtení dat z
paměti, další instrukce bude číst z pamět’ové banky v tomto nově nastaveném registru DF.
MB6-8 −→ DF
mnemo

CDF

kód
binary

octal

110 010 nnn 001

6201

Ukázky
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

/ File: db/pdp8.code/ex_dfif.pal

00400
00401
00402
00403
00404

0400
7200
6224
3211
6214
3212

00405
00406
00407
00410

6221
6212
5300
7402

00411 0000
00412 0000

START,

-*- mode:asm; -*-

*0400
CLA
RIF
DCA LASTIF
RDF
DCA LASTDF

/ program start at address 400 in field 0

CDF 20
CIF 10
JMP 0500
HLT

/ Change DF to 2
/ Change IB to 1
/ IB->IF; Jump to 0500 in IF 1

/ Read IF into AC bits 6-8
/ Read DF into AC bits 6-8

LASTIF, 0
LASTDF, 0

10200 7402

FIELD 1
HLT
$

No detected errors

Odkazy
Podobné instrukce: CIF, RDF, RIF.
•
•

Small Computer Handbook 19701, strana 51
Small Computer Handbook 19732, strana 5-14

Poznámky
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf

433

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

CIA
Jméno
CIA — Complement And Increment Accumulator

Přehled
CIA

L
*

Popis
Spočet spočte zápornou hodnotu k číslu ve střadači AC, a výsledek uloží zpět do střadače AC. Instrukce je kombinací instrukcí CMA a IAC.
-AC −→ AC
mnemo

CIA

kód
binary

octal

111 000 100 001

7041

Odkazy
Podobné instrukce: CML, CIA.

CIF
Jméno
CIF — Change Instruction Field

Přehled
CIF

434

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Popis
Obsah bitů b6-b8 instrukce je uložen do registru IB. Následná instrukce JMP nebo JMS zapíše obsah registru IB
do registru IF a způsobí tak přechod na banku z programem určenou registrem IB.
MB6-8 −→ IB
mnemo

CIF

kód
binary

octal

110 010 nnn 010

6202

Ukázky
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

/ File: db/pdp8.code/ex_dfif.pal

00400
00401
00402
00403
00404

0400
7200
6224
3211
6214
3212

00405
00406
00407
00410

6221
6212
5300
7402

00411 0000
00412 0000

START,

-*- mode:asm; -*-

*0400
CLA
RIF
DCA LASTIF
RDF
DCA LASTDF

/ program start at address 400 in field 0

CDF 20
CIF 10
JMP 0500
HLT

/ Change DF to 2
/ Change IB to 1
/ IB->IF; Jump to 0500 in IF 1

/ Read IF into AC bits 6-8
/ Read DF into AC bits 6-8

LASTIF, 0
LASTDF, 0

10200 7402

FIELD 1
HLT
$

No detected errors

Odkazy
Podobné instrukce: CDF, RDF, RIF.
•
•

Small Computer Handbook 19701, strana 51
Small Computer Handbook 19732, strana 5-14

Poznámky
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf

435

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

CLA
Jméno
CLA — Clear Accumulator

Přehled
CLA

L
-

Popis
Všechny bity střadače AC jsou nastaveny na 0. V střadači je tedy hodnota 0000OCT.
0 −→ AC
Instrukce se dá vyjádřit více kódy. Je totož kódována bitem b4 ve skupinách µoperací 1, 2 i 3.
mnemo

kód
binary

octal

CLA

111 010 000 000

7200

CLA

111 110 000 000

7600

CLA

111 110 000 001

7601

Odkazy
Podobné instrukce: CLL, CMA, DCA, GLK, STA.
•

65.2.2

CLL
Jméno
CLL — Clear Link

436

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
CLL

L
*

Popis
Instrukce smaže obsah jednobotového registru L. T.j. nastaví jej na hodnotu 0.
0 −→ L
mnemo

CLL

kód
binary

octal

111 001 000 000

7100

Odkazy
Podobné instrukce: CLA, CML, STL.

CMA
Jméno
CMA — Complement Accumulator

Přehled
CMA

L
-

Popis
Jedničkový doplněk střadače AC. Operace bitově neguje obsah střadače AC.
¬ACj −→ ACj

437

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

CMA

kód
binary

octal

111 000 100 000

7040

Odkazy
Podobné instrukce: CLA, CML, CIA.

CML
Jméno
CML — Complement Link

Přehled
CML

L
*

Popis
Operace neguje obsah jednobitového registru L.
¬L −→ L
mnemo

CML

kód
binary

octal

111 000 010 000

7020

Odkazy
Podobné instrukce: CLL, CMA.

438

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

CMP
Jméno
CMP — Clear Memory Parity Error Flag

Přehled
CMP

L
-

Popis
Příznak chyby parity paměti je smazán.
0 −→ Memory Parity Error Flag

mnemo

CMP

kód
binary

octal

110 001 000 100

6104

Odkazy
Podobné instrukce: SMP.

DCA
Jméno
DCA — Deposit and Clear AC

Přehled
DCA op
DCA I op

439

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
-

Popis
Obsah střadače je uložen do paměti určené operandem a poté je obsah střadače vymazán.
AC−→mem[operand]
0−→AC

mnemo

kód
binary

octal

DCA y

011 iza aaa aaa

3000

DCA y

011 0za aaa aaa

3000

DCA I y

011 1za aaa aaa

3400

Odkazy
Podobné instrukce: AND, TAD.

DCLR
Jméno
DCLR — Disk Clear

Přehled
DCLR

L
*

Popis
Instrukce fykoná funkce podle nastavení bitů 10 a 11 střadače AC.
Tabulka 65-1. DCLR příkazy

440

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
AC10 AC10 Mnemo popis
0

0

DCLS

Clear AC and Status Register

0

1

DCLC Clear AC and Control, Major registers are cleared. This instruction will stop the
control even if it is rewriting the header.

1

0

DCLD Clear AC, Recalibrate Selected Drive to track 000 and clear Status Register.

mnemo

DCLR

kód
binary

octal

110 111 100 010

6742

Odkazy
Podobné instrukce: DLAG, DLCA, DLDC, DMAN, DRST, DSKP.
RK8
Minicomputer Handbook strana 9-116

•
•

DLAG
Jméno
DLAG — Load Address and Go

Přehled
DLAG

L
*

Popis
Instrukce nahraje adresu sektoru z registru AC a provede instrukci v příkazovém registru.
mnemo

DLAG

kód
binary

octal

110 111 100 011

6743

441

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: DCLR, DLCA, DLDC, DMAN, DRST, DSKP.
RK8
Minicomputer Handbook strana 9-116

•
•

DLCA
Jméno
DLCA — Load Current Address

Přehled
DLCA

L
*

Popis
Instrukce nahraje do adresního registru obsah AC. AC je poté vymazán.
mnemo

DLCA

kód
binary

octal

110 111 100 100

6744

Odkazy
Související instrukce: DCLR, DLAG, DLDC, DMAN, DRST, DSKP.
•
•

442

RK8
Minicomputer Handbook strana 9-116

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

DLDC
Jméno
DLDC — Load Command

Přehled
DLDC

L
*

Popis
Instrukce naplní příkazový registr obsahem střadače AC, a vymaže jak střadač AC tak i stavový registr.
mnemo

DLDC

kód
binary

octal

110 111 100 110

6746

Odkazy
Související instrukce: DCLR, DLAG, DLCA, DMAN, DRST, DSKP.
Odkazy:
• RK8
• Minicomputer Handbook strana 9-116

DMAN
Jméno
DMAN — Maintenance Instruction

Přehled
DMAN

443

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
*

Popis
Servisní instrukce, bližší informace mi nejsou známy.
mnemo

DMAN

kód
binary

octal

110 111 100 111

6747

Odkazy
Související instrukce: DCLR, DLAG, DLCA, DLDC, DRST, DSKP.
RK8
Minicomputer Handbook strana 9-116

•
•

DRST
Jméno
DRST — Read Status

Přehled
DRST

L
*

Popis
Instrukce naplní střadač AC obsahem stavového registru.
mnemo

kód
binary

444

octal

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

DRST

kód
binary

octal

110 111 100 101

6745

Odkazy
Související instrukce: DCLR, DLAG, DLCA, DLDC, DMAN, DSKP.
RK8
Minicomputer Handbook strana 9-116

•
•

DSKP
Jméno
DSKP — Disk Skip on Flag

Přehled
DSKP

L
*

Popis
Přeskočí následující instrukce je-li nastaven příznak ukončení přenosu (TRANSFER DONE) nebo příznak chyby
(ERROR).
mnemo

DSKP

kód
binary

octal

110 111 100 001

6741

Odkazy
Podobné instrukce: DCLR, DLAG, DLCA, DLDC, DMAN, DRST.
•

RK8

445

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Minicomputer Handbook strana 9-116

•

GCF
Jméno
GCF — Get Current Fields
HD-6120

Přehled
GCF

L
-

Popis
Do jednotlivých bitů střadače AC je nahrán obsah řady příznaků a malých registrů..
L −→ AC0
GT −→ AC1
INTEREQ −→ AC2 ; 1 if INTEREQ low, 0 if high
PWRON −→ AC3
IEFF −→ AC4
0 −→ AC5
IF −→ AC6-8
DF −→ AC9-11
mnemo

GCF

kód
binary

octal

110 010 101 110

6256

Poznámka: Tato instrukce je implementována v mikroprocesoru HD-6120.

Odkazy
Podobné instrukce: CAF, RTF, SGT.

446

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
HD6120 Specifications, strana 4-16

•

GLK
Jméno
GLK — Get Link

Přehled
GLK

L
-

Popis
Instrukce GLK je kombinací instrukcí CLA a RAL. Instrukce udělá to že načte hodnotu registru L do středače AL.
if L=0 then 0−→AC
if L=1 then 1−→AC
mnemo

GLK

kód
binary

octal

111 010 000 100

7204

Odkazy
Podobné instrukce: CLA, RAL.

447

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

GTF
Jméno
GTF — Get Flags
PDP-8/E, HD-6120

Přehled
GTF

L
-

Popis
LINK −→ AC0
GT −→ AC1
INTREQ −→ AC2
PWRON −→ AC3
1 −→ AC4
0 −→ AC5
ISF −→ AC6-8
DSF −→ AC9-11
mnemo

GTF

kód
binary

octal

110 000 000 100

6004

Poznámka: Tato instrukce byla implementována až v PDP-8/E.

Odkazy
Podobné instrukce: CAF, GCF, RTF, SGT.
•

448

HD6120 Specifications, strana 4-17

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

HLT
Jméno
HLT — Halt

Přehled
HLT

L
-

Popis
Instrukce zastaví procesor. Tato instrukce je kódována bitem b10 v mikrokódu instrukce OPR2.
mnemo

HLT

kód
binary

octal

111 100 000 010

7402

Odkazy
Podobné instrukce: NOP, OPR, OPR2.

IAC
Jméno
IAC — Increment Accumulator

Přehled
IAC

L
-

449

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Popis
Obsah střadače AC je zvětšen o jedničku.
AC+1 −→ AC

mnemo

IAC

kód
binary

octal

111 000 000 001

7001

Odkazy
Podobné instrukce: NOP, ISZ.

IOF
Jméno
IOF — Interrupt Turn Off

Přehled
IOF

L
-

Popis
Instrukce zakáže přerušení.
mnemo

IOF

kód
binary

octal

110 000 000 010

6002

Odkazy
Podobné instrukce: ION, SKON.

450

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Small Computer Handbook 19731, strana 4-8

•

Poznámky
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf

ION
Jméno
ION — Interrupt Turn On

Přehled
ION

L
-

Popis
Instrukce povolí přerušení.
mnemo

ION

kód
binary

octal

110 000 000 001

6001

Odkazy
Podobné instrukce: IOF, SKON.

IOT f
Jméno
IOT f — Input/Output Transaction

451

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
IOT b

Poznámky k tvaru instrukce
L
.

Popis
IOT instrukce je základní tvar vstupně výstupní instrukce. V obecném popisu instrukce se praví, že bity 3-8 určují
zařízení a bity 9-11 funkci. Ve skutečnosti jsou ale periferní zařízení přidávána přímo do procesoru a modifikují
jej. S jednotlivými rozšířeními pak mohou periferní zařízení používat byty instrukce IOT jiným způsobem než je
namalováno.
Obrázek 65-1. Tvar instrukce IOT počítače PDP-8.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1 | 1 | 0 |
device
| function |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Ve skutečnosti se instrukce IOT nepoužívá, ale pro jednotlivé zařízení a oprace jsou definovány samostatné
názvy instrukcí.
mnemo

IOT f

kód
binary

octal

110 000 000 000

6000

Odkazy
Podobné instrukce: HLT.
* FIXME:zajistit automatické vygenerování všech IO instrukcí.

ISZ
Jméno
ISZ — Increment and Skip if Zero

452

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
ISZ op
ISZ I op

L
*

Popis
Obsah paměti určené operandem je zvětšen o 1. Je-li výsledná hodnota 0 je přeskočena následující instrukce.
operand + 1 −→ operand; If operand=0 then PC+1−→PC

mnemo

kód
binary

octal

ISZ y

010 iza aaa aaa

2000

ISZ y

010 0za aaa aaa

2000

ISZ I y

010 1za aaa aaa

2400

Odkazy
Podobné instrukce: IAC, JMP, JMS, SKP, TAD.

JMP
Jméno
JMP — Jump

Přehled
JMP op
JMP I op

L
-

453

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Popis
Do PC je nahrána adresa určená operandem. Vykonávání programu pokračuje instrukcí na této adrese.
operand−→PC

mnemo

kód
binary

octal

JMP

101 iza aaa aaa

5000

JMP

101 0za aaa aaa

5000

JMP I

101 1za aaa aaa

5400

Odkazy
Podobné instrukce: ISZ, JMS, SKP.

JMS
Jméno
JMS — Jump to Subroutine

Přehled
JMS op
JMS I op

L
-

Popis
Obsah PC je uložen do paměti určené operandem a poté je do PC nahrána adresa o jedničku větší naž kam byl
uložen jeho obsah.
PC−→mem[operand]
operand+1−→PC

454

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

kód
binary

octal

JMS

100 iza aaa aaa

4000

JMS

100 0za aaa aaa

4000

JMS I

100 1za aaa aaa

4400

Odkazy
Podobné instrukce: JMP, SKP.

KCC
Jméno
KCC — Clear Keaboard Flag

Přehled
KCC

L
-

Popis
V přípravě na čtení znaku z terminálu je vymazán příznak klávesnice a střadač.
0 −→ AC
0 −→ Keyboard Flag

mnemo

KCC

kód
binary

octal

110 000 011 010

6032

Odkazy
Podobné instrukce: KCF, KIE, KRB, KRS, KSF.

455

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

KCF
Jméno
KCF — Keyboard Clear Flags

Přehled
KCF

L
-

Popis
Příznak klávesnice oznamující že klávesnice má připravená data je smazán.
Tato instrukce podporována na modelech starších než PDP-8/E. Instrukci je možno použít se zařízeními:
zařízení

vstup

výstup

Console TTY

03

04

Second TTY

40

41

Serial printer

65

66

VT78 serial #1

30

31

VT78 serial #2

32

33

DECmate printer

32

33

0 −→

mnemo

KCF

kód
binary

octal

110 000 011 000

6030

Odkazy
Podobné instrukce: KCC, KSF, KRS, KIE, KRB.
Odkazy:
• [1] strana 6-5
•

456

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

KIE
Jméno
KIE — Keyboard Interrupt Enable

Přehled
KIE

L
-

Popis
Obsah střadače AC je nahrán do řídicího registru zařízení.
Tato instrukce podporována na modelech starších než PDP-8/E. Instrukcei je možno použít se zařízeními:
zařízení

vstup

výstup

Console TTY

03

04

Second TTY

40

41

Serial printer

65

66

VT78 serial #1

30

31

VT78 serial #2

32

33

DECmate printer

32

33

0 −→

mnemo

KIE

kód
binary

octal

110 000 011 101

6035

Odkazy
Podobné instrukce: KCC, KCF, KSF, KRS, KRB.

457

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

KRB
Jméno
KRB — Read Keyboard Buffer Dynamic

Přehled
KRB

L
-

Popis
Je vymazán střadač a příznak klávesnice. Poté je k obsahu střadače přičten znak přečtený z klávesnice.
0 −→ AC
0 −→ Keyboard Flag
TTI + AC −→ AC

mnemo

KRB

kód
binary

octal

110 000 011 110

6036

Ukázky
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

/ File: db/pdp8.code/keybinput.pal -*- mode:asm; -*-

00200
00201
00202
00203

0200
6032
4204
3211
7402

*200
INPUT,

00204
00205
00206
00207
00210

0000
6031
5205
6036
5604

00211 0000

KCC
JMS LISN
DCA STORE
HLT

/CLEAR KEYBOARD FLAG
/ENTER SUBROUTINE
/STORE ASCII CHARACTER

LISN,

0
KSF
JMP .-1
KRB
JMP I LISN

/LISN SUBROUTINE
/KEYBOARD FLAG RAISED YET?
/NO: CHECK AGAIN
/YES: READ THE CHARACTER
/RETURN TO MAINLINE

STORE,
$

0

No detected errors

458

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: KCC, KCF, KIE, KRS, KSF.
Odkazy:
• [1] strana 6-4
•

KRS
Jméno
KRS — Read Keyboard Buffer Static

Přehled
KRS

L
-

Popis
Je přečten znak z klávesnice a jeho hodnota přičtena k hodnotě střadače. Výsledek je uložen do střadače.
TTI + AC −→ AC
0 −→ Keyboard Flag

mnemo

KRS

kód
binary

octal

110 000 011 100

6034

Odkazy
Podobné instrukce: KCC, KCF, KIE, KRB, KSF.

459

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

KSF
Jméno
KSF — Skip on Keaboard Flag

Přehled
KSF

L
-

Popis
Je zkoumán příznak klávesnice. Má-li hodnotu 1, je přeskočena následující instrukce.
If Keyboard Flag = 1 then PC+1−→PC

mnemo

KSF

kód
binary

octal

110 000 011 001

6031

Odkazy
Podobné instrukce: KCC, KCF, KIE, KRB, KRS.

LAS
Jméno
LAS — Load AC from switch register

Přehled
LAS

L

460

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
.

Popis
Instrukce je bitovou kombinací instrukcí CLA a OSR.
SR −→ AC

mnemo

LAS

kód
binary

octal

111 110 000 100

7604

Odkazy
Podobné instrukce: HLT.

LSP1
Jméno
LSP1 — Load SP1 from AC
HD-6120

Přehled
LSP1

L
*

Popis
Obsah střadače AC je uložen do registru SP1 ukazatele na první zásobník.
AC −→ SP1
0 −→ AC

461

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

LSP1

kód
binary

octal

110 010 001 111

6217

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RAR, RTL, RTR.
HD6120 Specifications strana 4-13

•

LSP2
Jméno
LSP2 — Load SP2 from AC
HD-6120

Přehled
LSP2

L
*

Popis
Obsah střadače AC je uložen do registru SP2 ukazatele na druhý zásobník.
AC −→ SP2
0 −→ AC

mnemo

LSP2

462

kód
binary

octal

110 010 011 111

6237

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RAR, RTL, RTR.
HD6120 Specifications strana 4-13

•

MINS
Jméno
MINS — Skip on Interrupt Request

Přehled
MINS

L
.

Popis

mnemo

MINS

kód
binary

octal

110 001 010 101

6125

Odkazy
Podobné instrukce: MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
•
•

[1] strana D-12
65.3.2

463

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

MINT
Jméno
MINT — Set Interrupt Flip-Flop

Přehled
MINT

L
.

Popis

mnemo

MINT

kód
binary

octal

110 001 001 101

6115

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
•
•

[1] strana D-12
65.3.2

MKCC
Jméno
MKCC — Clear Receive Flag

Přehled
MKCC

464

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
.

Popis

mnemo

MKCC

kód
binary

octal

110 001 001 010

6112

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
[1] strana D-12
65.3.2

•
•

MKRS
Jméno
MKRS — Receive Operation

Přehled
MKRS

L
.

Popis

mnemo

kód
binary

octal

465

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

MKRS

kód
binary

octal

110 001 001 100

6114

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
[1] strana D-12
65.3.2

•
•

MKSF
Jméno
MKSF — Skip on Key Board Flag

Přehled
MKSF

L
.

Popis

mnemo

MKSF

kód
binary

octal

110 001 001 001

6111

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
•

466

[1] strana D-12

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
65.3.2

•

MQA
Jméno
MQA — Multiplier Quotient Load into Accumulator (∨)

Přehled
MQA

L
.

Popis
Instrukce spočte logický součet (operace ∨) hodnoty ve střadači AC a hondoty v registru MQ. Výsledek je uložen
do střadače AC.
Tato instrukce je jediný způsob jak přečíst hodnotu z registru MQ. Současně se touto instrukcí dá jednodušeji
spočítat logický součet OR (∨).
MQ ∨ AC −→ AC
mnemo

MQA

kód
binary

octal

111 101 000 001

7501

Odkazy
Podobné instrukce: CAM, CLA, MQL, SWP.

467

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

MQL
Jméno
MQL — Load Multiplier Quotient

Přehled
MQL

L
.

Popis
Do registru MQ se nahraje obsah střadače AC. Střadač je poté vynulován.
AC −→ MQ
0 −→ AC

mnemo

MQL

kód
binary

octal

111 100 010 001

7421

Odkazy
Podobné instrukce: ACL, CLA, MQA, SWP, CAM.

MTCF
Jméno
MTCF — Clear Transmitter Flag

Přehled
MTCF

468

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
.

Popis

mnemo

MTCF

kód
binary

octal

110 001 010 010

6122

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
[1] strana D-12
65.3.2

•
•

MTKF
Jméno
MTKF — Read Receiver Flag Status

Přehled
MTKF

L
.

Popis

mnemo

kód
binary

octal

469

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

MTKF

kód
binary

octal

110 001 010 011

6123

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
[1] strana D-12
65.3.2

•
•

MTON
Jméno
MTON — Select Specified Station

Přehled
MTON

L
.

Popis

mnemo

MTON

kód
binary

octal

110 001 001 111

6117

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTPC, MTPF, MTRS, MTSF.
•

470

[1] strana D-12

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
65.3.2

•

MTPC
Jméno
MTPC — Transmit Operation

Přehled
MTPC

L
.

Popis

mnemo

MTPC

kód
binary

octal

110 001 010 100

6124

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPF, MTRS, MTSF.
•
•

[1] strana D-12
65.3.2

MTPF
Jméno
MTPF — Read Transmitter Flag

471

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
MTPF

L
.

Popis

mnemo

MTPF

kód
binary

octal

110 001 001 011

6113

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTRS, MTSF.
[1] strana D-12
65.3.2

•
•

MTRS
Jméno
MTRS — Read Station Status

Přehled
MTRS

L
.

Popis

472

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

MTRS

kód
binary

octal

110 001 010 111

6127

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTSF.
[1] strana D-12
65.3.2

•
•

MTSF
Jméno
MTSF — Skip on Transmitter Flag

Přehled
MTSF

L
.

Popis

mnemo

MTSF

kód
binary

octal

110 001 010 001

6121

Odkazy
Podobné instrukce: MINS, MINT, MKCC, MKRS, MKSF, MTCF, MTKF, MTON, MTPC, MTPF, MTRS.
•

[1] strana D-12

473

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
65.3.2

•

OPR
Jméno
OPR — Operate

Jméno
NOP — No Operation

Přehled
NOP
OPR b
OPR1 b
OPR2 b
OPR3 b
EAE f

Jedná se o různé tvary instrukce OPR. NOP je instrukce OPR bez nastavených bitů mikrokódu, proto ji uvádím
zde. OPR1, OPR2 a OPR3 jsou různé skupiny lišící se nastavením bitů 3 a 11 v mikrokódu. EAE je zvláštní forma
nebo podskupina operací skupiny OPR3.
L
-

Popis
Instrukce OPR je základní tvar třídy instrukcí OPR. Její speciální forma je pak instrukce NOP. Instrukce OPR se
dělí do několika skupin. Mezi těmito skupinami se rozlišuje pomocí bitů b3 a b11. Případně dalších bitů.
Obrázek 65-1. Přehledová tabulka mikrokódu instrukce OPR počítače PDP-8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 0 |CLA|CLL|CMA|CML|RAR|RAL| 0 |IAC| Skupina 1
|
|
|RTR|RTL| 1 |
|
|
|
|
| 0 | 0 |BSW|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1 |CLA|SMA|SZA|SNL| 0 |OSR|HLT| 0 | Skupina 2

474

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
|
|
|
|SPA|SNA|SZL|SKP|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1 | 1 |CLA|MQA|SCA|MQL|EAE opcode | 1 | Skupina 3 (EAE)
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

mnemo

kód
binary

octal

NOP

111 000 000 000

7000

OPR b

111 bbb bbb bbb

7000

OPR1 b

111 0bb bbb bbb

7000

OPR2 b

111 1bb bbb bb0

7400

OPR3 b

111 1bb bbb bb1

7401

EAE f

111 100 00f ff1

7401

Odkazy
Podobné instrukce: HLT.
* FIXME:zajistit automatické vygenerování odkazů na konrétní instrukce.

OSR
Jméno
OSR — OR With Switch Register

Přehled
OSR

L
-

Popis
Provede operaci logického součtu mezi AC a SR. Výsledek uloží do AC.
SR ∨ AC −→ AC

475

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

OSR

kód
binary

octal

111 100 000 100

7404

Odkazy
Podobné instrukce: AND, NOP.

PAC1
Jméno
PAC1 — Push AC on Stack 1
HD-6120

Přehled
PAC1

L
*

Popis
Obsah akumulátoru je uložen na vrchol prvního zásobníku.
AC −→ mem[SP1]
SP1-1 −→ SP1

mnemo

PAC1

kód
binary

octal

110 010 001 101

6215

Odkazy
Podobné instrukce: PPC1, PAC2, RTN1, POP1, RSP1, LSP1.

476

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
HD6120 Specifications strana 4-16

•

PAC2
Jméno
PAC2 — Push AC on Stack 2
HD-6120

Přehled
PAC2

L
*

Popis
Obsah akumulátoru je uložen na vrchol druhého zásobníku.
AC −→ mem[SP2]
SP2-1 −→ SP2

mnemo

PAC2

kód
binary

octal

110 010 101 101

6255

Odkazy
Podobné instrukce: PPC2, PAC1, RTN2, POP2, RSP2, LSP2.
•

HD6120 Specifications strana 4-16

477

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

PCE
Jméno
PCE — Cleart Reader/Punch Interrupt Enable

Přehled
PCE

L
.

Popis

mnemo

PCE

kód
binary

octal

110 000 010 000

6020

Odkazy
Podobné instrukce: RPE.
•

DEC-08-XINPA-A-D_intrPgm_75.pdf strana D-7

•

POP1
Jméno
POP1 — Pop AC from Stack 1
HD-6120

Přehled
POP1

478

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
*

Popis
Hodnota z prvního zásobníku SP1 je vyjmuta a vložena do střadače AC.
SP1+1 −→ SP1
mem[SP1] −→ AC

mnemo

POP1

kód
binary

octal

110 010 011 101

6235

Odkazy
Podobné instrukce: PPC1, PAC1, RTN1, POP2, LSP1, RSP1.
HD6120 Specifications strana 4-16

•

POP2
Jméno
POP2 — Pop AC from Stack 2
HD-6120

Přehled
POP2

L
*

Popis
Hodnota z druhého zásobníku SP2 je vyjmuta a vložena do střadače AC.
SP2+1 −→ SP2

479

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mem[SP2] −→ AC

mnemo

POP2

kód
binary

octal

110 010 111 101

6275

Odkazy
Podobné instrukce: PPC2, PAC2, RTN2, POP1, RSP2, LSP2.
HD6120 Specifications strana 4-16

•

PPC1
Jméno
PPC1 — Push PC on Stack 1
HD-6120

Přehled
PPC1

L
*

Popis
Obsah čítače instrukcí AC je uložen na vrchol prvního zásobníku.
PC −→ mem[SP1]
SP1-1 −→ SP1

mnemo

PPC1

480

kód
binary

octal

110 010 000 101

6205

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: LSP1, PAC1, POP1, PPC2, RSP1, RTN1.
HD6120 Specifications strana 4-16

•

PPC2
Jméno
PPC2 — Push PC on Stack 2
HD-6120

Přehled
PPC2

L
*

Popis
Obsah čítače instrukcí PC je uložen na vrchol druhého zásobníku.
PC −→ mem[SP2]
SP2-1 −→ SP2

mnemo

PPC2

kód
binary

octal

110 010 100 101

6245

Odkazy
Podobné instrukce: LSP2, PAC2, POP2, PPC1, RSP2, RTN2.
•

HD6120 Specifications strana 4-16

481

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

PR0
Jméno
PR0, PR1, PR2, PR3 — Enter Panel Mode
HD-6120

Přehled
PR0
PR1
PR2
PR3

L
.

Popis
Nastaví PNLTRP a následující instrukce je vykonána v Panel módu.
1 −→ PNLTRP
mnemo

kód
binary

octal

PR0

110 010 000 110

6206

PR1

110 010 001 110

6216

PR2

110 010 010 110

6226

PR3

110 010 011 110

6236

Poznámka: Tato instrukce je implementována v mikroprocesoru HD-6120.

Odkazy
Podobné instrukce: OSR.
•

482

HD6120 Specifications, strana 4-17

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

PSF
Jméno
PSF — Skip on Punch Flag

Přehled
PSF

L
.

Popis

mnemo

PSF

kód
binary

octal

110 000 010 001

6021

Odkazy
Podobné instrukce: PCE, RPE.
•

DEC-08-XINPA-A-D_intrPgm_75.pdf strana D-7

•

R3L
Jméno
R3L — Rotate AC left 3 places
HD-6120

Přehled
R3L

483

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
*

Popis
Pseudokód
ACj
AC0
AC1
AC2

−→
−→
−→
−→

ACj-3
AC9
AC10
AC11

mnemo

R3L

kód
binary

octal

111 000 001 100

7014

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RAR, RTL, RTR.
HD6120 Specifications strana 4-13

•

RAL
Jméno
RAL — Rotate Accumulator Left

Přehled
RAL

L
*

Popis
ACj −→ ACj-1
AC0 −→ L

484

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L −→ AC11

mnemo

RAL

kód
binary

octal

111 000 000 100

7004

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAR, RTL, RTR.

RAR
Jméno
RAR — Rotate Accumulator Right

Přehled
RAR

L
*

Popis
ACj −→ ACj+1
AC11 −→ L
L −→ AC0

mnemo

RAR

kód
binary

octal

111 000 001 000

7010

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RTL, RTR.

485

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

RCC
Jméno
RCC — Read Buffer and Fetch new Character (RRB, RFC)

Přehled
RCC

L
.

Popis

mnemo

RCC

kód
binary

octal

110 000 001 110

6016

Odkazy
Podobné instrukce: RFC, RPE, RRB, RSF.
•

DEC-08-XINPA-A-D_intrPgm_75.pdf strana D-7

•

RDF
Jméno
RDF — Read Data Field

486

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
RDF

Popis
Je spočtěn logický součet obsahu registru DF s bity 6,7,8 střadače AC. Výsledek je uložen ve střadači AC. Další
bity střadače AC zůstávají nezměněny.
DF ∨ AC6-8 −→ AC6-8
mnemo

RDF

kód
binary

octal

110 010 001 100

6214

Ukázky
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

/ File: db/pdp8.code/ex_dfif.pal

00400
00401
00402
00403
00404

0400
7200
6224
3211
6214
3212

00405
00406
00407
00410

6221
6212
5300
7402

00411 0000
00412 0000

START,

-*- mode:asm; -*-

*0400
CLA
RIF
DCA LASTIF
RDF
DCA LASTDF

/ program start at address 400 in field 0

CDF 20
CIF 10
JMP 0500
HLT

/ Change DF to 2
/ Change IB to 1
/ IB->IF; Jump to 0500 in IF 1

/ Read IF into AC bits 6-8
/ Read DF into AC bits 6-8

LASTIF, 0
LASTDF, 0

10200 7402

FIELD 1
HLT
$

No detected errors

Odkazy
Podobné instrukce: CDF, CIF, RIF.
•
•

Small Computer Handbook 19701, strana 51
Small Computer Handbook 19732, strana 5-14

487

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Poznámky
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf

RFC
Jméno
RFC — Reader Fetch Character

Přehled
RFC

L
.

Popis

mnemo

RFC

kód
binary

octal

110 000 001 100

6014

Odkazy
Podobné instrukce: RPE, RRB, RSF.
•
•

488

DEC-08-XINPA-A-D_intrPgm_75.pdf strana D-7

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

RIF
Jméno
RIF — Read Instruction Field

Přehled
RIF

Popis
Je spočtěn logický součet obsahu registru IF s bity 6,7,8 střadače AC. Výsledek je uložen ve střadači AC. Další
bity střadače AC zůstávají nezměněny.
IF ∨ AC6-8 −→ AC6-8
mnemo

RIF

kód
binary

octal

110 010 010 100

6224

Ukázky
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

/ File: db/pdp8.code/ex_dfif.pal

00400
00401
00402
00403
00404

0400
7200
6224
3211
6214
3212

00405
00406
00407
00410

6221
6212
5300
7402

00411 0000
00412 0000

START,

-*- mode:asm; -*-

*0400
CLA
RIF
DCA LASTIF
RDF
DCA LASTDF

/ program start at address 400 in field 0

CDF 20
CIF 10
JMP 0500
HLT

/ Change DF to 2
/ Change IB to 1
/ IB->IF; Jump to 0500 in IF 1

/ Read IF into AC bits 6-8
/ Read DF into AC bits 6-8

LASTIF, 0
LASTDF, 0

10200 7402

FIELD 1
HLT
$

No detected errors

489

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: CIF, CDF, RDF.
Small Computer Handbook 19701, strana 52
Small Computer Handbook 19732, strana 5-15

•
•

Poznámky
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf

RPE
Jméno
RPE — Set Reader/Punch Interrupt Enable

Přehled
RPE

L
.

Popis

mnemo

RPE

kód
binary

octal

110 000 001 000

6010

Odkazy
Podobné instrukce: HLT.
•
•

490

DEC-08-XINPA-A-D_intrPgm_75.pdf strana D-7

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

RRB
Jméno
RRB — Read Reader Buffer

Přehled
RRB

L
.

Popis

mnemo

RRB

kód
binary

octal

110 000 001 010

6012

Odkazy
Podobné instrukce: RPE, RSF.
•

DEC-08-XINPA-A-D_intrPgm_75.pdf strana D-7

•

RSF
Jméno
RSF — Skip on Reader Flag

Přehled
RSF

491

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
.

Popis

mnemo

RSF

kód
binary

octal

110 000 001 001

6011

Odkazy
Podobné instrukce: RPE, RRB.
DEC-08-XINPA-A-D_intrPgm_75.pdf strana D-7

•
•

RSP1
Jméno
RSP1 — Load AC from SP1
HD-6120

Přehled
RSP1

L
*

Popis
Hodnota ukazatele zásobníku SP1 je zapsána do střadače AC.
SP1 −→ AC

492

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

RSP1

kód
binary

octal

110 010 000 111

6207

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RAR, RTL, RTR.
HD6120 Specifications strana 4-13

•

RSP2
Jméno
RSP2 — Load AC from SP2
HD-6120

Přehled
RSP2

L
*

Popis
Hodnota ukazatele zásobníku SP2 je zapsána do střadače AC.
SP2 −→ AC

mnemo

RSP2

kód
binary

octal

110 010 010 111

6227

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RAR, RTL, RTR.

493

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
HD6120 Specifications strana 4-13

•

RTF
Jméno
RTF — Restore Flags
PDP-8/E, HD-6120

Přehled
RTF

L
-

Popis
Obnovení příznaků a řřady menších registrů z hodnoty ve střadači AC.
AC0 −→ L
AC1 −→ GT
AC4 −→ IEFF
AC6-8 −→ IB
AC9-11 −→ DF
1 −→ IIFF
0 −→ AC
mnemo

RTF

kód
binary

octal

110 000 000 101

6005

Poznámka: Tato instrukce byla implementována až v PDP-8/E. Je rovněž implementována v mikroprocesoru
HD-6120.

Odkazy
Podobné instrukce: CAF, GTF, SGT.

494

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

RTL
Jméno
RTL — Rotate Two Left

Přehled
RTL

L
*

Popis
Pseudokód
ACj −→ ACj-2
AC1 −→ L
AC0 −→ AC11
L −→ AC10
* db=pdp8.isa id=’111 000 000 110’ mnemonic=’RTL’ name=’Rotate Two Left’ linkend=pdp8.isa.rtl

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RAR, RTR, R3L.

RTN1
Jméno
RTN1 — Return from Stack 1
HD-6120

Přehled
RTN1

495

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
*

Popis
Obsah čítače instrukcí je obnoven z prvního zásobníku.
SP1+1 −→ SP1
mem[SP1] −→ PC

mnemo

RTN1

kód
binary

octal

110 010 010 101

6225

Odkazy
Podobné instrukce: PPC1, PAC1, RTN2, POP1, RSP1, LSP1.
HD6120 Specifications strana 4-16

•

RTN2
Jméno
RTN2 — Return from Stack 2
HD-6120

Přehled
RTN2

L
*

Popis
Obsah čítače instrukcí PCje obnoven z druhého zásobníku.
SP2+1 −→ SP2

496

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mem[SP2] −→ PC

mnemo

RTN2

kód
binary

octal

110 010 110 101

6265

Odkazy
Podobné instrukce: PAC2, PPC2, RTN1, POP2, RSP2, LSP2.
HD6120 Specifications strana 4-16

•

RTR
Jméno
RTR — Rotate Two Right

Přehled
RTR

L
*

Popis
ACj −→ ACj+2
AC11 −→ AC0
AC10 −→ L
L −→ AC1

mnemo

RTR

kód
binary

octal

111 000 001 010

7012

497

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: BSW, RAL, RAR, RTL, R3L.

SCA
Jméno
SCA — Step Counter OR with AC
KE8-E Mode A

Přehled
SCA

L
.

Popis
Obsah čítače Step Counter je logicky sečten s AC7-AC11 a uložen do AC7-AC11. AC0-AC6 zůstáva nezměněno.

mnemo

SCA

kód
binary

octal

111 010 010 001

7221

Odkazy
Podobné instrukce: HLT.

498

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

SGT
Jméno
SGT — Skip if Greater Than
PDP-8/E, HD-6120

Přehled
SGT

L
-

Popis
Přeskočí následující instrukci, pokud je nastave příznak/registr GT.
If GT==1 then PC+1−→PC
mnemo

SGT

kód
binary

octal

110 000 000 110

6006

Poznámka: Tato instrukce byla implementována až v PDP-8/E, je implementována rovněž v mikroprocesoru
HD-6120.

Odkazy
Podobné instrukce: CAF, GTF, RTF.

SKON
Jméno
SKON — Skip if Interrupt On
PDP-8/E

499

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
SKON

L
-

Popis
Je-li povoleno přerušení je přeskočena následující instrukce.
If Interrupt Enabled then PC+1 −→ PC

mnemo

SKON

kód
binary

octal

110 000 000 000

6000

Poznámka: Tato instrukce byla implementována až v PDP-8/E.

Odkazy
Podobné instrukce: SKP.

SKP
Jméno
SKP — Unconditional Skip

Přehled
SKP

L
-

500

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Popis
Instrukce přeskočí následující instrukci. Vykonáván programu pokračuje až další instrukcí za instrukcí následující.
PC + 1 −→ PC

mnemo

SKP

kód
binary

octal

111 100 001 000

7410

Odkazy
Podobné instrukce: SNL.

SMA
Jméno
SMA — Skip on Minus Accumulator

Přehled
SMA

L
-

Popis
Pokud je hodnota registru AC záporná (t.j. nejvyšší bit AC0 je 1), tak instrukce přeskočí následující instrukci.
Vykonáván programu pokračuje až další instrukcí za instrukcí následující.
If AC0=1 then PC + 1 −→ PC
mnemo

SMA

kód
binary

octal

111 101 000 000

7500

501

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: SKP, SMP, SNA, SNL, SPL, SRQ.

SMP
Jméno
SMP — Skip on No Memory Parity Error

Přehled
SMP

L
-

Popis
Má li příznak chyby parity paměti hodnotu 0, t.j. nenastala-li žádná chyba parity paměti, je následující instrukce
přeskočena.
If Memory Parity Error Flag = 0 then PC+1 −→ PC

mnemo

SMP

kód
binary

octal

110 001 000 001

6101

Odkazy
Podobné instrukce: CMP.

502

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

SNA
Jméno
SNA — Skip on Non-Zero Accumulator

Přehled
SNA

L
-

Popis
Pokud je hodnota registru AC různá od 0, tak instrukce přeskočí následující instrukci. Vykonáván programu
pokračuje až další instrukcí za instrukcí následující.
If AC6=0 then PC + 1 −→ PC
mnemo

SNA

kód
binary

octal

111 100 101 000

7450

Odkazy
Podobné instrukce: SKP, SNL.

SNL
Jméno
SNL — Skip on Non-Zero Link

Přehled
SNL

503

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
L
-

Popis
Pokud je hodnota registru L 1, tak instrukce přeskočí následující instrukci. Vykonáván programu pokračuje až
další instrukcí za instrukcí následující.
If L=1 then PC + 1 −→ PC
mnemo

SNL

kód
binary

octal

111 100 010 000

7420

Odkazy
Podobné instrukce: SKP, SNA.

SPA
Jméno
SPA — Skip on Positive Accumulator

Přehled
SPA

L
-

Popis
Pokud je hodnota registru AC kladná (t.j. nejvyšší bit AC0 je 0), tak instrukce přeskočí následující instrukci.
Vykonáván programu pokračuje až další instrukcí za instrukcí následující.
If AC0=0 then PC + 1 −→ PC

504

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

SPA

kód
binary

octal

111 101 001 000

7510

Odkazy
Podobné instrukce: SKP, SMA, SNL.

SPL
Jméno
SPL — Skip On Power Low

Přehled
SPL

L
.

Popis

mnemo

SPL

kód
binary

octal

110 001 000 010

6102

Ukázky
0000
0001
FLAGS,

JMP
SPL
JMP
DCA
RAR
DCA

FLAGS
OTHER
AC
LINK

/STORAGE FOR PC AFTER PROGRAM INTERRUPT
/INSTRUCTION EXECUTED AFTER PROGRAM INTERRUPT
/SKIP IF POWER LOF FLAG = 1
/INTERRUPT NOT CAUSED BY POWER LOW, CHECK OTHER FLAGS
/INTERRUPT WAS CAUSED BY POWER LOW, SAVE AC
/GET LINK
/SAVE LINK

505

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
MQA
DCA MQ
TAD 0000
DCA PC
TAD RESTART
DCA 0000
HLT
RESTART, JMP ABCD
0000
ABCD,

JMP
TAD
MQL
TAD
CLL
TAD
ION
JMP

ABCD
MQ
LINK
RAL
AC
I PC

/GET MQ
/SAVE MQ
/GET PC
/SAVE PC
/GET RESTART INSTRUCTION
/DEPOSIT RESTART INSTRUCTION IN 0000
/ABCD IS LOCATION OF RESTART ROUTINE

/GET MQ
/RESTORE MQ
/GET LINK
/RESTORE LINK
/RESTORE AC
/TURN ON INTERRUPT
/RETURN TO INTERRUPTED PROGRAM

Odkazy
Podobné instrukce: HLT, SKP.

SRQ
Jméno
SRQ — Skip on Interrupt Request
PDP-8/E

Přehled
SRQ

L
-

Popis
Je-li žádost o přerušení je přeskočena následující instrukce.
If Interrupt then PC+1 −→ PC

506

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

SRQ

kód
binary

octal

110 000 000 011

6003

Poznámka: Tato instrukce byla implementována až v PDP-8/E.

Odkazy
Podobné instrukce: IOF, ION, SKON.

STA
Jméno
STA — Set Accumulator

Přehled
STA

L
-

Popis
Instrukce STA nastaví všechny bity střadače na 1. Je to to samé jako říct že instrukce STA nahraje do střadače
hodnotu 7777OCT.
Instrukce je kombinací instrukcí CLA a CMA.
1 −→ ACj ≡ 7777−→AC

mnemo

STA

kód
binary

octal

111 010 100 000

7240

507

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: CLA, CMA.

STL
Jméno
STL — Set Link

Přehled
STL
1 −→ L

Instrukce STL je kombinací instrukcí CLL a CML.
L
*

Popis
mnemo

STL

kód
binary

octal

111 001 010 000

7120

Odkazy
Podobné instrukce: CLL, CML.

508

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

SWP
Jméno
SWP — Swap MQ and AC
PDP-8/E

Přehled
SWP

L
-

Popis
Jsou prohozeny obsahy registrů MQ a AC. Instrukce je kombinací instrukcí MQA a MQL.
AC ←→ MQ
mnemo

SWP

kód
binary

octal

111 101 010 001

7521

Poznámka: Tato instrukce byla implementována až v KE8-I, ale poprvé dokumentována v PDP-8/E.

Odkazy
Podobné instrukce: MQA, MQL.

SZA
Jméno
SZA — Skip on Zero Accumulator

509

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
SZA

L
-

Popis
Pokud je hodnota registru AC nulová, tak instrukce přeskočí následující instrukci. Vykonáván programu pokračuje
až další instrukcí za instrukcí následující.
If AC=0 then PC + 1 −→ PC
mnemo

SZA

kód
binary

octal

111 100 100 000

7440

Odkazy
Podobné instrukce: SKP, SNA, SZL.

SZL
Jméno
SZL — Skip on Zero Link

Přehled
SZL

L
-

Popis
Pokud je hodnota registru L = 0, tak instrukce přeskočí následující instrukci. Vykonáván programu pokračuje až
další instrukcí za instrukcí následující.

510

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
If L=0 then PC + 1 −→ PC
mnemo

SZL

kód
binary

octal

111 100 011 000

7430

Odkazy
Podobné instrukce: SKP, SZA.

TAD
Jméno
TAD — Two’s Complement Add

Přehled
TAD op
TAD I op

L
*

Popis
Obsah paměti určené operandem je přičtěn ke střadači a výsledek je uložen do střadače.
AC + operand −→ AC

mnemo

kód
binary

octal

TAD y

001 iza aaa aaa

1000

TAD y

001 0za aaa aaa

1000

TAD I y

001 1za aaa aaa

1400

511

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Odkazy
Podobné instrukce: AND, DCA, ISZ.

TCF
Jméno
TCF — Clear Teleprinter Flag

Přehled
TCF

L
-

Popis
Příznak teleprinter je vymazán.
0 −→ Teleprinter Flag

mnemo

TCF

kód
binary

octal

111 000 100 010

7042

Odkazy
Podobné instrukce: TLF, TLS, TPC, TSF, TSK.

TLF
Jméno
TLF — Set the printer/punch flag

512

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Přehled
TLF

L
-

Popis
mnemo

TLF

kód
binary

octal

111 000 100 000

7040

Odkazy
Podobné instrukce: TCF, TLS, TPC, TSF, TSK.

TLS
Jméno
TLS — Load Teleprinter Sequence

Přehled
TLS

L
-

Popis
Je vymazán příznak Teleprinteru a do TT0 nahrán znak z AC. Tento znak je pak vytištěn na terminálu.
0 −→ Teleprinter Flag
AC4...11 −→ TT0

513

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

TLS

kód
binary

octal

111 000 100 110

7046

Ukázky
1
2
3
4
5
6
7
8

/ File: db/pdp8.code/tls-example.pal

00400
00401
00402
00403

0400
6041
5200
6046
7402

WAIT,

*0400
TSF
JMP WAIT
TLS
HLT
$

-*- mode:asm; -*-

/ SKIP WHEN FREE TO PRINT
/ REPEAT OTHERWISE
/ LOAD TTO, PRINT OR PUNCH

No detected errors

Odkazy
Podobné instrukce: TCF, TLF, TPC, TSF, TSK.

TPC
Jméno
TPC — Load Teleprinter and Print

Přehled
TPC

L
-

Popis
Do registru TTO je uložen obsah spodních 8-mi bitů AC. Tento znak je pak vytištěn na terminálu.
AC4...11−→TT0

514

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

TPC

kód
binary

octal

111 000 100 100

7044

Odkazy
Podobné instrukce: TCF, TLF, TLS, TSF, TSK.

TSF
Jméno
TSF — Skip on Teleprinter Flag

Přehled
TSF

L
-

Popis
Je zkoumán příznak teleprinter. Má-li hodnotu 1, je přeskočena následující instrukce.
If Teleprinter Flag = 1 then PC+1−→PC

mnemo

TSF

kód
binary

octal

111 000 100 001

7041

Odkazy
Podobné instrukce: TCF, TLF, TLS, TPC, TSK.

515

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

TSK
Jméno
TSK — Skip the next instruction if printer/punch interrupt or keyboard/reader interrupt is set

Přehled
TSK

L
-

Popis
mnemo

TSK

kód
binary

octal

111 000 100 101

7045

Odkazy
Podobné instrukce: TCF, TLF, TLS, TPC, TSF.

WSR
Jméno
WSR — Write to Switch Register
HD-6120

Přehled
WSR

L
.

516

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

Popis
Obsah střadače AC je nahrán do SR, poté je střadač vymazán.
AC −→ SR
0 −→ AC
mnemo

WSR

kód
binary

octal

110 010 100 110

6246

Poznámka: Tato instrukce je implementována v mikroprocesoru HD-6120.

Odkazy
Podobné instrukce: OSR.
•

HD6120 Specifications, strana 4-16

65.3. Základní a rozšířené periferie
Minipočítač PDP-8 lze vybavit dalšími moduly z velikého výběru. V této části některé z nich popíši.

65.3.1. Klávesnice a tiskárna konzoly (03, 04)
*

Obrázek 65-15. Keyboard/Reader Instruction Format
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
0 | 0
0
0
0
1
1 |
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
^
^
^-|
+-----+---------0
0
0
1
0
1
1
1
0

KSF
KCC
KRS
KCF
KIE
KRB

Tabulka 65-14. Příkazy pro práci s konzolou

517

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
mnemo

oktalově

binárně

popis

KCF

6030

110 000 011 000

Keyboard Clear Flags

KSF

6031

110 000 011 001

Skip on Keaboard Flag

KCC

6032

110 000 011 010

Clear Keyboard Flag

KRS

6034

110 000 011 100

Read Keyboard Buffer Static

KRB

6036

110 000 011 110

Read Keyboard Buffer Dynamic

TLF

7040

111 000 100 000

Set the printer/punch Flag

TSF

7041

111 000 100 001

Skip on Teleprinter Flag

TCF

7042

111 000 100 010

Clear Teleprinter Flag

TPC

7044

111 000 100 100

Load Teleprinter and Print

TSK

7045

111 000 100 101

Skip if reader or printer interrupt Flag

TLS

7046

111 000 100 110

Load Teleprinter Sequence

Příklad 65-2. Čtení jednoho znaku z konzoly
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

/ File: db/pdp8.code/keybinput.pal -*- mode:asm; -*-

00200
00201
00202
00203

0200
6032
4204
3211
7402

*200
INPUT,

00204
00205
00206
00207
00210

0000
6031
5205
6036
5604

00211 0000

KCC
JMS LISN
DCA STORE
HLT

/CLEAR KEYBOARD FLAG
/ENTER SUBROUTINE
/STORE ASCII CHARACTER

LISN,

0
KSF
JMP .-1
KRB
JMP I LISN

/LISN SUBROUTINE
/KEYBOARD FLAG RAISED YET?
/NO: CHECK AGAIN
/YES: READ THE CHARACTER
/RETURN TO MAINLINE

STORE,
$

0

No detected errors

Obrázek 65-16. Printer/Punch Instruction Format
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
0 | 0
0
0
1
0
0 |
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
^
^
^-|
+-----+---------0
0
0
1
0
1
1
1
0

518

TSF
TCF
TPC
TLF
TSK
TLS

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Příklad 65-3. Vytištění jednoho znaku na konzoli
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

/ File: db/pdp8.code/printoutput.pal -*- mode:asm; -*-

00200
00201
00202
00203
00204

0200
7300
6046
1213
4205
7402

*200
OUTPUT, CLA CLL
TLS
TAD HOLD
JMS TYPE
HLT

00205
00206
00207
00210
00211
00212

0000
6041
5206
6046
7300
5605

TYPE,

0
TSF
JMP .-1
TLS
CLA CLL
JMP I TYPE

/TYPE SUBROUTINE
/PRINTER FALG RAISED YET?
/NO: CHECK AGAIN
/YES: PRINT THE CHARACTER
/CLEAR ACCUMULATOR AND LINK
/RETURN TO MAINLINE

00213 0243

HOLD,
$

243

/STORED ASCII CHARACTER

/CLEAR ACCUMULATOR AND LINK
/RAISE PRINTER FLAG
/GET THE CHARACTER
/ENTER SUBROUTINE

No detected errors

65.3.2. DC02-F 8-Channel Multiple Teletype Control
*

O tomto zařízení jsem zatím nenašel žádnou jinou zmínku než jeho název a seznam instrukcí v knize [1] na
straně D-12.
Tabulka 65-15. Instrukce DC02-F
mnemo

oktalově

binárně

popis

MTPF

6113

110 001 001 011

Read Transmitter Flag

MINT

6115

110 001 001 101

Set Interrupt Flip-Flop

MTON

6117

110 001 001 111

Select Specified Station

MTKF

6123

110 001 010 011

Read Receiver Flag Status

MINS

6125

110 001 010 101

Skip on Interrupt Request

MTRS

6127

110 001 010 111

Read Station Status

MKSF

6111

110 001 001 001

Skip on Key Board Flag

MKCC

6112

110 001 001 010

Clear Receive Flag

MKRS

6114

110 001 001 100

Receive Operation

6116

110 001 001 110

Combined MKRS and MKCC

MTSF

6121

110 001 010 001

Skip on Transmitter Flag

MTCF

6122

110 001 010 010

Clear Transmitter Flag

MTPC

6124

110 001 010 100

Transmit Operation

6126

110 001 010 110

Combined MTCF and MTPC

519

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

65.3.3. FFP-12 Floating Point Processor
Tento modul obsahuje samostatný procesor pro výpočty v plovoucí řádové čárce.
Data jsou ukládána ve vlastním 36-ti bitovém formátu s plovoucí řádovou čárkou. Jedno číslo je tedy reprezentováno třemi po sobě jdoucími slovy. První slovo obsahuje exponent a jeho znaménko. Druhé slovo obsahuje
významější část mantisy a jeji znaménko. Třetí slovo obsahuje 12 nejméně významných bitů mantisy. Pro vlastní
výpočty je mantisa reprezentována jako 28 bitové slovo. Při ukládání do paměti se normalizuje na 24 bitů.
Obrázek 65-17. Formát dat FFP-12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| S |
E X P O N E N T
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| S |
MSW OF MANTISSA
|
+---.---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
^BINARY POINT
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
LSW OF MANTISSA
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Modul umožňuje také pracovat s čísly v pevné řádové čárce.
Obrázek 65-18. Formát Double Precision FFP-12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| S |
|
+---.---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
^BINARY POINT
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 65-16. FFP-12 Active Parameter Table Format

520

P

Filed Bits of Operand
Address

Field Bits of Base Reg. Field Bits of Index
Register Location

P+1

Lower 12 bits of FPC

P+2

Lower 12 bits of index register location

P+3

Lower 12 bits od Base Reg

P+4

Lower 12 bits of operand address

P+5

Exponent of FAC

P+6

MSW of FAC

P+7

LSW of FAC

Field Bits of FPC

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

NOTE: APT address points to location P.

Tabulka 65-17. IOT instrukce pro FPP-12
název

kódOCT

popis

FPINT

6551

Skip on FPP "interrupt request" flag.

FPHLT

6554

Halt the processor at the end of the current instruction. Store active registers in
core, set a status register bit, and the "interrupt request" flag.

FPCOM 6553

If the FPP is not running and the FPP "interrupt request flag" has been reset, set
the command register to the contents of the AC. The three least significant bits
of the AC set the field bits of the "Active Parameter Table" address. If the FPP
is running or the interrupt request flag is set, the instruction is ignored.

FPICL

6552

Clear the FPP "interrupt request" flag.

FPST

6555

If the FPP is not running and the FPP "interrupt request flag" is reset, set the
location of the "Active Parameter Table" to the contents of the AC, initiate the
FPP and skip the next instruction. If the FPP is not running or the FPP
"interrupt request flag" has not been reset, the instruction is ignored.

FPRST

6556

Read the FPP status register into the AC.

FPIST

6557

Skip on FPP "interrupt request" flag. If the skip is granted, clear the flag and
read the FPP status request into the AC.

65.3.3.1. Instrukce FPP-12
Jak již bylo zmíněno, FPP-12 je zcela samostatný procesor která má také vlastní sadu instrukcí.
Obrázek 65-19. FPP-12 Double word direct addressing
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| OP CODE | 1 | 0 | + |
X
| ADDRESS |
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
A D D R E S S
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 65-20. FPP-12 Single-Word Addressing Format
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| OP CODE | 0 | 1 |
O F F S E T
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 65-18. Instruction Set
kód

název

popis

0

FLDA

Load the FAC from the effective address.

1

FADD

Add the operand to the contents of FAC and store the result in the FAC.

521

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
kód

název

popis

5

FADDM

Add the operand to the contents of the FAC and store the results in the operand.

2

FSUB

Subtract the operand from the contents of the FAC and store the result in the FAC.

3

FDIV

Divide the operand into the contents of the FAC and store the results in the FAC.

4

FMUL

Multiply the contents of the FAC by the operand and store the result in the FAC.

7

FMULM

Multiply the contents of the FAC by the operand and store the result in memory.

6

FSTA

Replace the operand with the contents of the FAC.

65.3.4. RK8 (Cartridge Disk System)
* Attributy: id="pdp8.RK8"

Odkazy:
• PDP-8/a Minicomputer Handbook 1976-77, strana 9-116
•

Zařízení má obvyklé číslo 74, instrukce pro práci s ním mají tedy oktalový tvar 674x, kde x je funkce kterou
se zařízením chceme provádět.
Zařízení RK8J-E sestává z řadiče RK8-E a z jednoho periferního zařízení RK05-J DECpack. Řadičk RK8-E
může obsluhovat až 4 jednotky RK05-J. V minipočítači mohou být dva řadiče RK8-E a tedy lze celkově obsluhovat 8 diskových jendotek.
Disk má 406 stop, a na stopě je 12 neb 16 sektorů. Jednotka RK05F má 812 stop. Rychlost otáčení disků
ve všech zařízeních je 1500 rpm. Pro záznam je použita metoda NRZ. V zařízení RK05J může být uloženo 25
miliónů bitů a v zařízení RK05F dvojnásobek, tedy 50 miliónů bitů.
Řadič RK8-E má celkem čtyři 12-ti bitové registry:
•
•
•
•

Command Register
Current Address Register
Disk Address Register
Status Register
Tabulka 65-19. Instrukce pro práci s RK8

522

mnemo

oktalově

binárně

popis

DSKP

6741

110 111 100 001

Disk Skip on Flag

DCLR

6742

110 111 100 010

Disk Clear

DLAG

6743

110 111 100 011

Load Address and Go

DLCA

6744

110 111 100 100

Load Current Address

DRST

6745

110 111 100 101

Read Status

DLDC

6746

110 111 100 110

Load Command

DMAN

6747

110 111 100 111

Maintenance Instruction

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Obrázek 65-21. Příkazový registr RK8 (instrukce 6746)

Command Register (DLDC) RK8.
Function
0

Drive Select
2

3

4

5

6

8 9

10

11

Interrupt on Done Flag=1
MSB of Cyl addr.
Set Done on Seek Done=1
Block Length 0=256, 1=128 words
Extended Memory Address
Function
000
Read Data
001
Read All
010
Set Write Protect
011
Seek Only
100
Write Data
101
Write All
110
unused
111
unused

Obrázek 65-22. Adresový registr RK8 (instrukce 6743)

RK8-E Address Register (DLAG)
Cylinder Address

Sector Address

0

6

7

8

11

Surface (1=top, 0=bottom)

Obrázek 65-23. Stavový registr RK8 (instrukce 6745)

RK8-E Status Register (DRST)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Status (0=done, 1=busy)
Seek Fail =1
Timing Error =1 CRC Error =1
Motion (0=stationary, 1=head in motion)
File Not Ready =1 Write Lock Error =1
Cylinder Address Error =1
XFR Capacity Exceed =1
Control Busy =1
Data Request Late =1
Drive Status Error =1

65.4. Varianty a rozšíření minipočítače
65.4.1. PDP-8/A, KM8-A/KM8-E
65.4.1.1. Rozšíření paměti
Tato varianta minipočítače dokáže adresovat až 128k slov operační paměti.

523

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Tabulka 65-20. KT8-A Compatible Instructions
kód

mnemonic popis

62N1

CDF

Change Data Field.

62N2

CIF

Change Instruction Field Buffer

62N3

CDF CIF

Kombinace abou instrukcí CDF a CIF.

6004

GTF

Get Flags. Nahraje obsa save field register a CPU status bits do AC.

6005

RTF

ResTore Flags

6204

CINT

Clear user INTerrupt flag

6214

RDF

6224

RIF

6234

RIB

Read Interrupt Buffer

6244

RMF

Read Memory Field

6254

SINT

Skip if user INTerrupt flag is set

6264

CUF

Clear User mode flip-flop and buffer

6274

SUF

Tabulka 65-21. KT8-A Expanded instructions
kód

mnemonic popis

6 01x nnn y01 CDF
6 01x nnn y10 CIF
6 01x nnn y11 CDF CIF

524

6170

LBM

6171

RBM

6172

RLB

6173

RMR

6174

MBC

6175

RACA

6176

RACB

6177

RACC

6204

CINT

6210

GTS

6214

RDF

6220

RTS

6224

RIF

6230

RXM

6234

RIB

6240

LRR

6244

RMF

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
kód

mnemonic popis

6250

RRR

6254

SINT

6260

LUSR

6264

CUF

6270

RUSR

6274

SUF

6101

SBE

6102

SPL

6103

CAL

65.5. Programové vybavení
Odkazy:
•

THIRD21

•
•
•

Operační systémy:
•

OS/8

•

RTS/8 — Real-Time Operating System

•

TSS/8 — Time-Sharing System — multiuživatelský systém pro 16 uživatelů (v některých aplikacích pro
24)

•

65.5.1. OS/8
*

65.5.1.1. RX02 Bootstrap
1.

Press in order the MD and DISP buttons to display memory data in the octal readout.

2.

Press in order 0 and LXA to select memory field 0.

3.

Press in order 20 and LA to start loading instructions at location 20.

4.

Deposit the following octal values, termination each value with D NEXT.

525

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56

526

7301
7326
7327
7330
7350
7346

6751
6752
6753
6754
6755

0020
00020
00021
00022
00023
00024
00025
00026
00027
00030
00031
00032

1061
1046
0060
3061
7327
1061
6751
7301
4053
4053
7004

00033 6755
00034 5054

00035
00036
00037
00040
00041
00042
00043
00044
00045
00046

6754
7450
5020
1061
6751
1061
0046
1032
3060
0360

00047
00050
00051
00052

4053
3002
2050
5047

/ File db/pdp8.code/rx02boot.pal -*- mode:asm; -*AC1=CLL CLA IAC
AC2=CLL CLA CML RTL
AC6=CLL CLA CML IAC RTL
/RX02’S MUST RUN ON AN OMNI-BUS !!
AC4000=CLL CLA CML RAR
AC3777=CLL CLA CMA RAR
AC7775=CLL CLA CMA RTL
/
/ DEVICE IOT SYMBOLIC EQUATES
/
LCD=6751
/LOAD COMMAND
XDR=6752
/TRANSFER DATA
STR=6753
/SKIP IF READY TO TRANSFER
SER=6754
/SKIP ON ERROR
SDN=6755
/SKIP ON DONE
/
/
/
*20
/
READ,
TAD
UNIT
/TRY NEXT COMBINATION OF DENSITY AND UNIT
TAD
CON360 /ADDING IN 360
AND
CON420 /KEEPING ONLY 420 BITS
DCA
UNIT
/CYCLES 400, 420, 0, 20, 400„„„,
AC6
/COMMAND TO READ DISK
TAD
UNIT
/UNIT AND DENSITY
LCD
/COMMAND TO CONTROLLER
AC1
/TO SET SECTOR AND TRACK TO 1
JMS
LOAD
/SECTOR TO CONTROLLER, LEAVES AC ALONE
JMS
LOAD
/AND TRACK
LITRAL, 7004
/LEAVING A 2 IN AC; SERVERS AS LITERAL
/
/ FOLLOWING IS PART OF WAIT LOOP, SAME SECONDARY BOOTS, OLD PRIMARY
/
START, SDN
/HAS DONE COME UP; CODE STARTS HERE!
JMP
LOAD+1 /NO, GO CHECK FOR READY TO TRANSFER
/
/ NOW, DONE OR ERROR
/
SER
/SKIP ON AN ERROR, TRY ANOTHER DENSITY ETC.
SNA
/NASTY, AC=2 FOR ABOUT TO DO SILO, 0 ON START
JMP
READ
/START-UP, GO SET UP UNIT, THEN READ TO SILO
TAD
UNIT
/AC ALREADY 2, PUT IN UNIT, DENSITY
LCD
/TO EMPTY THE SILO
TAD
UNIT
/SET UP LOC 60 FOR OLD SECONDARY BOOT
AND
CON360 /KEEPING ONLY DENSITY BIT
TAD
LITRAL /ADDING IN 7004, BECAUSE THAT’S WHAT SYS WANT
DCA
RX1SAV /OLD SECONDATY BOOT MOVES IT TO HANDLER
CON360, 360
/LITERAL; EXECUTES IN LINE AD A NO-OP
/
/FALLS THRU TO NEXT PAGE OF LISTING
/
/ FOLLOWING CODE SAME AS OLD PRIMARY BOOT
JMS
LOAD
/GRAB NEXT ITEM FROM SILO
DCA
2
/TRADITION; SECONDARY BOOT STARTS LOADING AT
ISZ
50
/INCREMENT LOAD ADDRESS
JMP
47
/GO BACK FOR ANOTHER

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

/

PALBART

57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73

V2.3a

Page 1

/
/ SECONDARY BOOT LOADS OVER PRIMARY BOOT UNIT LOCATION 47 IS LOADED,
/ THEN CONTROL PASSES TO SECONDARY BOOT
/
00053 0000 LOAD,
0
/SUBROUTINE TO GIVE AND TAKE DATA FROM CONTRO
00054 6753
STR
/IS HE READY TO TALK TO US?
00055 5033
JMP
START
/NO, IS HE PERHAPS DONE WITH SILO, OR IN ERRO
00056 6752
XDR
/YES, DATA IN OR OUT;IF DATA TO CONTROLLER AC
00057 5453
JMP I
LOAD
/NO MAGIC, JUST EXIT FROM SUBROUTINE
/
/ 60 GOES TO OLD SECONDARY BOOT
/ 61 HAS DENSITY AND UNIT THAT BOOTED SUCCESSFULLY
/
CON420,
/USE IT TO HOLD 420 LITERAL TO START OUT
00060 0420 RX1SAV, 420
/UNIT^20+7004 TO GO TO SYS HANDLER
00061 0020 UNIT,
20
/<DENSITY^400>+<UNIT^20> THAT BOOTED OK
$
No detected errors

5.

After you have deposited all the values, press 0033 and LA to start the program at location 33.

6.

To start the bootstrap program, press INIT and RUN.

7.

65.5.2. TSS/8
* Attributy: id="pdp8.TSS/8"

Odkazy:
• TSS-822 na Wikipedii
• TSS8_8.24_ManagersGuide.pdf23
•
•
•

Poznámky k TSS/8
Pamět’ je přidělována jednotlivým procesům po celých 4KW stránkách. První dvě stránky paměti zujímají
samotné procesy Monitoru.
Obrázek 65-24. Mapa operační paměti

CORE MEMORY

MONITOR

MONITOR

4K

4K

SI FIP
USER
PROGRAM
4K

USER
PROGRAM
4K

USER
PROGRAM
4K

527

...

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Obrázek 65-25. Mapa operační disku

DISK STORAGE
SI

FIP

INIT

TS8
(RES. 0)

TS8 II
(RES. 1)

JOB #1

MONITOR

•

EduSystem 50

•

EduSystem 30

JOB #2

...

JOB #N

SWAPPING AREA

Z pohledu uživatele má každý uživatel k dispozici terminál a PDP-8 s 4KW operační paměti.
Protože nemusíme mít v reálném systému dostatek operační paměti pro všechny současně připojené uživatele,
provádí TSS/8 odkládání. Pro každého uživatele je na disku 4K slov odkládací paměti kam se jeho operační pamět’
odloží když je potřeba vykonat proces jiného uživatele.
Hardware základního počítače je upraven. Je do něj přidáno rozlišení mezi uživatelským a systémovým
režimem. V systémovém režimu neplatí žádná omezení. V uživatelském režimu jsou tato omezení:
•

čtění pomocí OSR není dovoleno, způsobí přerušení

•

zastavení procesoru instrukcí HLT není dovoleno, způsobí přerušení

•

vykonání jakékoliv IOT instrukce způsobí přerušení

Protože vykonání IOT instrukce způsobí v uživatelském režimu přerušení, může TSS/8 zajistit sdílení aktuálního hardware. Nejen to, umožňuje simulovat virtuální hrdware který není ke skutečnému počítači připojen.
Šlužby systému TSS/8 jsou přístupny přes "virtuální" IOT instrukce.
Přesný název módů procesoru je executive mode a user mode.
Poznámka: Mikrokódované instrukce OPR2 s HLT a OSR proběhnou celé normálně s výjimkou HLT a OSR
a teprve poté je vyvoláno přerušení.

Každý uživatel má přiřazeno identifikační číslo, podle kterého jej systém rozpozná a sleduje. Toto číslo se
používá k přihlašování (LOGIN).
Minimální konfigurace pro běh EduSystem 50
•

PDP-8, 8I nebo 8E s nejméně 12KW paměti.

•

RF08 alespoň s jedním RS08, může být použit DF32 s dvěma disky

•

Připojení terminálových linek pomocí jednoho nebo více adaptérů KL8E, PT08 nebo DC08A

•

všechny konfigurace vyjma PDP-8I s DC08A potřebují zdroj "real-time clock"

Další, podporovaný, hardware

528

•

až 32KW paměti

•

DC08A smí být použit jen na PDP-8I a jen jako přídavek k PT08

•

689AG modemový řadič použitý jen s DC08A

FILES

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
•

jsou podporována všechna standardní EAE rozšíření s výjimkou tradičního PDP-8 "step counter" který
není uchovávan ani obnovován

•

vysokorychlostní čtečka děrné pásky, je vyžadována v případě sestavování TSS/8. může být užita i pomalá
(standardní) čtečka ale sestavení pak trvá dlouho

•

vysokorychlostní děrovačka děrné pásky

•

řádková tiskárna LP08/LE8 nebo LS08/LS8E

•

páskové jednotky TC01 nebo TC08, může být připojeno až 8 páskových mechanik

•

až čtyři disky RS08

•

čtěčka děrných štítků

•

až čtyři jednotky RK8E

Software sestává z několika programů. Ve zkratce to jsou:
•

INIT — inicializační program

•

SI — System Interpreter

•

FIP — File Phantom

•

TS8 a TS8II — dvě sekce monitoru které jsou vždy v paměti v polích 0 a 1

•

Diskový prostor je dělen na "stopy" (tracks) o pevné velikosti 4KW. Segment je definován jako dvě stránky
operační paměti, tedy 256 slov (400 oktalově). Velikosti všech souborů jsou měřeny v segmentech.
Zavádění a inicializace:
1.

zapněte počítač (POWER ON)

2.

zapněte terminál operátora (ON)

3.

zapněte vysokorychlostní čtěčku děrné pásky

4.

zastavte počítač přepínačem HALT

5.

přes pření panel zaved’te do počítače RIM zavaděč pro vysokorychlostní čtečku děrné pásky

6.

odstartujte RIM

7.

Po úspěšném zavedení INIT z děrné pásky se objeví výzva

8.

..
.

LOAD, DUMP, START, ETC?

Jak jsem již zmínil, uživatelé jsou označeni čísly. Důležití uživatelé mají tato čísla:
Tabulka 65-22. Důležití/systémoví uživatelé TSS/8
číslo

název

1

SYSTEM

2

LIBRARY

3

OPERATOR

Noví uživatelé moho být vytváření jen uživatelem 1 (SYSTEM). Každý uživatel má přidělena dvě čísla, číslo
projektu a číslo programátora. Přioktalovém zápisu první dvě číslice (6 bitů) jsou číslo projektu, druhé dvě číslice

529

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
pak číslo programátora.
Založení nového účtu
1.

Nejdříve se přihlásíme jako uživatel 1 (SYSTEM) jenž má v naší ukázce heslo SYST.
. LOGIN 1 SYST

2.

Spustíme program pro správu účtů LOGID.
. R LOGID

3.
PLEASE ENTER DISK QUOTA: 200
*

65.5.2.1. Programy a nástroje TSS/8
*

Programy a nástroje ve zkratce
CAT

R CAT
R CAT:R
R CAT:L

!!!

LOADER
Nahrává soubory ve formátu BIN z disku do paměti. Když se ptá, zadáme mu seznam souborů oddělených čárkami. Volba (option) :D aktivuje ladění pomocí ODT. Pozor na adresy, LOADER nenahraje
korektně odaresy 7767 až 7777. Je li použit ODT musí se pro něj vyhradit adresy 4 a 7000 až 7777.
LOGID
Systémový manažer (účet 1) může pomocí tohoto programu pracovat s účty uživatelů.
LOGOUT

PIP
Peripheral Interchange Program.
Program přenáší soubory mezi médii. Použijte místo něj novější program PUTR.
SYSTAT
Program vypisuje stav systému.
PUTR
Program určený pro přenos souborů mezi zařízeními.
PTLOAD
TSS/8 verze binárního zavaděče.

530

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
GRIPE
Program umožuje každému uživateli zanechat vzkaz pro systémového operátora.
BASIC

FOCAL

65.5.2.2. Monitor a jeho příkazy
*

Na jednom řádku může být více příkazů oddělených znakem ’;’.
R
Spuštění programu
EXAMI adresa počet-slov
EXAM
EXA

DEPOSIT adresa hodnota

START adresa

65.6. Datové formáty
*

65.6.1. Formáty děrné pásky
*

Data na děrnou pásku jsou ukládána ve fromátu pro zavaděče RIM a SS BIN. Formát pásky je následující:
1. Informace na pásce začínají a končí kódem 200OCT.

531

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
2. Jako první je uložen samospustitelný binární zavaděč jenž je kódován v RIM.
3. Checksum of SS BIN or two frames of leader/trailer.
4. Leader/trailer or blank tape.
5. Program to be loaded, beginning with an origin setting. If it is to be loaded into a field other than the
field of the loaders, it must also begin with a field setting.
6. An origin setting at the end of the program, if it is to be started by SS BIN.
7. Checksum of the program portion of the tape.
8. Leader/trailer.
Obrázek 65-26. Příklad
děrná páska
87 654 321

význam

10 000 000

loader/trailer

11 011 000

field setting

01 000 010
00 011 100

origin setting

00 111 110
00 101 100

data word

poznámka

Bity 4,5 a 6 obsahují číslo pole,
v tomto případě 3.

65.6.2. RIM
* Attributy: id="pdp8.rim"

Odkazy:
• DEC-08-PMP0-D Readin Mode24
• DEC-08-LRAA-D Read In Mode Loader25
•

65.6.3. BIN
* Attributy: id="pdp8.bin"

Odkazy:
• DEC-08-LBAA-D Binary Loader26
•

00 000
...
00 000
10 000
01 000
00 000

000
000
000
010
000

00 111 010
00 000 000

532

Loader START
Origin 0200

Contents of 0200 is 7200

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
00 011 010
00 111 110

Contents of 0201 is 3276

00 111 100
00 000 010
.
.
.

Contents of 0201 is 7402

00 000 100
00 010 010

Checksum. Program determines this is checksum because
trailer follows.

10 000 000

Trailer

65.7. Simulátory PDP-8
*

65.7.1. SIMH
* Attributy: id="pdp8.simh"

Odkazy:
• Emulating a DEC PDP-8 with SimH27
•

Seznam zařízení jenž jesou emulována.
sim> show dev
PDP-8 simulator configuration
CPU, idle disabled
TSC, disabled
CLK, 60Hz, devno=13
PTR, devno=01
PTP, devno=02
TTI, devno=03
TTO, devno=04
TTIX, devno=40-47
TTOX, 4 units
LPT, devno=66
RK, devno=74, 4 units
RL, disabled
RX, RX8E, devno=75, 2 units
DF, disabled
RF, devno=60-64
DT, devno=76-77, 8 units
TD, disabled
MT, devno=70-72, 8 units
CT, disabled

•

CPU —

•
•
•

533

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
•

Tabulka 65-23. Simulovaný hardvare
název

popis

CPU

PDP-8/E CPU s 4-32KW paměti, KE8E (EAE), KM8E (správa paměti a sdílení
času)

TSC

TSC8-75, sdílení času pro operační systém ETOS

PTR, PTP

PCE8E, čtečka a děrovačka děrné pásky

TTI, TT0

KL8E terminál

TTIX, TTOX

KL8JA, přidané terminály

LPT

LE8E, řádková tiskárna

CLK

DK8E, line frequency clock (PDP-8/A kompatibilní

RK

RK8E/RK05, řadič kazetových disků, až 4 disky

RF

RF08/RS08, řadič disku s pevnými hlavami, 1-4 disky

DF

DF32/DS32, řadič pevných disku s pevnými hlavami, 1-4 disky

RL

RL8A/RL01, řadič kazetových disků, až 4 disky

RX

RX8E/RX01, RX28/RX02, řadič disket, 2 mechaniky

DT

TC08/TU56 DECtape, řadič až 8 páskových jednotek

TD

TD8E/TU56 DECtape, řadič 2 páskových jednotek

MT

TM8E/TU10, řadič 8-mi páskových jednotek

CT

TA8E/TU60, řadič kazetopáskových jednotak, 2 kazetové mechaniky

Zařízení povolíme a zakážeme v konfiguraci počítače příkazy:
simh> SET dev ENABLED
simh> SET dev DISABLED

65.7.1.1. CPU
Tabulka 65-24. Nastavování procesoru
příkaz

popis

SET CPU EAE

povolení EAE

SET CPU NOEAE

zakázání EAE

SET CPU 4K

nastavení velikosti operační paměti na 4K slov

SET CPU nK

nastavení velikosti operační paměti na 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28 a 32K slov

SET CPU [NO]IDLE

zapnutí [vypnutí] detekce čekajícího (idle) procesoru

SET CPU HISTORY
SHOW CPU HISTORY

65.7.1.2. Nastavení KL8E (TTI,TTO)
*

534

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

65.8. Technologie programování PDP-8
* Attributy: id="pdp8.programming"

65.8.1. Podprogramy
Strojový kód PDP-8 má k dispozici instrukci JMS pro volání podprogramu, ale nemá instrukci pro návrat. Instrukce JMS funguje tak, že návratovou adresu ukládá do prostoru rutiny která je volána. Návrat z rutiny lze
uskutečnit pomocí instrukce skoku JMP.
...
JMS ALFA
...
/ Podprogram (subroutine) ALFA
ALFA,
0000
/ ←− zde se ukládá návratová adresa
/ ... tělo podprogramu
JMP I ALFA / návrat z podprogramu skokem na návratovou adresu

Příklad 65-4. Příklad podprogramu pro PDP-8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

/ File db/pdp8.code/subroutine.pal -*- mode:asm; -*-

00400
00401
00402
00403
00404
00405

0400
7000
4206
7000
4206
7000
7402

00406 0000
00407 7000
00410 5606

START,

*0400
NOP /...
JMS ALFA
NOP /...
JMS ALFA
NOP /...
HLT

/ Podprogram (subroutine) ALFS
ALFA,
0000
/ místo pro uložení návratové adresy
NOP
/... kód podprogramu
JMP I ALFA
/ návrat skokem na uloženou návratovou adresu
$

No detected errors

Tento způsob realizace podprogramů neumožňuje rekurzi. Pokud bychom rekurzi potřebovali, musíme si zásobník návratových adres sami vytvořit a udržovat.

65.8.2. Logické operace
Odkazy:
• Other Logical Operations28
• PDP-8 Instruction Set Musings29

535

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Příklad 65-5. Logický součet (OR) pro PDP-8
/ AC ∨ M −→ AC
/ De Morgan Law
/ AC ∨ M ≡ ¬(¬AC ∧ ¬M)
CMA
/
DCA
TMP
/
TAD
M
/
CMA
/
AND
TMP
/
CMA
/

¬AC−→AC
AC−→TMP
(AC is zero from DCA) 0+M−→AC
¬AC−→AC
¬M ∧ ¬TMP −→ AC
¬(¬M ∧ ¬AC) ≡ M or AC −→ AC

Příklad 65-6. Exclusive OR pro PDP-8
/ a xor b = (a+b) - 2*(a and b)
DCA
TMP
TAD
TMP
AND
M
CMA IAC
CLL RAL
TAD
TMP
TAD
M

Optimalizovaný kód pro výpočet XOR založený na vzorci:
A xor B = A + B - 2*(A and B)
Příklad 65-7. Exlusivní logický součet XOR, pro PDP-8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

/ File: db/pdp8.code/xor.pal -*- mode:asm; -*/ From: http://www.grc.com/pdp-8/isp-musings.htm

00400
00401
00402
00403
00404
00405
00406

0400

*0400

7200
1207
0210
7104
7041
1207
1210

CLA
TAD
AND
CLL
CMA
TAD
TAD

00407 0000
00410 0000

ArgOne
ArgTwo
RAL
IAC
ArgOne
ArgTwo

/ Load AC with ArgOne
/+
/ Add ArgTwo. AC is ArgOne + ArgTwo

ArgOne, 0
ArgTwo, 0
$

No detected errors

65.8.3. Aritmetické operace
V základním repertoáru jsou poze sčítání a negace (-). Odčítání realizujeme kódem.

536

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
Příklad 65-8. Odčítání na PDP-8
DCA
TMP
TAD
M
CMA IAC
TAD
TMP

/
/
/
/

AC−→M, 0−→AC
M−→AC
-AC−→AC
AC = AC-M

65.8.4. Práce se zásobníkem
*

Odkazy:
• Software stack30 na stránce PDP-8 na Wikipedii
•

Architektura PDP-8 nemá žádný hardwarový zásobník nebo instrukce které by při jeho realizaci v programu
byly nápomocny. I přesto se ale v programu zásobník realizovat dá. Následující procedury realizují zásobníkové
operace programově. V našem případě je zásobník oblast paměti od adresy 0377 směrem k nižším adresám. Zásobník tedy „roste“ směrem od vyšších k nižším adresám. Ukazatel zásobníku je v pamět’ové buňce označené SP
a ukazuje vždy na poslední uloženou hodnotu. Proto se při inicializaci zásobníku nastavuje na adresu u jedničku
vyšší než je pamět’ vyhražená pro zásobník.
Příklad 65-9. Operace se zásobníkem, PUSH a POP, pro PDP-8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

00400
00401
00402
00403
00404
00405
00406
00407

0400
0000
3222
7240
1223
3223
1222
3623
5600

00410
00411
00412
00413
00414

0000
7300
1623
2223
5610

00415
00416
00417
00420
00421

0000
7300
1224
3223
5615

00422 0000
00423 0000
00424 0400

/ File: db/pdp8.code/stack-push.pal -*- mode:asm; -*/ From: http://en.wikipedia.org/wiki/PDP-8#Software_stack
*400
PUSH,
0
/ Value in AC
DCA DATA
/ Temporary save value to push.
CLA CMA
/ SP-TAD SP
/+
DCA SP
/+
TAD DATA
/ Load saved value to push
DCA I SP
/ Store value to Mem[SP]
JMP I PUSH
/Return
POP,

0
CLA
TAD
ISZ
JMP

CLL
I SP
SP
I POP

/
/ Load AC with Mem[SP]
/ SP++
/ Return, value in AC

/ Stack initialization procedure
STKINI, 0
CLA CLL
/ SP=STKBOT
TAD STKBOT
/+
DCA SP
/+
JMP I STKINI
/ Return
DATA,
0
SP,
0
STKBOT, 400
$

/ Temporary place for pushed value
/ Stack pointer. Must be initialized before using stack!
/ Bottom of the stack is 377.

No detected errors

537

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120

65.8.5. Jednostranně vázaný seznam (linked list)
*

Odkazy:
• Linked List31 na stránce PDP-8 na Wikipedii
•

* Obrázek neodpovídá programu!

Obrázek 65-27. Linked List

první

druhý

poslední

Příklad 65-10. Práce s jednostranně vázaným seznamem na PDP-8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

/ File: db/pdp8.code/linked-list.pal -*- mode:asm; -*/ From: http://en.wikipedia.org/wiki/PDP-8#Linked_list

00400
00401
00402
00403
00404
00405
00406
00407
00410
00411

0400
0000
7300
1610
3211
2210
1610
3210
5600
0000
0000

GETN,

PTR,
TEMP,

*0400
0
/Gets the number pointed to and moves the pointer
CLA CLL
/ AC = Mem[PTR]
TAD I PTR
/+
DCA TEMP
/ Save the AC temporarily
ISZ PTR
/ PTR++
TAD I PTR
DCA PTR
JMP I GETN
/Return
0
0
$

No detected errors

Literatura

Knihy
[1intProg75] introduction to programming, Fifth Edition, April 1975, 1970, 1971, 1972, 1973, 1975.

Poznámky
1. http://www.cs.uiowa.edu/~jones/pdp8/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/PDP-8
3. http://homepage.mac.com/dgcx/pdp8x/

4. http://web.archive.org/web/20021221184100/www.ulib.org/webRoot/Books/Saving_Bell_Books/SBN+Computer+Strucutres/co
5. http://www.digibarn.com/collections/books/programming-languages-pdp8/index.html

538

Kapitola 65. PDP-5, PDP-8, IC6100, HD-6120
6. http://www.faqs.org/faqs/dec-faq/pdp8/
7. http://www.faqs.org/faqs/dec-faq/pdp8/
8. http://www.faqs.org/faqs/dec-faq/pdp8/
9. http://ed-thelen.org/comp-hist/pdp-5.html
10. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp11/memos/690304_Proposed_PDP-11_Re-Organization.pdf
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf
1. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/SmallComputerHandbook_1970.pdf
2. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/pdp8/handbooks/Small_Computer_Handbook_1973.pdf
21. http://anachronda.homeunix.com:8000/~rivie/third/
22. http://en.wikipedia.org/wiki/TSS-8
23.
24. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/www.computer.museum.uq.edu.au_mirror/DEC-08-PMP0D_Readin_Mode_%5bRIM%5d_Punch.pdf
25. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/www.computer.museum.uq.edu.au_mirror/DEC-08-LRAAD_Read_In_Mode_Loader.pdf
26. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/www.computer.museum.uq.edu.au_mirror/DEC-08-LBAAD_Binary_Loader.pdf
27. http://techtinkering.com/articles/?id=27
28. http://www.cs.uiowa.edu/~jones/pdp8/man/mri.html#logic
29. http://www.grc.com/pdp-8/isp-musings.htm
30. http://en.wikipedia.org/wiki/PDP-8#Software_stack
31. http://en.wikipedia.org/wiki/PDP-8#Linked_list

539

Kapitola 66. VAX
*

66.1. Instrukční sada
66.1.1. Adresní módy
Tabulka 66-1.
číslo
módu

název

zápis

popis

0-3

Literal

S^#literal

Dolní dva bity módu se přidají k
zbývajícím 4 bitům a formují 6-ti
bitový literál. operand=ZEXT(literal)

4

Index

5

Register

Rn

6

Register Deferred

(Rn)

7

Autodecrement

-(Rn)

8

Autoincrement

9

Autoincrement Deferred

@(Rn)+

OA=(Rn);
Rn←−Rn+4;operand=(OA)

10

Displacement B

B^d(Rn)

OA=Rn+SEXT(displ); operand=(OA)

11

Displacement Deferred B

@B^d(Rn)

OA=Rn+SEXT(displ); operand=(OA)

12

Displacement W

W^D(Rn)

OA=(Rn+SEXT(displ));
operand=(OA)

13

Displacement Deferred W

@W^D(Rn) OA=(Rn+SEXT(displ));
operand=(OA)

14

Displacement L

L^d(Rn)

OA=Rn+displ; operand=(OA)

15

Displacement Deferred L

@L^d(Rn)

OA=(Rn+displ); operand=(OA)

OA=BOA+{size*(Rx)};
operand=(OA)

Rn←−Rnsize;OA=Rn;operand=(OA)
OA=Rn;
Rn←−Rn+size;operand=(OA)

66.1.2. Instrukce
Následující tabulka je velmi stručným přehldem instrukcí.
Tabulka 66-2. Instrukce řazené podle operačního kódu

540

Kapitola 66. VAX
opcode mnemonicname
58

ADAWI

Add Aligned Word Interlocked

78

ASHL

Arithmetic Shift Long

79

ASHQ

Arithmetic Shift Quad

80

ADDB2

Add Byte 2 Operand

81

ADDB3

Add Byte 3 Operand

88

BISB2

Bit Set Byte 2 Operand

8A

BICB2

Bit Clear Byte

8B

BICB3

Bit Clear Byte

A0

ADDW2

Add Word 2 Operand

A1

ADDW3

Add Word 3 Operand

AA

BICW2

Bit Clear Word

AB

BICW3

Bit Clear Word

C0

ADDL2

Add Long 2 Operand

C1

ADDL3

Add Long 3 Operand

CA

BICL2

Bit Clear Long

CB

BICL3

Bit Clear Long

D8

ADWC

Add With Carry

00

HALT

01

NOP

BA

POPR

BB

PUSHR

FC

XFC

HALT
Jméno
HALT — Halt

Přehled
HALT

N

Z

V

C

.

.

.

.

Popis
Instrukce zastaví procesor. Tato instrukce je privilegovaná a pokud je použita v neprivilegovaném módu, způsobý
výjimku.

541

Kapitola 66. VAX
opcode

mnemo

name

00

HALT

Halt

Odkazy
Podobné instrukce: HALT.

NOP
Jméno
NOP — No Operation

Přehled
NOP

N

Z

V

C

-

-

-

-

Popis
Nevykoná nic.
opcode

mnemo

name

01

NOP

No Operation

Odkazy
Podobné instrukce: NOP.

542

Kapitola 66. VAX

POPR
Jméno
POPR — Pop Registers

Přehled
POPR mask.rw

Poznámky k tvaru instrukce
N

Z

V

C

-

-

-

-

Popis
opcode

mnemo

name

BA

POPR

Pop Registers

Odkazy
Podobné instrukce: HALT.

PUSHR
Jméno
PUSHR — Push registers

Přehled
PUSHR mask.rw

Poznámky k tvaru instrukce
N

Z

V

C

-

-

-

-

543

Kapitola 66. VAX

Popis
opcode

mnemo

name

BB

PUSHR

Push Registers

Odkazy
Podobné instrukce: HALT.

XFC
Jméno
XFC — Extended Function Call

Přehled
XFC
XFC src, dst

Poznámky k tvaru instrukce
N

Z

V

C

0

0

0

0

Popis
opcode

mnemo

name

FC

XFC

Extended Function Call

Odkazy
Podobné instrukce: HALT.

544

Kapitola 67. IBM System 360
Vlastnosti:
• IBM 360 Architecture and Microprogramming1 by Ivor Jones
•
•
•

Architektura IBM 360 je velmi stará, ale současně přetrvala až do dnešních dob. Proto jsem ji nezařadil přímo
mezi historické počítače ale věnuji jí samostatnou kapitolu.

67.1. Formáty instrukcí
Odkazy:
• Operační systémy, Stuart E. Madnick, John J, Donovan, SNTL 198, strana 549
•
•

System 360 používá několik formátů instrukcí. Tyto formáty používají délku 16, 32 a 48 bitů. Tedy jedno, dvě
a tři půlslova. Operační kód začíná v prvních osmi bitech. A nejvyšší dva z nich soušasně určují jak je instrukce
dlouhá.
Tabulka 67-1. Délky a formáty instrukcí architektury System 360
bity
0-1

délka instrukce

formáty

00

1

I/E/RR

01

2

RX

10

2

RI/RRE/RRF/RRR/RS/RSI/RX/SI/S

11

3

RIE/RIL/RSL/RSY/RXE/RXF/RXY/SIY/SS/SSE/SSF

Poznámka: V tabulce jsou i formáty instrukcí z následníků System 360.

Obrázek 67-1. RR
0
7 8
11 12
15
+-------+-------+-------+-------+
|
Op Code
| R1
| R2
|
+-------+-------+-------+-------+

Obrázek 67-2. RX
0
7 8
11 12
15 16
19 20
31
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
|
Op Code
| R1
| X2
| B2
|
D2
|

545

Kapitola 67. IBM System 360
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+

Obrázek 67-3. RS
0
7 8--11 12-15 16-19 20
31
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
| Op Code | L1 | X2 | B2 |
D2
|
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+

Obrázek 67-4. SI
0
7 8
15 16-19 20
31
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
| Op Code |
I
| B1 |
D1
|
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+

Obrázek 67-5. SS

0
7 8
11 12
15 16
19 20
31 32
35 36
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+----|
Op Code
| L1
| L2/I3 | B1
|
D1
| B2
|
D2
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-----

Obrázek 67-6. SS
0
7 8
11 12 15 16 19 20
31 32 35 36
47
+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+
|
Op Code
| L1 |L2/I3 | B1 |
D1
| B2 |
D2
|
+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+

Obrázek 67-7. SS
0
7 8 11 12-15 16-19 20
31 32-35 36
47
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
| Op Code | L1 |L2/I3| B1 |
D1
| B2 |
D2
|
+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+

Tabulka 67-2. Obsazení paměti IBM System 360
Adresa

Délka

Význam

0

double word

Initial program Loading PSW

8

double word

Initial program Loading CCW1

16

double word

Initial program Loading CCW2

24

double word

External old PSW

32

double word

Supervisor call old PSW

40

double word

Program old PSW

48

double word

Machine check old PSW

56

double word

Input/output old PSW

64

double word

Channel status word

DEC

546

Kapitola 67. IBM System 360
Adresa

Délka

Význam

72

word

Channel address word

76

word

Unused

80

word

Timer

84

word

Unused

88

double word

External new PSW

96

double word

Supervisor call new PSW

104

double word

Program new PSW

112

double word

Machine check new PSW

120

double word

Input/output new PSW

128

depends on model

Diagnostic scan-out area

DEC

67.2. Instrukce
Tabulka 67-3. Seznam instrukcí System 360 podle operačních kódů
Name

Mnemonic

Opcode

Format

Operands

Supervisor Call

SVC

0A

RR

R1,R2

Add

AR

1A

RR

R1,R2

Subtract

SR

1B

RR

R1,R2

Add Logical

ALR

1E

RR

R1,R2

Subtract Logical

SLR

1F

RR

R1,R2

Load Positive

LPR

10

RR

R1,R2

Load Negative

LNR

11

RR

R1,R2

Load and Test

LTR

12

RR

R1,R2

Load Complement

LCR

13

RR

R1,R2

Load

LR

18

RR

R1,R2

Compare

CR

19

RR

R1,R2

Add Halfword

AH

4A

RX

R1,D2(X2,B2)

Subtract Halfword

SH

4B

RX

R1,D2(X2,B2)

Load Halfword

LH

48

RX

R1,D2(X2,B2)

Compare Halfword

CH

49

RX

R1,D2(X2,B2)

Add

A

5A

RX

R1,D2(X2,B2)

Subtract

S

5B

RX

R1,D2(X2,B2)

Add Logical

AL

5E

RX

R1,D2(X2,B2)

Subtract Logical

SL

5F

RX

R1,D2(X2,B2)

Load

L

58

RX

R1,D2(X2,B2)

Compare

C

59

RX

R1,D2(X2,B2)

Load Multiple

LM

98

RS

R1,R3,D2(B2)

547

Kapitola 67. IBM System 360

A
Jméno
A, AR, AH, ALR, AL — Add, Add Halfword, Add Logical

Přehled
AR R1,R2
A R1,D2(X2,B2)
AH R1,D2(X2,B2)
ALR R1,R2
AL R1,D2(X2,B2)

Popis

Název

Mnemo

Kód

Formát

Add

A

5A

RX

Add

AR

1A

RR

Add Halfword

AH

4A

RX

Add Logical

AL

1E

RX

Add Logical

ALR

5E

RR

Odkazy
Podobné instrukce: S.

C
Jméno
C, CR — Compare

548

Operandy

Kapitola 67. IBM System 360

Přehled
CR R1,R2
C R1,D2(X2,B2)

Popis

Název

Mnemo

Kód

Formát

Subtract

C

59

RX

Subtract

CR

19

RR

Název

Mnemo

Kód

Formát

Subtract Halfword

CH

49

RX

Operandy

Odkazy
Podobné instrukce: S, CH.

CH
Jméno
CH — Compare Halfword

Přehled
CH R1,D2(X2,B2)

Popis

Operandy

Odkazy
Podobné instrukce: S, C.

549

Kapitola 67. IBM System 360

L
Jméno
L, LR — Load

Přehled
LR R1, R2
L R1, D2(X2,B2)

Popis
LR

18

L

58

Odkazy
Podobné instrukce: A, LH, LTR, LCR, LPR, LNR, LM.

LCR
Jméno
LCR — Load Complement

Přehled
LCR R1, R2

Popis

550

Kapitola 67. IBM System 360

LCR

13

Odkazy
Podobné instrukce: L, LR, LH, LTR.

LH
Jméno
LH — Load Halfword

Přehled
LH R1, D2(X2,B2)

Popis
LH

48

Odkazy
Podobné instrukce: L, LR.

LM
Jméno
LM — Load Multiple

Přehled
LM R1, R3, D2(B2)

551

Kapitola 67. IBM System 360

Popis
Skupina registrů, počínaje registrem R1 a konče registrem R3 je naplněna obsahem paměti začínajícím na adrese
danou D2(B2).
Registry jsu plněny postupně id registru specifikovaném R1 až k registru specifikovaném R3. Pokud je parametre
R1 stejný jako R3, naplní se jen jeden registr určený tímto číslem. Pokud je hodnota R3 menší než hodnota R1,
naplní se postupně registry od GPRR1 až do GPR15 a poté se pokračuje registry GPR0 až GPRR3
-R2−→R1

LM

98

Odkazy
Podobné instrukce: L, LR, LH, LTR.

LNR
Jméno
LNR — Load Negative

Přehled
LNR R1, R2

Popis
Do R1 je uložena hodnota -R2.
-R2−→R1

LNR

Odkazy
Podobné instrukce: L, LR, LH, LTR.

552

11

Kapitola 67. IBM System 360

LPR
Jméno
LPR — Load Positive

Přehled
LPR R1, R2

Popis
Do R1 je uložena absolutní hodnota R2.
abs(R2)−→R1

LPR

1O

Odkazy
Podobné instrukce: L, LR, LH, LTR.

LTR
Jméno
LTR — Load and Test

Přehled
LTR R1, R2

Popis
LTR

12

553

Kapitola 67. IBM System 360

Odkazy
Podobné instrukce: L, LR.

S
Jméno
S, SR, SH, SLR, SL — Subtract, Subtract Halfword, Subtract Logical

Přehled
SR R1,R2
S R1,D2(X2,B2)
SH R1,D2(X2,B2)
SLR R1,R2
SL R1,D2(X2,B2)

Popis

Název

Mnemo

Kód

Formát

Subtract

S

5B

RX

Subtract

SR

1B

RR

Subtract Halfword

SH

4B

RX

Subtract Logical

SL

1F

RX

Subtract Logical

SLR

5F

RR

Odkazy
Podobné instrukce: A, C.

554

Operandy

Kapitola 67. IBM System 360

SVC
Jméno
SVC — Supervisor Call

Přehled
SVC I

Popis
SVC

0A

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:s360.isa.svc;.

67.3. Nástroje pro tvorbu programů
*

67.3.1. Assembler
*

Odkazy:
• z390 Portable Mainframe Assembler and Emulator Project2 — v Javě
•
•
•
•
•

Poznámky
1. http://www.cs.manchester.ac.uk/CCS/res/res23.htm#d
2. http://www.z390.org/

555

XI. Robotika a mechatronika
Tato část knihy pojednává o robotice. Oboru který je kombinací elektroniky, mechaniky, číslicové elektroniky,
počítačů, programování, umělé inteligence a řadě dalších.

Odkazy:
• robotika.cz1063
• Hobbyrobot1064
• Robot revue1065
Obchody:
1066
• Stavebnice.com
Robotika a mechatronika nebyla nikdy tak snadná a dostupná jako je dnes, a budoucnost vypadá ještě lépe.
Jen se podívejte kolem sebe, kolik zařízení je vám k dispozici. Podívejte se na dnešní nabídku elektronických
zařízení a kitů. Můžete konstruovat věci dříve pro běžného člověka nedosažitelné. Stačí vám k tomu jednoduchý
řídicí element jako je například 42.8, pár periferií, motory a něco mechaniky a můžete si postavit 3D tiskárnu,
obráběcí stroj, malého robota, . . . . Komponenty jako GPS přijímače, a elektronické gyroskopy a snímače zrychlení
(gravitačního pole), snímače zemského elektromagnetického pole (kompasy). Velmi výkonné počítače v jednom
čipu za pár korun (či euro). To jsou všechno věci o kterých jste před lety nemohli ani snít a ted’ jsou vám k
dispozici a můžete si je koupit.

Poznámky
1063. http://robotika.cz/
1064. http://www.hobbyrobot.cz/
1065. http://www.robotrevue.cz/
1066. http://www.stavebnice.com

Kapitola 68. Roboti
* Attributy: id="Robots"

Informace o robotech na internetu, robotických stavebnicích i celých kompletech.

68.1. Humanoidní roboti
Odkazy:
•

Robonova-I
1
• Robonova-I Humanoid Robot Kit on Robosavvy

•

Bioloid
2
• Educational Robot kit "Bioloid"
3
• Bioloid

•

RoboBuilder 5710K
4
• RoboBuilder 5710K Intro on Robosavvy

•

KHR-1
•

•

KHR-1 Kit Content5 on Robosavvy

Kondo KHR-2HV
6
• KONDO KHR-2HV Humanoid Robot Kit on Robosavvy

•
•

68.2. Vozítka
Odkazy:
•

POBbot
7
• POB Educational Platform

•

Pololu 3pi Robot
8
• Pololu 3pi Robot Kit

557

Kapitola 68. Roboti

68.3. Létadla
*

Odkazy:
•
•

68.3.1. Čtyřrotorový Quadcopter
* Attributy: id="Quadcopter"

Odkazy:
• Next Generation UAVP9
• Quadcopter Home10
11
• AeroQuad The Open Source Quadcopter
•
•

Poznámky
1. http://robosavvy.com/site/index.php?option=com_content&task=view&id=135&Itemid=124
2. http://www.robotis.com/zbxe/bioloid_en
3. http://robosavvy.com/site/index.php?option=com_content&task=view&id=82&Itemid=81
4. http://robosavvy.com/site/index.php?option=com_content&task=view&id=159&Itemid=128
5. http://robosavvy.com/site/index.php?option=com_content&task=view&id=57&Itemid=43
6. http://robosavvy.com/site/index.php?option=com_content&task=view&id=127&Itemid=119
7. http://robosavvy.com/site/index.php?option=com_content&task=view&id=180&Itemid=133
8. http://www.pololu.com/catalog/product/975
9. http://ng.uavp.ch/moin
10. http://www.quadcopter.org
11. http://aeroquad.com

558

Kapitola 69. Obráběcí a tvořící stroje
Tato kapitola je věnována strojům a konstrukcím jenž mají praktický význam v tom že umožňují obrábět, či jiným
způsobem zpracovávat hmotu.
Odkazy:
• Thingiverse1 — blog publikovaných modelů pro různé typy obrábění a tisku
• CNC Router Zone — Great Info on CNC Routers2
•
•

69.1. RepRap a jiné 3d tiskárny
Odkazy:
• Fab@Home3
• RepRap Project4
• RepRap: Blog5
•

Odkazy:
• github prusajr / PrusaMendel6
•

Nástroje:
• Skeinforge7
•

69.2. Vrtací a frézovací stroje
Odkazy:
• MTM A-Z PCB Mill8 rovněž dřevěná konstrukce
• How to Make a Three Axis CNC Machine (Cheaply and Easily)9
• Fireball V90 CNC Router Assembly10 — kit za cca $599
• ! Home-Made DIY CNC Machine using Step Motors, Dremel, and EMC211 — [IL]
• CNC Cookbook12
13
• www.C-N-C.cz fórum
14
• Varsanyi Peter — jen obrázky
•
•
•

Obchody:
• CNCshop.cz15 — CNC & automatizace
•
•
•
•

559

Kapitola 69. Obráběcí a tvořící stroje
Odkazy na české konstrukce:
•
•
•

Instructables:
• How to make a mini milling machine- manual or CNC!16
• Build a CNC Router from Scratch (Part 1): Complete Video Tutorial17
• $20 CNC Machine18
•

Vybraná videa na YouTube:
• Easy to build Desktop CNC Mill19 — konstrukce na Instructables.com20
•
•

69.2.1. Dřevěný 3-osý obráběcí stroj do $100
*

Odkazy:
• 3D Obráběcí fréza, dřevená konstrukce.21
•

Stroj má velmi primitivní elektroniku sestávající s tranzistorových spínačů na paralelním portu které přímo
spínají vinutí tří krokových motorů.
Jako řídicí program slouží EMC2.
EMC2 odkazy:
• EMC Info22
• emc2.git summary23
•
•

69.3. Plotry
Odkazy:
24
• Zapisovač Alfi
25
• Návod sestavení Alfi
26
• zapojení plotru alfi k pc
•
•

Poznámky
1. http://www.thingiverse.com/
2. http://cncrouterzone.org/
3. http://fabathome.org/wiki/index.php?title=Main_Page

560

Kapitola 69. Obráběcí a tvořící stroje
4. http://en.wikipedia.org/wiki/RepRap_Project
5. http://blog.reprap.org/
6. https://github.com/prusajr/PrusaMendel
7. http://fabmetheus.crsndoo.com/wiki/index.php/Skeinforge
8. http://mtm.cba.mit.edu/machines/mtm_az/index.html
9. http://www.instructables.com/id/How-to-Make-a-Three-Axis-CNC-Machine-Cheaply-and-/
10. http://hackedgadgets.com/2009/04/26/fireball-v90-cnc-router-assembly/
11. http://www.lirtex.com/robotics/diy-cnc-machine
12. http://www.cnccookbook.com/CCResourcesInd.htm
13. http://www.c-n-c.cz/index.php
14. http://www.ftp.cnchungary.com/Varsanyi_Peter/CNC%20gepek%20fotok/
15. http://www.cncshop.cz/
16. http://www.instructables.com/id/Make-a-mini-milling-machine/
17. http://www.instructables.com/id/Build-a-CNC-Router-from-Scratch-Part-1:-Complete/
18. http://www.instructables.com/id/20-CNC-Machine/
19. http://www.youtube.com/watch?v=6drMZqmyXQc
20. http://www.instructables.com/id/Easy-to-Build-Desk-Top-3-Axis-CNC-Milling-Machine/
21. http://fab.cba.mit.edu/classes/MIT/863.09/people/dcarr/final/final.html
22. http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/emcinfo.pl?git
23. http://git.linuxcnc.org/gitweb?p=emc2.git;a=summary
24. http://www.merkurtoys.cz/cz/robotika/stranky/alfi/stranka.htm
25. http://www.cerovsky.net/merkur/
26. http://merkur.kreteni.cz/diskuse/prispevek.php?od=0&kat=18

561

Kapitola 70. Díly a komponenty
*

Obchody a dodavatelé:
• MICROCON1
• Ing. Petr Spáčil - kovoobrábění2
• Torqspline Screws3
• cnc-multitool.com4
• MakerBot STORE5
6
• DUZI CNC Shop — I/O karty [CZ]
7
• CNC Shop
• 70.3
•
•

Odkazy:
• High Speed 4 axis opto isolated interface PCB8
• PMinMO.com9
• T-Slot system10
•
•

70.1. Krokové motory a jejich řízení
*

Odkazy:
11
• MS MOTOR CO., LTD (China)
12
• Krokové motory na Alltronics.com
• Stepper Motor NEMA Sizes13
• stepper motor - use it cheapest and easyest14 — jak rozpoznat zapojení neznámého krokového motoru
• Tutoriál Control of Stepping Motors15 Douglas W. Jones
• Other Stepper Motors16
Některé krokové motory mají standardizované rozměry a uchycení které se nazývá NEMA.
Tabulka 70-1. NEMA
NEMA

vnější rozměr

uchycení

8

16±0.2mm

11

23.11mm

14

35.2×35.2

díra

26±0.2mm (25.91mm) 0.157

16
17
23

1.22"×1.22"
(30.99mm)
2.3" × 2.3"

1.8560"×1.8560
(47.34mm)

DIA 0.2050"

24
34

2.740×2.740 (69.6mm)

562

Kapitola 70. Díly a komponenty
NEMA

vnější rozměr

uchycení

díra

42
Bipolární motor
Unipolární motor

70.1.1. Řízení krokových motorů
*

Odkazy:
• EasyDriver Stepper Motor Driver17
•

V http://www.schmalzhaus.com jsou kompletní podklady pro výrobu ovladačů dvoufázových krokových motorů EasyDriver. Tyto jsou založeny na čipu A3967SLB. Tyto desky jsou použity například v DIY CNC18 publikovaném na Instructables.
Brian Schmalz19 vytvořil konstrukci s A3967SLB proto, že se cena původně používaného čipu UCN5804B
zvadla. Aktuálně [2011-04-17, GME] je nabízen za 696Kč s DPH.
Odkazy:
• EasyDriver v3.1 Tutorial20
•

70.2. Servomotory
Odkazy:
• 59.1
• Whats a Servo?21
• RC servo controlling22
• Generating PWM signals using Timers in the ATMega chip23
•
•

Modelářské servomotory jsou výkonné pohybové mechanismy řízené nejčastěji pulsním signálem. Puls
vysílaný 50 krát v sekundě definuje svojí šířkou úhel natoční servopohonu. Minimální délka pulzu je cca 1ms a
takový puls nastavuje machanismus úplně v levo. Délka pulsu 1.5ms nastaví střední, neutrální, polohu.
Maximální délka pulsu 2ms nastaví machanismus do pravé krajní polohy.

563

Kapitola 70. Díly a komponenty
Obrázek 70-1. Ovládací puls pro nastavení neutrální polohy na servomotoru

Pokud řídíme serva MCU AVR, můžeme je řídit přímo výstupy OC1A, OC1B. Ovládací program je pak velmi
jednoduchý, protože o všechno se starají obvody prvního čítače/časovače. Jsme ale omezeni jen na dvě serva.
Pokud použijeme sofistikovanější softwarový přístup, můžeme ovládat až 20 servomotorů. Základem tohoto
přístupu je, pulzy do serv mohou být navzájem posunuty.
Celý cyklus při 50Hz trvá 20ms. Impuls pro každé servo trvá od 1ms do 2ms. Tedy je zde pevná fixní část
dlouhá 1ms. Algoritmus je pak následujícíí. Každou ms budeme generovat startovací část impulsu serva číslo n+1
a současně nastavíme čítač časovač a budeme generovat proměnlivou část impulsu serva číslo n. Toto překrývání
ná umožní ovláda s pomocí jednoho časovače až 20 serv.
Obrázek 70-2.

Srv1
Srv2
Srv3

_
_
_| |_______________________| |_________
_
_
____| |_______________________| |______
_
_
_______| |_______________________| |___

Pokud bychom mohli využít druchý registr OC1B u prvního časovače, mohli bychom ovládat dvě serva paralelně. To by zvedlo maximální počet ovládaných serv na 40.
Bežné modelářské servomotory mají jednoduché třívodičové připojení přivedené na konektor. Barvy vodičů a
jejich význam je následující:
Tabulka 70-2. Připojení modelářského serva
vodič

barva

pulzní řízení

bílá, žlutá, nebo obecně svatlá

Ucc

červená

GND

černá, hnědá, nebo obecně tmavá

70.2.1. Parametry a dostupnost některých servomtorů
Tabulka 70-3. Turnigy TG9

564

Kapitola 70. Díly a komponenty

hmotnost

9g

napětí

3 až 6 V stejnosměrné

rychlost

0.12s/60 stupňů při 4.8V

kroutící moment

1.6kg - cm

pracovní teplota

-30 až 60 stupňů Celsia

Odkazy:
24
• Micro servo — Turnigy TG9 na Adafruit Industries
25
• $1.99 Servo Dissected
•

Tabulka 70-4. HEXTRONIK HTX 900
hmotnost

9g

velikost

21x12x22 mm

napětí

3 až 6 V

rychlost

0.12 sec/60 při 4.8V

kroutící moment

1.6 kg - cm

pracovní teplota

-30 až 60 stupňů

Odkazy:
• Hextronik HXT900 Micro Servo 9g / 1.6kg / .12sec26
•

70.3. Contraptor
*

Odkazy:
• Contraptor27 open source DIY rapid hardware prototyping
• Contraptor28 na garageFab.cc
•
•

SourceForge29

•
•

Tato "stavebnice" je takovým větším Merkurem. Dírky jsou v rozteči jednoho palce.
Projekty:
• Vincent Rouilly/XYZ Table Project30
•

Podobné "stavebnice":
•

Gride Beam
31
• Grid Beamers [2007]
32
• Grid Beam

565

Kapitola 70. Díly a komponenty
•

Gridbeam33

•
•

70.4. Konstrukční materiály
*

Odkazy:
• AluCad - hliníkové profily34
• BETZ TECHNIK35
• MAREK INDUSTRIAL a.s.36
37
• Poltech
38
• ALUTEC K&K a.s.
•
•
•

Poznámky
1. http://microcon.cz/
2. http://www.krutor.cz/manufacturing/aboutme/cz.htm
3. http://roton.com/Screw.aspx?line=Torqspline
4. http://www.cnc-multitool.com/shop-milling.asp
5. http://store.makerbot.com/
6. http://www.duzi.cz/shop_cnc/
7. http://www.cncshop.cz/
8. http://pminmo.com/4axisopto/4axisDIYopto.htm
9. http://pminmo.com/
10. http://www.8020.net/T-Slot-5.asp
11. http://www.ms-motor.com/
12. http://www.alltronics.com/cgi-bin/category/55
13. http://www.piclist.com/techref/io/stepper/nemasizes.htm
14. http://www.instructables.com/id/Unknown-stepper-motor-wiring/
15. http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/index.html
16. http://wwwhomes.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/others/
17. http://www.schmalzhaus.com/EasyDriver/
18. http://www.instructables.com/id/DIY-CNC-1-2/
19. http://www.schmalzhaus.com/
20. http://danthompsonsblog.blogspot.com/2008/09/easydriver-v31-tutorial.html
21. http://www.seattlerobotics.org/guide/servos.html

566

Kapitola 70. Díly a komponenty
22. http://www.epanorama.net/documents/motor/rcservos.html
23. http://mil.ufl.edu/~achamber/servoPWMfaq.html
24. http://www.adafruit.com/index.php?main_page=product_info&cPath=34&products_id=169
25. http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1173308
26. http://www.hobbytec.co.uk/product.php?id_product=16
27. http://www.contraptor.org/
28. http://www.garagefab.cc/contraptor
29. http://sourceforge.net/projects/contraptor/
30. http://openwetware.org/wiki/User:Vincent_Rouilly/XYZ_Table_Project
31. http://www.gridbeamers.com/
32. http://gridbeam.biz/
33. http://www.gridbeamnation.com/
34. http://www.alucad.cz/standardni-hlinikove-profily-pro-siroke-pouziti/
35. http://www.betz.cz/download/soubory_ke_stazeni.html
36. http://www.marek.eu/cz/produkty/hlinikove-profily-konstrukce-doplnky-b-fm-systeme-b-fath/
37. http://www.poltech.cz/poltech/6-Hlinikove-Profily-Schnaithmann
38. http://www.aluteckk.cz/

567

Kapitola 71. Poznámky
Co se týče rozhodnutí jestli hlavu s nástrojem umístnit na most který se hýbe nad pracovním prostorem, tak takové
řešení zabírá nejméně místa.
Druhé řešení, kdy pracovní stůl hýbe s obráběným předmětem ve dvou osách ve vodorovné rovině je klasičtější.
Nejspíše má své výhody, mě napadjí dvě.
První výhoda je ta, že se s obráběcí hlavicí hýbe jen v ose Z a tato může mít větší hmotnost a pevnější uchycení.
Její hmotnost nezatěžuje most protože žádný nemáme.
Druhá výhoda která mne napadla je že mohu mít více obráběcích či meřících hlavic, které jsou na fixních pozicích a samy se pohybují jen v ose Z. Tímto způsobe je možno realizovat stroj s několika odlišnými nástrojovými
hlavicemi které se nemusí vyměňovat, protože stůl s obráběným předmětem si najede pod právě potřebnou hlavicí.

568

Kapitola 72. Mechanika
72.1. Různé poznámky
*

Odkazy:
1
• Open Source Engineering
•

Na Z-39 was "Yet Another Tracked Bot"2 je detailní popis konstrukce pásového tankového mechanismu. Konstrukce je formou CNC frézovaných či řezaných komponent ze dřeva či podobného materiálu. Dílky se poskládají,
nekteré části slepi a jednotlivé segmenty pásu se spojí čepy či v tomto případě šrouby.

Poznámky
1. http://p2pfoundation.net/Open_Source_Engineering
2. http://letsmakerobots.com/node/25507

569

XII. Programové vybavení a operační
systémy

Kapitola 73. Softwarové nástroje
* Attributy: id="software"

V této kapitule popisuji nebo zmiňuji různé programy. Jedná se o programy pro práci seschématy, analýzu
obvodů, simulaci či jiné.

73.1. gEDA
Odkazy:
• gEDAproject1
• gEDA2 na Wikipedii
• gEDA Project Wiki3
Protože s interní databází komponent instalovanou přímo s programem nemusíme vystačit, použijeme komponenty publikované na internetu. Tato je na webu gedasymbols.org4.
Videa na YouTube:
• Dvě videa uživatele alpacadee5 ukazující práci v gschem a pcb [bez zvuku, japonsky]
• Kanál uživatele sonodrome6, který publikoval asi půl tuctu videí
• YouTube kanál uživatele XbitElectronics7. Mají také web8. Uživatel slíbil publikovat nějaké videotutoriály.
• Kanál uživatele Some professors9
•
•

73.1.1. Instalace
73.1.1.1. Instalace verze 1.5 ze zdrojů
Nejdříve jsem si vytvořil adresář.
# mkdir -p /usr/local/src/geda
# chown radek:radek /usr/local/src/geda

Potom stáhl příslušné zdrojové soubory.
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$
$

mkdir /usr/local/src/geda/download
cd /usr/local/src/geda/download
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/README
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/gaf-1.5.0-relnotes.html
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/gEDA-gaf-1.5.0.md5sum
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/Makefile
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/libgeda-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-symbols-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-gschem-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-genlist-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-gsymcheck-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-gattrib-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-utils-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-docs-1.5.0.tar.gz
wget http://www.geda.seul.org/devel/v1.5/1.5.0/geda-examples-1.5.0.tar.gz

571

Kapitola 73. Softwarové nástroje
Balíčky rozbalíme
$ cd /usr/local/src/geda
$ for package in download/*.tar.gz; do tar xzvf $package; done

A všechno přeložíme
#
#
#
#
#
#

make configure
export PREFIX=/usr/local
export LD_LIBRARY_PATH=$PREFIX/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export PATH=$PREFIX/bin:${PATH}
export PKG_CONFIG_PATH=$PREFIX/lib/pkgconfig:$PKG_CONFIG_PATH
make install >log 2>&1

73.1.1.2. Instalace verze 1.6 ze zdrojů na Debian Lenny
Pro překlad je třeba mít nainstalovánu verzi debhelper z Sqeeze. Debhelper nemá další závislosti, takž to šlo bez
problémů. Poté doinstalovat požadované vývojové balíčky.
$ apt-get -b source geda-gaf=1:1.6.0-4

* Tak jsem se zkusil podívat, není li k dispozici novější verze a zjsitil jsem že maličko novější, tedy 1.6.1 je.
$ apt-get -b source geda-gaf=1:1.6.1-4

73.1.1.3. Kopilace pcb z gitu
*
$
$
$
$
$

git clone git://git.gpleda.org/pcb.git
./autogen.sh
./configure --with-gui=gtk --prefix=$HOME
make
make install

73.1.2. Konfigurace
*

Po nainstalování se v našem domovském adresáři vytvoří podadresář ~/.gEDA který obsahuje celou uživatelskou konfiguraci programu. Systémová konfigurace se nachází v adresáři /etc/gEDA. Tím „hlavním“ konfiguračním souborem, který si budeme upravovat, je ~/.gEDA/gschemrc. Tento soubor je v lispovském (scheme)
formátu.

73.1.2.1. Změna standardního černého pozadí na světlé
*

Protože mi lépe vyhovuje světlé pozadí, chtěl jsem si nakonfigurovat gschem tak aby ho používal standardně.
Jedná se o volbu v menu View−→Light color scheme (v l).
Tohoto nastavení dosáhneme vložením následujícího kódu do ~/.gEDA/gschemrc.

572

Kapitola 73. Softwarové nástroje
; Load up a color scheme
(load (build-path geda-rc-path "gschem-colormap-lightbg"))

73.1.3. Jak malovat schémata
*

No jednoduše. Ale ted’ vážněji. Je dobré si projít některý nebo více tutoriálů o práci s gEDA. Zde totiž popisuji
jen některé zvláštnosti.

73.1.3.1. Atributy
*

Každá komponenta má své atributy. Zde skusím některé atributy popsat.

Popisy některých atributů
pintype

pinlabel
Každý vývod (pin) součástky musí mít vyplněn tento atribut a jeho hodnota musí být jednoznačná.
Každý pin součástku musí mít jinou hodnotu.
pinnumber
Číslo vývodu (pinu) součástky. Toto číslo odpovídá číslu vývodu na footprintu.
pinseq
Hodnota podobná pinnumber. Je důležitá pro PCB a Autorouter.
refdes
Identifikátor komponenty. Pokud komponentu vytváříme to co zde zapíšem je šablona identifikátoru.
Například pro diodu uvedem "D?" kde znak "?" je pak nahrazen číslem.
device
Aktuální jméno součástky / integrovaného obvodu jako například "LM555".
footprint

73.1.3.2. Součástky a jejich footprinty
*

573

Kapitola 73. Softwarové nástroje
73.1.3.2.1. Jednoduché pájecí body a konektory
*

Na schématu používám s oblibou komponentu "terminal". Na PCB ji mohu realizovat
* /user/kai_martin_knaak/symbols/connector/con_1x1.sym

Odkazy:
10
• 1x1PIN.fp
•

73.1.4. Vytváření PCB
*

Odkazy:
• gschem -> gsch2pcb -> PCB11
•

Budeme potřebovat program gsch2pcb který je v standardní instalaci programů gEDA. Tento program vzme
schéma a vloží součástky do předlohy plošného spoje. Tak jednoduché to není ale tím začínáme.
Proto aby vše fungovalo, musíme mít vyplněny u každé komponenty následující atributy:
•
•
•

footprint — rozložení vývodů součástky na plošném spoji
value — hodnota součástky (u odpor například 1k, u tranzistoru BC546, . . . )
refdes — identifikátor součástky (R2, U6, C5, . . . )

Právě hodnota atributu footprint je pro mne záhadou kterou je třeba vyřešit. Začnu od jednodušších komponent.
Footprinty pro odpory jsou například: R025.

73.1.5. Knihovna symbolů
*

Knihovna symbolů instalovaná s editorem schémat se nachází v adresáři /usr/share/gEDA/sym/.
Centrální web pro symboly je gedasymbols12.
Můžeme mít libovolný počet lokálních knihoven. Tyto musíme ale uvést v konfiguračním souboru
~/.gEDA/gafrc. Adresáře se symbloly zavádíme příkazem component-library.
;; User symbol libraries
(define personal-library "/home/radek/lib/gEDA")
(component-library (build-path personal-library "sym/headers") "Headers (local)")
(component-library (build-path personal-library "sym/natsemi") "Nat.Semi. (local)")

73.1.6. Footprints
* Attributy: id="gEDA.Footprints"

Odkazy:
13
• Footprint creation for the open-source layout program "PCB" [2005]
•

574

Kapitola 73. Softwarové nástroje
Footprint je rozvržení kontaktů/děr na plošném spoji pro konkrétní součástku. Je to tedy tvar měděné vrstvy
pro osazení konkrétní součástkou.

73.1.7. Otázky a odpovědi
Q: hello. I have problem with "Embed Component/Picture". It looks promissing for what I need but it isn’t. What
I need is to embed component into schematic an then "Down Symbol" modify it. But it always try to edit the
original symbol and not the embeded.
A: i think you need to save symbol in example in project dir, then modify gafrc to see such symbols, then
modify it then embed

73.2. Simulátory digitálních obvodů
*

Pro simulaci obvodů můžeme použít:
•

73.2.2

•

KLogic14 []

•

Logic Simulator15 [Java]

•

A Digital Circuit Simulator/Designer program16

•

KSimus17

•

Qucs18

•

KLogic je další simulátor digitálních obvodů, tentokrát naprogramovaný pod KDE. Tento program rovněž nemá
možnost exportovat vytvořený obvod do EPS.

73.2.1. TkGate
Odkazy:
• TkGate.org19
•

TkGate je program pro vytváření a simulaci digitálních obvodů. Základním stavebním kamenem jsou hradla,
ale máme k dispozici i MOS tranzistory jenž jsou považovány za elektronicky ovládané spínače. Tedy žádná analogová techniky. Mimo jednoduchá hradla máme k dispozici a "větší" komponenty jako jsou registry multiplexery
a demlutiplexery, paměti, . . . .
Poslední verze o které vím a kterou jsem zkoušel je 2.0b10.
Poznámka: Některá schémata v tomto dokumentu byla vytvářena v TkGate.

575

Kapitola 73. Softwarové nástroje

73.2.2. Logisim
*

Odkazy:
• Logisim20 — simulátor digitálních obvodů. Tento program je napsaný v Javě, a proto jej můžeme použít i
na MacOS X a MS Windows. Použitá licence je GPL 2.
• YouTube: A quick screencast introductory how-to for Logisim21
•

Aplikace napsaná v Javě. Umožňuje editovat obvod za běhu simulace.
Logisim je simulátor digitálních obvodů naprogramovaný v Javě. Můžeme jej tedy provozovat jak na Linuxu,
tak na Mac OSX a i na MS Windows. Program umožňuje vytvářet vlastní komponenty a ty používat při sestovování dalších komponent. Obvody jsou editovány za živa, dusledky každé změny v zapojení ihned vidíme.
Propojovací vodiče svou barvou říkají jaká logická hodnota na nich je, není tedy třeba mít všude sondy. Největší
nevýhodu kterou u programu spatřuji je nemožnost vyexportovat zapojení v EPS.

73.2.3.
*

73.3. EMC2
* Attributy: id="EMC2"

Odkazy:
22
• LinuxCNC
•

Enhanced Machine Controller project.

73.3.1. Instalace
*

Odkazy:
23
• Debian Lenny Compile EMC2
•

Na Debian Lenny postupujeme podle návodu Debian Lenny Compile EMC224.
$ ./configure --enable-run-in-place --enable-simulator \

--with-tclConfig=usr/lib/tcl8.4/tclConfig.sh \
--with-tkConfig=/usr/lib/tk8.4/tkConfig.sh

73.4. SketchUp
*

Odkazy:
• SketchUp25 v knize o Google
• How to run Google Sketchup 7 on eeePC 901 with a Debian Lenny OS ?26 na Zeitoun.NET

576

Kapitola 73. Softwarové nástroje
•

Debian Bug report logs - #554804 wine-unstable: Google sketchup 7.1 fails to install27

•
•
•
•

73.4.1. Skriptování v Ruby
*

Odkazy:
• suplugins (WebConsole)28
•

73.5. Art Of Illusion
*

Odkazy:
• Art of Allusion29
• vasek.wu.cz30
•
•
•

73.6. SIMH (simulátor starých počítačů)
*

Odkazy:
• The Computer History Simulation Project31
•

Poznámky k verzím programu
3.8-1
Poslední verze vydaná 2009-02-08.
3.7-0
Verze v Debian 5.0 Lenny.
Přehled strojů které SIMH simuluje:
•

Data General Nova, Eclipse

•

Digital Equipment Corporation: PDP-1, PDP-4, PDP-7, PDP-8, PDP-9, PDP-10, PDP-11, PDP-15, VAX

•

GRI Corporation GRI-909, GRI-99

•

IBM 1401, 1602, 1130, 7090/7094, System 3

•

577

Kapitola 73. Softwarové nástroje
•

Hewlett-Packard 2114, 2115, 2116, 2100, 21MX, 1000

•
•

Program SIMH který napsal Bob Supnik

Poznámky
1. http://www.gpleda.org/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/GEDA
3. http://www.geda.seul.org/wiki/
4. http://www.gedasymbols.org/
5. http://www.youtube.com/user/alpacadee
6. http://www.youtube.com/user/sonodrome
7. http://www.youtube.com/user/XbitElectronics#g/u
8. http://www.xbitinc.com/news/2/New-Products%2C-Tutorials%2C-Website-Updated.html
9. http://www.youtube.com/user/someprofs
10. http://www.gedasymbols.org/user/kai_martin_knaak/footprints/connector/1x1PIN.fp
11. http://www.geda.seul.org/wiki/geda:gsch2pcb_tutorial
12. http://www.gedasymbols.org/
13. http://www.brorson.com/gEDA/land_patterns_20050129.pdf
14. http://www.a-rostin.de/index.html
15. http://www.tetzl.de/java_logic_simulator.html
16. http://www.sandeepdeb.com/softwares/dcd/index.shtml
17. http://ksimus.berlios.de/
18. http://qucs.sourceforge.net/
19. http://www.tkgate.org/
20. http://ozark.hendrix.edu/~burch/logisim/
21. http://www.youtube.com/watch?v=xcusC8ns0kM
22. http://linuxcnc.org/
23. http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/emcinfo.pl?Debian_Lenny_Compile_EMC2
24. http://wiki.linuxcnc.org/cgi-bin/emcinfo.pl?Debian_Lenny_Compile_EMC2
25. ../google/SketchUp.html
26. http://www.zeitoun.net/articles/google-sketchup-7-with-debian-lenny-on-eeepc-901/start
27. http://bugs.debian.org/cgi-bin/bugreport.cgi?bug=554804
28. http://code.google.com/p/suplugins/
29. http://artofillusion.org/
30. http://vasek.wu.cz/artilusion/AoIManual/
31. http://simh.trailing-edge.com/

578

Kapitola 74. Assemblery a překladače
*

Poznámky k překladačům.
Odkazy:
• vasm1 a portable and retargetable assembler
•

Poznámky
1. http://sun.hasenbraten.de/vasm/

579

Kapitola 75. Femto OS
Odkazy:
•

Femto OS1

•

Femto OS shell application2

•

Femto OS interrupt application3

•

Frmto OS queue application4

•

Femto OS hook application5

•

Poznámky
1. http://www.femtoos.org/
2. http://www.youtube.com/watch?v=CvtM8J9ZpJU
3. http://www.youtube.com/watch?v=UgocLNmY2Ro
4. http://www.youtube.com/watch?v=GFcYjVAh8hs
5. http://www.youtube.com/watch?v=KcSXaGPQ8UU

580

Kapitola 76. UniFLEX
Odkazy:
• The Missing 6809 UniFLEX Archive1 UniFLEX’09 for SWTP & Gimix - Plus ALL Products Ever Developed
• 6809 Emulation Page2
•
•

Poznámky
1. http://www.rtmx.com/UniFLEX/
2. http://koti.mbnet.fi/~atjs/mc6809/

581

Kapitola 77. UCSD Pascal
Odkazy:
•

http://www.bitsavers.org/bits/UCSD_Pascal

UCSD Pascal je implementace překladače programovacího jazyka Pascal do virtuálního prostředí a rovněž
implemetace interpretu tohoto virtuálního počítače pro konkrétní HW architekturu. Svým způobem je to velmi
vzdálený předek Javy.

582

XIII. Historie výpočetní techniky
Muzea a podobné odkazy:
• Norsk Datahistorisk Forenings1183
1184
• Glenn’s Computer Museum
1185
• The History of Computing Project
• Facts and stories about Antique (lonesome) Computers1186
•
•
•

Poznámky
1183. http://www.nodaf.no/index.php/Hovedside
1184. http://www.glennsmuseum.com/
1185. http://www.thocp.net/index.html
1186. http://ed-thelen.org/comp-hist/index.html

Kapitola 78. Poznámky k historii
Odkazy:
• Computer Pioneers - Pioneer Computers Part 11
• Computer Pioneers - Pioneer Computers Part 22
• On-Line Documents3
• Columbia University Computing History4
• The History of Computers5
• Computer Chronology6
• History of Computer Technology7
1936 Konrad Züse — základní návrh počítače řízeného děrnou páskou. (Z3)
1936 Allan Turing — teoretické základy
Fyzik Howard Aiken
John Antanasov
1940 BTL1: Bell Labs8: George Stibitz — experimetoval s relé, binární jednobitová sčítačka. Výlsedkem projektu byl kalkulátor BTL1. Kalkulátor byl sprovozněn v roce 1939, vyřaze z provozu v roce 1949. Cena projektu
cca $20.000 byla důvodem pro zastavení dalších prací. Velikost BTL1 byla 8*5*1 stopa. Pamět obsahovala 2
komplexní čísla. Rychlost 0.2 operace za sekundu. Do konce války postavili v Bell Labs dalších 6 strojů. Největší
z nich, dokončený v roce 1946 obsahoval 9.000 relé v několika místnostech. Potřeboval 20kW energie. Používal
aritmetiku v plovoucí čárce, a stál $500.000.
Ve videu Computer Pioneers - Pioneer Computers Part 19 na 00:12:02 je ukázka mechanického logického
obvodu AND.
1938 Z1: 64 slov paměti. Byl postaven z elektronických relé.
1941 Z3: Sprovozněn koncem roku 1941, zničen v roce 1944 v průběhu II. světové války. 1963 byla postavena
jeho kopie. Počítač postavil vlastními náklady sám Konrad Zuse. Odhadovaná cena $6.500. Velikost 2 moduly o
rozměrech 6*3*1 stopa. Počítač měl pamět vlikou 64 slov, kažé 22 bitů veliké. Používal aritmetiku v plovoucí
řádové čárce. Program byl vyděrován do 35mm širokého filmu. Zvládal 0.5 operace za sekundu. Použití: analýza
obvodů, obrana, prototyp. Sečtení dvou čísel v plovoucí řádové čárce trvalo asi 2 sekundy.
1942-1945 Z4. Zrekonstruován v 1950. V roce 1951 měl Zuse 1000 slov mechanické paměti s přístupovou
dobou 1,5s. Logika reallizována v relé. Šírka slova 42 bitů. Aritmetika v plovoucí řádové čárce. V roce 1950
modifikován a přidána možnost podmíněného větvení. Byl používán až do roku 1959.
Po válce vybudoval Zuse firmu která stavěla počítací stroje. Tato byla později absorbována firmou Siemens.
1942 ABC: John Vincent Atanasoff10 spolu se spolupracovníkem {Berry} uvedl do chodu stroj používající
sériovou binární aritmetiku a kondenzátorovou pamět. Cena stroje byla $7.000, a velikost asi 6*3*3 stopy.
Použitá technologie: elektronky, kondenzátory, děrné štítky. Pamět’ 64 50-ti bitových slov. Rychlost 32 operací
za sekundu. Použití: Lineární algebra. Na snímku Computer Pioneers - Pioneer Computers Part 111 je část jeho
přednášky 00:22:25 až 00:28:30. Atanasoff byl první v USA kdo použil binární aritmetiku a elektronky k
počítání. Jeho práce byla použita ke zrušení patentu ENIACu.
Harward MARK I (ASCC): Howard Aiken a Grace Hopper. Počítač byl postaven v IBM. Sprovozněn roku
1943, vyřazen z provozu 1959. Cena cca $500.000, velikost asi 51*8*8 stop Byl dlouhý 51 stop 8 stop vysoký a
hluboký 8 stop. Měl prosklenou přední stěnu.. Použité technologie: mechanické prvky, relé, děrné štítky propojovací desky (plugboards). Pamět’ měla 72 slov o šířce 23 číslic (na pozici 24 bylo znaménk). Program uložen na
děrných štítcích nebo pásce. Rychlost 3.3 operací za sekundu. Použití: obrana. Na snímku Computer Pioneers Pioneer Computers Part 112 00:31:08 - 00:42:06 je část přednášky Grace Hopper. Na této ukázce zmiňuje i první
počítačovou chybu (bug). MARK I pracoval 24 hodin denně, 7 dní týdně.

584

Kapitola 78. Poznámky k historii
Počítač měl 72 registrů, každý měl vlastní sčítačku.
•
•
•

Harvard Mark I13
Inventors of the Modern Computer14
ASCC operational manual15

SSEC IBM: {Wallace Eckert}, sprovozněn 1948, plocha 25*50 stop. Technologie: elektronky, relé, děrné štítky.
Pamět’ 160 číslic (elektronková), 300 (releová), 400,000 na děrné pásce. Program na děrných štítcích. Rychlost
50 násobení za sekundu. Použití: astronomie, obrana.
Inženýři stavějící SSEC později postavili IBM650.
Programátoři SSEC se později stali členy skupin programátorů 701.

78.1. Minipočítače
*

Odkazy:
16
• Minicomputer na Citizendii
17
• Computer Automation LSI 2 minicomputer
•
•

První tranzistorové minipočítače
•

PDP-8 ¶ předchůdci PDP-5, LINC, TX-0, TX-2 a PDP-1

•
•
•

Poznámky
1. http://www.youtube.com/watch?v=qundvme1Tik
2. http://www.youtube.com/watch?v=wsirYCAocZk
3. http://ed-thelen.org/comp-hist/on-line-docs.html
4. http://www.columbia.edu/acis/history/index.
5. http://www.web-friend.com/help/general/pc_history.html
6. http://www.thesciencebookstore.com/compchron.asp
7. http://blogs.siliconindia.com/parthawiproit/History_of_Computer_Technology-bidKO10ZgsH13241631.html
8. http://cs.wikipedia.org/wiki/Bellovy_laborato%C5%99e
9. http://www.youtube.com/watch?v=qundvme1Tik
10. http://www.columbia.edu/~td2177/JVAtanasoff/JVAtanasoff.html
11. http://www.youtube.com/watch?v=qundvme1Tik
12. http://www.youtube.com/watch?v=qundvme1Tik
13. http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark_I

585

Kapitola 78. Poznámky k historii
14. http://inventors.about.com/library/weekly/aa052198.htm
15. http://www.bitsavers.org/pdf/harvard/MarkI_operMan_1946.pdf
16. http://www.citizendia.org/Minicomputer
17.

586

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Firmy, školy a ústavy které projektovali a vyráběli
pčítače či jejich komponenty
79.1. Artronix
Odkazy:
• Artronix1
•

79.1.1. PC12
Odkazy:
2
• PC12 minicomputer
•

79.2. Control Data Corporation
Odkazy:
• http://en.wikipedia.org/wiki/Control_Data_Corporation

79.2.1. Různé
79.2.1.1. CDC display code
Odkazy:
• CDC display code3
•
•
•

Tabulka 79-1. CDC Display code characters (64-character character set version)
Binary

Decimal

Octal

ASCII

CDC

Name

000 000

0

00

:

:

colon

000 001

1

01

A

A

000 010

2

02

B

B

000 011

3

03

C

C

000 100

4

04

D

D

000 101

5

05

E

E

587

Kapitola 79. Výrobci počítačů

588

Binary

Decimal

Octal

ASCII

CDC

000 110

6

06

F

F

000 111

7

07

G

G

001 000

8

10

H

H

001 001

9

11

I

I

001 010

10

12

J

J

001 011

11

13

K

K

001 100

12

14

L

L

001 101

13

15

M

M

001 110

14

16

N

N

001 111

15

17

0

0

010 000

16

20

P

P

010 001

17

21

Q

Q

010 010

18

22

R

R

010 011

19

23

S

S

010 100

20

24

T

T

010 101

21

25

U

U

010 110

22

26

V

V

010 111

23

27

W

W

011 000

24

30

X

X

011 001

25

31

Y

Y

011 010

26

32

Z

Z

011 011

27

33

0

0

011 100

28

34

1

1

011 101

29

35

2

2

011 110

30

36

3

3

011 111

31

37

4

4

100 000

32

40

5

5

100 001

33

41

6

6

100 010

34

42

7

7

100 011

35

43

8

8

100 100

36

44

9

9

100 101

37

45

+

+

100 110

38

46

-

-

100 111

39

47

*

*

101 000

40

50

/

/

101 001

41

51

(

(

101 010

42

52

)

)

101 011

43

53

$

$

101 100

44

54

=

=

101 101

45

55

101 110

46

56

,

,

101 111

47

57

.

.

Name

blank

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Binary

Decimal

Octal

ASCII

CDC

Name

110 000

48

60

#

≡

equiv

110 001

49

61

[

[

110 010

50

62

]

]

110 011

51

63

%

%

110 100

52

64

"

6=

not eq

110 101

53

65

_

−→

concat

110 110

54

66

!

∨

log OR

110 111

55

67

&

∧

log AND

111 000

56

70

’

↑

super

111 001

57

71

?

↓

sub

111 010

58

72

<

<

111 011

59

73

>

>

111 100

60

74

@

≤

111 101

61

75

\

≥

111 110

62

76

^

¬

111 111

63

77

;

;

NOT

79.3. Data General
Odkazy:
4
• Data General
•

79.3.1. Data General Nova
Odkazy:
5
• Data General Nova
•

Populární 16-ti bitový počítač.
Obrázek 79-1. Tvar istrukcí počítače Nova
NO ACCUMULATOR-EFFECTIVE ADDRESS
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
0
0 |OP CODE| @ | INDEX |
DISPLACEMENT
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
0
(0;DISP)
ZERO PAGE
0
1
(PC+DISP) PC RELATIVE
1
0
(AC2+DISP) INDEXED BY AC2
1
1
(AC3+DISP) INDEXED BY AC3

589

Kapitola 79. Výrobci počítačů

ONE ACCUMULATOR-EFFECTIVE ADDRESS
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 |OP CODE| AC
| @ | INDEX |
DISPLACEMENT
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

TWO ACCUMULATOR-MULTIPLE OPERATION
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1 | ACS | ACD | OP CODE | SH
|
C
| # |
SKIP
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

INPUT/OUTPUT
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
1
1 | AC
| OP CODE |CONTROL|
DEVICE CODE
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Při nepřímém přístupu s pomocí adres 20OCT-27OCT je adresa v těchto slovech automaticky zvětšena o 1
(AutoIncrement). Při nepřímém přístupu pomocí adres 30OCT-37OCT je adresa v těchto slovech automaticky
zmenšena o 1 (AutoDecrement).

79.4. Digico
*

Odkazy:
• digico working group6
• Section 50. Manufacturers not connected to the ICL family7
• Most important machines and inventions8
Stroje:
• Digiac [1966] — zkonstruovaný speciálně pro zpracování dat z hmotového spektrometru. První stroj byl
postaven na vánoce roku 1966. Celkem bylo prodáno 19 strojů.
• Micro 16S [1968] — První univerzální počítač postavený firmou Digico. Na zakázku NRDC (National
Research Development Corporation). Bez jakékoliv britské konkurence se rychle stal úspěšným.
• Micro 16P [1970] — Náhrada zastarávajícího Micro 16S.
• Micro 16V [1972] — Postavený posledními technologiemi své doby s výhledem na 10 let. Zkonstruován
z integrovaných obvodů. Rovněž do té doby běžná feritová pamět’ byla nahrazena polovodičovou.

79.4.1. Micro 16V
* Attributy: id="Micro16V" ents=Micro_16V

Odkazy:
•
•

Můj odhad: Minipočítač Micro 16 je jedním z ideových dědiců PDP-8. Firma Digico inspirovaná úspěchem
PDP-8 se rozhodla postavit minipočítač, kterým by konkurovala PDP-8.

590

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Obrázek 79-2. Formáty instrukcí a dat Micro 16V

Addressing Instructions

Address

Operation
12 11

15

Non-Addressing Instructions

0

Function

0000
15

Input/Output Instructions

12 11

0000
15

Shift Instructions

12

0000

11

10

12 11

0000

0

Function Code

Shift Required

10 9

12 11

4 3

Function Code

00

15

Peripheral Cannel Number
6 5

00

15

Shift Instructions

0

Function Code

1

10 9

NC
6

5

4

0

Shift Required
3

0

Tabulka 79-2. Přehled základních instrukcí
mnemo

binary

octal

hex

popis

0000............

00....

0...

Instrukce bez adresy

INC y

0 001 nnn nnn 01nnnn 1nnn Increment Store and Test
nnn nnn

JPU y

0 010 nnn nnn 02nnnn 2nnn Unconditional Jump
nnn nnn

JPZ y

0 011 nnn nnn 03nnnn 3nnn Jump if Zero
nnn nnn

GET y

0 100 nnn nnn 04nnnn 4nnn Get Store into Accumulator
nnn nnn

STO y

0 101 nnn nnn 05nnnn 5nnn Copy Accumulator into Store
nnn nnn

GTI y

0 110 nnn nnn 06nnnn 6nnn Indirect Get
nnn nnn

STI y

0 111 nnn nnn 07nnnn 7nnn Indirect Store
nnn nnn

AND y

1 000 nnn nnn 10nnnn 8nnn Logical AND
nnn nnn

DEC y

1 001 nnn nnn 11nnnn 9nnn Decrement Store and Test
nnn nnn

JPS y

1 010 nnn nnn 12nnnn Annn Jump to a Subroutine
nnn nnn

JPN y

1 011 nnn nnn 13nnnn Bnnn Jump if Negative
nnn nnn

ADD y

1 100 nnn nnn 14nnnn Cnnn Addition
nnn nnn

SUB y

1 101 nnn nnn 15nnnn Dnnn Subtraction
nnn nnn

ADI y

1 110 nnn nnn 16nnnn Ennn Indirect Add
nnn nnn

JSI y

1 111 nnn nnn 17nnnn Fnnn Indirect Jump ro a Subroutine
nnn nnn

591

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.4.1.1. Sada instrukcí Micro 16V
*

Tabulka 79-3. Operační kódy instrukcí Micro 16V řazené podle operačního kódu
název mnemo
instrukce

bin

not

cry

swb

hlt

fin

cru

cla

592

NOT

CRY

SWB

HLT

FIN

CRU

CLA

popis

strojový kód
octal dec hexa

Do Nothing Instruction

0 000
0
000 000 000000
000 000

0000

0 000
1
000 000 000001
000 001

0001

Read Carry Instruction

Get Switchbank Register

0 000
2
000 000 000002
000 010

0002

0 000
32
000 000 000040
100 000

0020

0 000
56
000 000 000070
111 000

0038

0 000
64
000 001 000100
000 000

0040

0 000
80
000 001 000120
010 000

0050

Halt Instruction

Forbid interrupts

Unset Carry Register

Zeroise Accumulator

crs

CRS

0 000
Set Carry Register
000 010 000200
128 0080
000 000

lkj

LKJ a

0 000
Link Jump
000 100 000400
256 0100
000 000

shr

SHR c

0 000
Shift Right
001 000 0010cc
512 0200
00c ccc

rci

RCI c

0 000
Right Circulate Invert
544 0220
001 000 001040
1cc ccc

oca

OCA

0 000
Ones Complement Accumulator
560 0230
001 000 001060
110 000

Kapitola 79. Výrobci počítačů
název mnemo
instrukce

strojový kód
bin

popis

octal dec hexa

tca

TCA

0 000
Twos Complement Accumulator
561 0231
001 000 001061
110 001

cir

CIR c

0 000
Circulate Right
576 0240
001 001 001100
0cc ccc

rss

RSS c

0 000
Arithmetic Shift Right
640 0280
001 010 001200
ccc ccc

shl

SHL c

0 000
Shift Left
704 02c0
001 011 001300
ccc ccc

rsc

RSC c

0 000
Right Shift Carry
768 0300
001 100 001400
ccc ccc

nca

NCA

0 000
Negate Carry Instruction
784 0310
001 100 001420
010 000

reo

REO

0 000
Read Character Or
100 000 004000
20480800
xxx xxx

rso

RSO

0 000
Reader OR and Reader Start
100 001 004100
21120840
xxx xxx

sri

SRI

0 000
Skip if RI not set
100 001 004100
21120840
xxx xxx

prt

PRT

0 000
Print/Punch
100 011 004300
224008c0
xxx xxx

eci

ECI

0 000
Twos Complement Accumulator
2367093f
100 100 004477
111 111

red

RED

0 000
Read Character
25600a00
101 000 005000
xxx xxx

rst

RST

0 000
Read and Reader Start
26240a40
101 001 005100
xxx xxx

kbd

KBD

0 000
Get Keyboard Character
26880a80
101 010 005200
xxx xxx

593

Kapitola 79. Výrobci počítačů
název mnemo
instrukce

strojový kód
bin

594

popis

octal dec hexa

skb

SKB

0 000
Skip if Keaboard not Bussy
37120e80
111 010 007200
xxx xxx

srb

SRB

0 000
Skip if Reader is not Busy
38400f00
111 100 007400
xxx xxx

inc

INC a

0 001
Increment Store and Test
40961000
nnn nnn 010000
nnn nnn

jpu

JPU a

0 010
Unconditional Jump
81922000
nnn nnn 020000
nnn nnn

jpz

JPZ a

0 011
Jump if Zero
12288
3000
nnn nnn 030000
nnn nnn

get

GET a

0 100
Get
16384
4000
nnn nnn 040000
nnn nnn

sto

STO a

0 101
Copy Accumulator into Store
nnn nnn 050000
20480
5000
nnn nnn

gti

GTI a

0 110
Indirect Get
nnn nnn 060000
24576
6000
nnn nnn

sti

STI a

0 111
Indirect Store
nnn nnn 070000
28672
7000
nnn nnn

and

AND a

1 000
Logical AND
nnn nnn 100000
32768
8000
nnn nnn

dec

DEC a

1 001
Decrement Store and Test
36864
9000
nnn nnn 110000
nnn nnn

jps

JPS a

1 010
Jump to a Subroutine
40960
a000
nnn nnn 120000
nnn nnn

jpn

JPN a

1 011
Jump if Negative
45056
b000
nnn nnn 130000
nnn nnn

add

ADD a

1 100
Addition
49152
c000
nnn nnn 140000
nnn nnn

Kapitola 79. Výrobci počítačů
název mnemo
instrukce

popis

strojový kód
bin

octal dec hexa

sub

SUB a

1 101
Subtraction
53248
d000
nnn nnn 150000
nnn nnn

adi

ADI a

1 110
Indirect Add
57344
e000
nnn nnn 160000
nnn nnn

jsi

JSI a

1 111
Indirect Jump to a Subroutine
61440
f000
nnn nnn 170000
nnn nnn

ADD
Jméno
ADD — Addition

Přehled
ADD addr

Popis
Instrukce přičte ke střadači obsah paměti určené adresními bity instrukčního slova. Překročí-li výsledek velikost
slova, je nastaven příznak přenosu C.
ACC + Mem[addr] −→ C,ACC
mnemo

kód
binary

ADD a

1 100 nnn nnn nnn

octal

hex

140000

c000

nnn

Odkazy
Související instrukce: ADI, GET, SUB.
•

micro16V computer manual, strana 9

595

Kapitola 79. Výrobci počítačů

ADI
Jméno
ADI — Indirect Add

Přehled
ADI addr

Popis

mnemo

kód
binary

ADI a

1 110 nnn nnn nnn
nnn

Odkazy
Související instrukce: ADD, GTI, STI.
•
•

AND
Jméno
AND — Logical AND

Přehled
AND addr

596

octal

hex

160000

e000

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
Instrukce spočte logický součin (AND) obsahu střadače ACC a paměti. Výsledek uloží do střadače.
ACC ∧ Mem[addr] −→ ACC
mnemo

kód
binary

AND a

1 000 nnn nnn nnn

octal

hex

100000

8000

nnn

Odkazy
Související instrukce: ADD.
micro16V computer manual, strana 10

•

CIR
Jméno
CIR — Circulate Right

Přehled
CIR c

Popis
Obsah střadače A je rotován do prava. Nejnižší bit b0 je přemístněn na místo bitu nejvyššího b15.
mnemo

kód
binary

CIR c

0 000 001 001 0cc

octal

hex

001100

0240

ccc

Odkazy
Související instrukce: RCI, RSC, RSS, SHL, SHR.

597

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•

CLA
Jméno
CLA — Zeroise Accumulator

Přehled
CLA

Popis
mnemo

kód
binary

CLA

0 000 000 001 010
000

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

CRS
Jméno
CRS — Set Carry Register

598

octal

hex

000120

0050

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
CRS

Popis
mnemo

kód
binary

CRS

0 000 000 010 000

octal

hex

000200

0080

octal

hex

000100

0040

000

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

CRU
Jméno
CRU — Unset Carry Register

Přehled
CRU

Popis
mnemo

kód
binary

CRU

0 000 000 001 000
000

599

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

CRY
Jméno
CRY — Read Carry Instruction

Přehled
CRY

Popis
mnemo

kód
binary

CRY

0 000 000 000 000
001

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

DEC
Jméno
DEC — Decrement Store and Test

600

octal

hex

000001

0001

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
DEC addr

Popis
Instrukce zmenší obsah paměti na adrese daní bity 11-0 instrukčního slova o jedničku. Je-li výsledek 0, přeskočí
se následující instrukce.
Mem[addr] -1 −→ Mem[addr]; If Mem[addr]=0 then P+1 −→P
mnemo

kód
binary

DEC a

1 001 nnn nnn nnn

octal

hex

110000

9000

nnn

Odkazy
Související instrukce: INC, SUB.
•

micro16V computer manual, strana 10

ECI
Jméno
ECI — Enable Clock Interrupts

Přehled
ECI

Popis
Je spuštěn časovač a povoleno přerušení od časovače. První přerušení následuje 10ms po vykonání instrukce ECI.
mnemo

kód
binary

octal

hex

601

Kapitola 79. Výrobci počítačů
mnemo

kód
binary

ECI

0 000 100 100 111

octal

hex

004477

093f

octal

hex

000070

0038

111

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

FIN
Jméno
FIN — Forbid interrupts

Přehled
FIN

Popis
mnemo

kód
binary

FIN

0 000 000 000 111
000

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

602

Kapitola 79. Výrobci počítačů

GET
Jméno
GET — Get Store into Accumulator

Přehled
GET addr

Popis
Instrukce naplní střadač ACC obsahem paměti na adrese uvedenou v bitech 11-0 instrukčního slova. Horní bity
adresy se doplní z registru aktuální stránky.
Mem[addr] −→ ACC

mnemo

kód
binary

GET a

0 100 nnn nnn nnn

octal

hex

040000

4000

nnn

Odkazy
Související instrukce: GTI, STO, STI.
•

micro16V computer manual, strana 9

GTI
Jméno
GTI — Indirect Get

Přehled
GTI addr

603

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
Mem[Mem[addr]] −→ A

mnemo

kód
binary

GTI a

0 110 nnn nnn nnn

octal

hex

060000

6000

octal

hex

000040

0020

nnn

Odkazy
Související instrukce: LDX.
•
•

HLT
Jméno
HLT — Halt Instruction

Přehled
HLT

Popis
mnemo

kód
binary

HLT

0 000 000 000 100
000

Odkazy
Související instrukce: SHR.

604

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•

INC
Jméno
INC — Increment Store and Test

Přehled
INC addr

Popis
Instrukce zvětší obsah paměti na adrese určené v bitech 11-0 instrukčního slova. Je-li výsledné číslo 0, přeskočí
se následující instrukce.
Mem[addr] +1 −→ Mem[addr]; If Mem[addr]=0 then P+1 −→P

mnemo

kód
binary

INC a

0 001 nnn nnn nnn

octal

hex

010000

1000

nnn

Odkazy
Související instrukce: ADD, DEC.
•

micro16V computer manual, strana 10

JPN
Jméno
JPN — Jump if Negative

605

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
JPN addr

Popis
addr −→ P11:0

mnemo

kód
binary

JPN a

1 011 nnn nnn nnn

octal

hex

130000

b000

nnn

Odkazy
Související instrukce: JPU, JPZ.
•
•

JPS
Jméno
JPS — Jump to a Subroutine

Přehled
JPS addr

Popis
Registr P je zvětšen o 1 takže ukzauje na následující instrukci za JPS. Poté je jeho obsah uložen na adresu zadanou
v instrukci. Zde slouží jako návratová adresa pro návrat z podporgramu. Poté je do registru P zavedena adresa o
jedničku větší než je adresa v instrukci. Pokračuje se instrukcí na kterou ukazuje P.
P+1 −→ P

606

Kapitola 79. Výrobci počítačů
mnemo

kód
binary

JPS a

1 010 nnn nnn nnn

octal

hex

120000

a000

nnn

Ukázky
; Hlavní program
JPS Q

LKJ
; Instrukce umístněná těsně před návratovou adresu.
; návratová adresa
; tělo podprogramu
JPU Q-1
; Návrat z podprogramu skokem na instrukci LKJ.

Q-1:
Q:

Odkazy
Související instrukce: JPU, JPZ.
•
•

JPU
Jméno
JPU — Unconditional Jump

Přehled
JPU addr

Popis
addr −→ P11:0

607

Kapitola 79. Výrobci počítačů
mnemo

kód
binary

JPU a

0 010 nnn nnn nnn

octal

hex

020000

2000

octal

hex

030000

3000

nnn

Odkazy
Související instrukce: ADI, STI, STO.
•
•

JPZ
Jméno
JPZ — Jump if Zero

Přehled
JPZ addr

Popis
addr −→ P11:0

mnemo

kód
binary

JPZ a

0 011 nnn nnn nnn
nnn

Odkazy
Související instrukce: ADI, STI, STO.
•
•

608

Kapitola 79. Výrobci počítačů

JSI
Jméno
JSI — Jump to a Subroutine

Přehled
JSI addr

Popis
Registr P je zvětšen o 1 takže ukzauje na následující instrukci za JPS. Poté je jeho obsah uložen . . . . Zde slouží
jako návratová adresa pro návrat z podporgramu. Poté je do registru P zavedena adresa o jedničku větší než je
adresa v instrukci. Pokračuje se instrukcí na kterou ukazuje P.
P+1 −→ P
mnemo

kód
binary

JSI a

1 111 nnn nnn nnn

octal

hex

170000

f000

nnn

Ukázky
P:
.
.
.
Q:

; Hlavní program
JSI Q

adresa R

LKJ
; Instrukce umístněná těsně před návratovou adresu.
; návratová adresa P+1
; tělo podprogramu
JPU R-1
; Návrat z podprogramu skokem na instrukci LKJ.

R:

Odkazy
Související instrukce: JPU, JPZ.

609

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•

KBD
Jméno
KBD — Get Keyboard Character

Přehled
KBD

Popis
mnemo

kód
binary

KBD

0 000 101 010 xxx
xxx

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

LKJ
Jméno
LKJ — Link Jump

610

octal

hex

005200

0a80

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
LKJ

Popis
Registr P je naplněn adresou ze slova následujícího instrukci LKJ. Jinstrukce slouží jako skok na libovolnou
adresu v paměti.
Mem[P+1] −→ P
mnemo

kód
binary

LKJ a

0 000 000 100 000

octal

hex

000400

0100

octal

hex

000

Odkazy
Související instrukce: JPS, JSI.
•
•

NCA
Jméno
NCA — Negate Carry Instruction

Přehled
NCA

Popis
mnemo

kód
binary

611

Kapitola 79. Výrobci počítačů
mnemo

kód
binary

NCA

0 000 001 100 010

octal

hex

001420

0310

octal

hex

000000

0000

000

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

NOT
Jméno
NOT — Do Nothing Instruction

Přehled
NOT

Popis
mnemo

kód
binary

NOT

0 000 000 000 000
000

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

612

Kapitola 79. Výrobci počítačů

OCA
Jméno
OCA — Ones Complement Accumulator

Přehled
OCA

Popis
mnemo

kód
binary

OCA

0 000 001 000 110

octal

hex

001060

0230

000

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

PRT
Jméno
PRT — Print/Punch

Přehled
PRT

Popis

613

Kapitola 79. Výrobci počítačů
mnemo

kód
binary

PRT

0 000 100 011 xxx

octal

hex

004300

08c0

octal

hex

001040

0220

xxx

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

RCI
Jméno
RCI — Right Circulate Invert

Přehled
RCI c

Popis
mnemo

kód
binary

RCI c

0 000 001 000 1cc
ccc

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

614

Kapitola 79. Výrobci počítačů

RED
Jméno
RED — Read Character

Přehled
RED

Popis
Akumulátro je promazán a do jeho bitů 0-7 je nahrán znak z konzoly. Rovněž je smazán příznak RI.
mnemo

kód
binary

RED

0 000 101 000 xxx

octal

hex

005000

0a00

xxx

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

REO
Jméno
REO — Read Character Or

Přehled
REO

615

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
Do akumulátoru je uložen logický součet akumulátoru a 8-mi bitů z konzoly. Rovněž je smazán příznak RI.
mnemo

kód
binary

REO

0 000 100 000 xxx

octal

hex

004000

0800

octal

hex

001400

0300

xxx

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

RSC
Jméno
RSC — Right Shift Carry

Přehled
RSC c

Popis
mnemo

kód
binary

RSC c

0 000 001 100 ccc
ccc

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•

616

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•

RSO
Jméno
RSO — Reader OR and Reader Start

Přehled
RSO

Popis
... Rovněž je smazán příznak RI. Poté je spuštěna čtecí operace konzoly.
mnemo

kód
binary

RSO

0 000 100 001 xxx

octal

hex

004100

0840

xxx

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

RSS
Jméno
RSS — Arithmetic Shift Right

617

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
RSS c

Popis
mnemo

kód
binary

RSS c

0 000 001 010 ccc

octal

hex

001200

0280

ccc

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

RST
Jméno
RST — Read and Reader Start

Přehled
RST

Popis
Akumulátor je promazána do jeho dolních 8-mi bitů načten znak z konzoly. Rovněž je smazán příznak RI. Poté
je spuštěna čtecí operace konzoly.
mnemo

kód
binary

RST

0 000 101 001 xxx
xxx

618

octal

hex

005100

0a40

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

SHL
Jméno
SHL — Shift Left

Přehled
SHL c

Popis
mnemo

kód
binary

SHL c

0 000 001 011 ccc

octal

hex

001300

02c0

ccc

Odkazy
Související instrukce: JPS, JSI.
•
•

SHR
Jméno
SHR — Shift Right

619

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
SHR c

Popis
Instrukce posouvá bity střadače do prava. Nejméně významný bit střadače je vždy zahazován. Nejývznamnější
bit střadače se plní nulou.
mnemo

kód
binary

SHR c

0 000 001 000 00c

octal

hex

0010cc

0200

octal

hex

007200

0e80

ccc

Odkazy
Související instrukce: JPS, JSI.
•
•

SKB
Jméno
SKB — Skip if Keaboard not Bussy

Přehled
SKB

Popis
mnemo

kód
binary

SKB

0 000 111 010 xxx
xxx

620

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

SRB
Jméno
SRB — Skip if Reader is not Busy

Přehled
SRB

Popis
mnemo

kód
binary

SRB

0 000 111 100 xxx

octal

hex

007400

0f00

xxx

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

SRI
Jméno
SRI — Skip if RI not set

621

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
SRI

Popis
mnemo

kód
binary

SRI

0 000 100 001 xxx

octal

hex

004100

0840

octal

hex

070000

7000

xxx

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

STI
Jméno
STI — Indirect Store

Přehled
STI addr

Popis
A −→ Mem[Mem[addr]]

mnemo

kód
binary

STI a

0 111 nnn nnn nnn
nnn

622

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Související instrukce: ADI, STI, STO.
•
•

STO
Jméno
STO — Copy Accumulator into Store

Přehled
STO addr

Popis
Anstrukce uloží obsah střadače ACC na adresu danou bity 11-0 instrukce.
ACC −→ Mem[addr]

mnemo

kód
binary

STO a

0 101 nnn nnn nnn

octal

hex

050000

5000

nnn

Odkazy
Související instrukce: GET, GTI, STI.
•

micro16V computer manual, strana 9

623

Kapitola 79. Výrobci počítačů

SUB
Jméno
SUB — Subtraction

Přehled
SUB addr

Popis
Instrukce odečet obsah paměti určené adresními bity instrukčního slova od střadače, a výsledek uloží ve střadači.
Dojde-li k podtečení, je nastaven příznak C.
ACC - Mem[addr] −→ C,ACC
mnemo

kód
binary

SUB a

1 101 nnn nnn nnn
nnn

Odkazy
Související instrukce: ADD, GET, STO.
•

micro16V computer manual, strana 9

SWB
Jméno
SWB — Get Switchbank Register

Přehled
SWB

624

octal

hex

150000

d000

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
mnemo

kód
binary

SWB

0 000 000 000 000

octal

hex

000002

0002

octal

hex

001061

0231

010

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

TCA
Jméno
TCA — Twos Complement Accumulator

Přehled
TCA

Popis
mnemo

kód
binary

TCA

0 000 001 000 110
001

Odkazy
Související instrukce: SHR.
•
•

625

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.5. Digital Equipment Corporation
Odkazy:
• Digital Equipment Corporation9
• dokumenty o počítačích firmy DEC10 na bitsavers.org
• architecture18b.pdf11
• PDP-8 Frequently Asked Questions (posted every other month)12
• GBell’s CyberMuseum for Digital Equipment Corp (DEC): Documents, Photo Albums, Talks, and Videotapes about Computing History13
Tabulka 79-4. Stručný přehled modelů PDP firmy Digital
počítač arch.

datum

prodáno adresa popis

PDP-1

18 bit

1960, listopad

50

PDP-2

24

Never built? Prototype only?

PDP-3

36

One built by a customer, not by DEC

PDP-4

18 bit

1962, červenec 45

13

Předchůdce PDP-7

PDP-5

12 bit

1963

12

Předchůdce PDP-8

PDP-6

36 bit

1964

18

Většina postavena pro MIT.

PDP-7

18 bit

1964, prosinec 120

13

Široce používaný pro řízení v reálném
čase

PDP-8

12 bit

1965

~50 000

12

Následník PDP-5

PDP-9

18 bit

1966, srpen

445

13

Upgrade PDP-7

PDP-10

36 bit

1967

~700

18

Následník PDP-6, prodávaný také pod
označením DECSYSTEM-20

PDP-11

16 bit

1970

>600 000 16

PDP-12

12 bit

23

12

První a jediný 16-ti bitový počítač fy DEC
PDP-8 + LINC

PDP-13

13 nosí smůlu, toto značení nebylo nikdy
použito

PDP-14

Programovatelný řadič s pamětí programu
ROM

PDP-15

18 bit

1970, květen

PDP-16

8/16

1972

PDP-X

16 bit

790

TTL upgrade PDP-9
9

A register-transfer module system.
Prototyp. Jeden z kandidátů na PDP-11.

79.5.1. 18-ti bitová architektura
První počítač, který ve firmě DEC vznikl byl PDP-1. Byl to současně první čeln 18-ti bitové rodiny počítačů. Jeho
následníci přinesli další vylepšení ale základní koncept zůstal.

626

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Rodina 18-ti bitových počítačů začíná úplně prvním postaveným počítačem PDP-1 a pokračuje počítači PDP-4,
PDP-7, PDP-9 a PDP-15.
Obrázek 79-3. Základní instrukční slovo PDP-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
op
|in |
address
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 79-4. Základní instrukční slovo PDP-4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
op
|in |
address
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 79-5. Základní instrukční slovo PDP-15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
op
|in | x |
address
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

79.5.1.1. PDP-1
*

Tabulka 79-5. Přehled instrukcí PDP-1
Mnemo

Code

us

popis

00
and Y

02

ior Y

04

xor Y

06

xct Y

10

10

12
14
cal

16

10

jda

17

10

lac Y

20

lio Y

22

dac Y

24

10

dap Y

26

10

dip Y

30

10

dio Y

32

10

dzm Y

34
36

add Y

40

10

627

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Mnemo

Code

sub Y

42

idx Y

44

isp Y

46

sad Y

50

sas Y

52

mus Y

54

dis Y

56

jmp Y

60

jsp Y

62

skp

64

shift

66

law N

70

law -N

71

iot

72

us

popis

10

74
opr

76

79.5.1.2. PDP-4
*

Fakta:
• Operační pamět’ má velikost 1024, 4096 nebo 8192 slov.
•
•

Obrázek 79-6. Registry PDP-4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
| MA
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

15

16

17

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

PC

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
+---+
|
| L
+---+

628

MB

AC

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Tabulka 79-6. Přehled instrukcí PDP-4
Mnemo

Code

us

popis

cal Y

00

16

Call Subroutine

dac Y

04

16

Deposit AC

jms Y

10

16

Jump to subroutine

dzm Y

14

16

lac Y

20

16

Load AC

xor Y

24

16

Exclusive OR: AC ∨ Y
−→ AC

add Y

30

16

tad Y

34

16

xct Y

40

8+

Execute

isz Y

44

16

Index and skip if zero

and Y

50

16

AND

sad Y

54

16

Skip if AC and Y differ

jmp Y

60

8

Jump

64
iot

70

opr

74

law N

76

8

79.5.1.3. PDP-7
*

Obrázek 79-7. PDP-7 Operate Group 1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1
1 | 0 |CLA|CLL|
|SKP|
|HLT|
|OAS|CML|CMA|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
| 0 |
|RAR|RAL|
|
|
| 1 |
|RTR|RTL|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
| 0 |SNL|SZA|SMA|
|
|
| 1 |SZL|SNA|SPA|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 79-8. PDP-7 Operate Group 2 (LAW)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1
1
1 | 1 |
adresa
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 79-7. Přehled instrukcí PDP-7

629

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Mnemo

Code

cycl

popis

cal Y

00

2

Call Subroutine

dac Y

04

2

Deposit AC

jms Y

10

2

Jump to subroutine

dzm Y

14

2

Deposit zero in
memory.

lac Y

20

2

Load AC

xor Y

24

2

Exclusive OR: AC xor
Y −→ AC

add Y

30

2

Add (1’s complement)

tad Y

34

2

Two’s complement add.

xct Y

40

1+

Execute

isz Y

44

2

Increment and skip if
zero

and Y

50

2

AND

sad Y

54

2

Skip if AC and Y differ

jmp Y

60

1

Jump

64
iot

70

opr

74

law N

76

8

79.5.2. 12-ti bitová rodina
Odkazy:
• pdp8.hachti.de14
•

První z této rodiny byl PDP-5. Konstrukce tohoto počítače byla inspirována počítači CDC-160 a LINC. Tyto
stroje mají 12-ti bitové slovo, adresují obvykle 4K slov paměti a mají jednudouchý ale silný soubor instrukcí. V
době svého uvedení na trh to byl nejlevnější dostupný počítač.
Další charakteristickou vlastností této rodiny počítačů je použití jednoho 12-ti bitového střadače a jednobitového registru kam se ukládá 13-tý bit při sčítání. Programátorem použitelné registry jsou:
Tabulka 79-8. Registry PDP-5, PDP-8
registr

použití

PC

12-ti bitový registr, ukazatel instrukcí.

AC

12-ti bitový střadač

L

link bit, 13-tý bit střadače

Velmi jednoduchý formát instrukčního slova umožňoval použití jen 8-mi instrukcí a 4 adresních módů.

630

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Obrázek 79-9. Tvar instrukčního slova PDP-5 a PDP-8
0 1 2 3 4 5
11
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|
|
| | |
|
| op |i|z|
addr
|
op
i
z
addr

-

the
the
the
the

opcode.
indirect bit (0 = direct, 1 = indirect).
page bit (0 = page zero, 1 = current page).
word in page.

Tabulka 79-9. Základní instrukce PDP-5, PDP-8
kód

mnemo popis

000

AND

bitový operace AND mezi operandem a střadačem

001

TAD

operand je přičten ke střadači

010

ISZ

zvetšení operandu o 1 a přeskočení následující instrukce je-li výsledek 0

011

DCA

uloži obsah střadače do paměti a střadač vymaže

100

JMS

skok do podprogramu

101

JMP

skok

110

IOT

vstupní a výstupní instrukce

111

OPR

mikrokódované operace

Další vlastností je automatické zvetšení hodnoty v paměti na adresách 0010OCT až 0017OCT pokud jsou použity
při nepřímém adresování. K tomuto zvětšení hodnoty dochází před použitím jejich hodnoty.
Tabulka 79-10. Modely PDP-8
model

výroba

prodáno

cena technologie

poznámka

PDP-5

1963-67

116

Transistor

PDP-8

1965-69

1450

$18,500 Transistor

LINC-8

1966-69

142

$38,500 Transistor

PDP-8/S

1966-70

1024

$10,000 Transistor

PDP-8/I

1968-71

3698

$12,800 TTL

PDP-8/L

1968-71

3902

$8,500 TTL

PDP-12

1969-73?

3500?

$27,900 TTL

PDP-8/E

1970-78

>10,000

$6,500 TTL MSI
Omnibus

PDP-8/F

1972-78?

>10,000

<$5,000 TTL MSI
Omnibus

založen na 8/E CPU

PDP-8/M

1972-78?

>10,000

<$5,000 TTL MSI
Omnibus

OEM verze 8/F

PDP-8/A

1975-84?

>10,000

$1,317 TTL MSI
Omnibus

nový CPU nebo 8/E CPU

VT78

1978-80

$7,995 Intersil 6100

pracovní stanice

velmi pomalý
Ořezaný 8/I
LINC-8 + PDP-8

631

Kapitola 79. Výrobci počítačů
model

výroba

prodáno

cena technologie

poznámka

DECmate I

1980-1984

Harris 6120

pracovní stanice

DECmate II

1982-1986

$1,435 Harris 6120

pracovní stanice

DECmate III

1984-1990

$2,695 Harris 6120

pracovní stanice

DECmate III+

1985-1990

Harris 6120

pracovní stanice

Tabulka 79-11. Modely kompatibilní od jiných výrobců
model

výroba

výrobce, poznámka

TPA1001

1969

Hungarian, KFKI, tranzistorový

TPA1001/i

1971

Hungarian, KFKI, IC verze TPA1001

TPA/i

1971

Hungarian, KFKI, přejmenovaný TPA1001/i

TPA/l

197?

Hungarian, KFKI, rozšířený TPA/i

TPAl/128H

197?

Hungarian, KFKI, TPA/l s 128K paměti

TPA/s

197?

Hungarian, KFKI, založen na čipu Intersil

TPA Quadro

198?

Hungarian, KFKI, porovnatelný s DECmate

Electronica-100

?

Ruský, tranzistorový

Electronica-100I

?

Ruský, pravděpodobně klon PDP-8/I

Electrotechnica-100I

?

Jugoslávský, pravděpodobně klon PDP-8/I

Saratov-2

?

Ruský, postaven jako PDP-8/M

SPEAR u-LINC 100

?

SPEARm Inc, Waltham Mass (klon LINC)

SPEAR u-LINC 300

?

SPEARm Inc, Waltham Mass (klon LINC)

DCC-112

1970

Digital Computer Controls, klon PDP-8/L

DCC-112H

1971

Digital Computer Controls

MPS-1

1974

Fabritek, klon PDP-8/L

MP-12

1974

Fabritek, jiné značení pro MPS-1

6100 Sampler

1976?

Intersil, IM6100 kit

Intercept I

197?

Intersil, založen na IM6100

Intercept Jr

197?

Intersil, založen na IM6100

TLF MINI-12

1977

Založen na IM6100

PCM-12

197?

Pacific CyberMetrix, založen na Intercep bus

PCM-12A

1977

Pacific CyberMetrix, PCM-12 taktovaný na 4MHz

SBC-8

1984-88

CESI, založen na IM6120? SCSI bus

Bližší informace o tomto počítači jsou v kapitole PDP-8

79.5.3. PDP-11
Odkazy:
•

632

PDP-1115 na Wikipedii

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•

PDP-11 a SMEP: Systém Malých Elektronických Počítačů16

•

PDP-11 FAQ17

•

Computer Organization and (PDP-11) Programming18 by Donald Fisk

•
•
•

Minipočítač PDP-11 patří mezi nejúspěšnější počítače z rodiny PDP firmy DEC. Je to první model s klasickou
8-mi/16-ti bitovou strukturou. Pamět’ je organizována po 8-mi bitových bajtech a je adresována 16-ti bitovými
slovy. Minipočítač se vyznačuje velmi úlhednou a pravoúhlou sadou instrukcí. Je to počítač na kterém byl naprogramován první UNIX.

79.5.3.1. Instrukční sada PDP-11
Odkazy:
19
• What is the PDP-11 instruction set?
20
• PDP-11 Processor Handbook
•
•

79.5.3.1.1. Operandy instrukcí
V řadě případů je operand instrukce specifikován 3-mi nebo 6-ti bity. Pokud je jen tříbitový, jedná se o registr.
Pokud je 6-ti bitový, jedná se o informaci adresním módu a registr.
+---+---+---+---+---+---+
|
Mode
|
Reg
|
+---+---+---+---+---+---+

V poli Reg je číslo registru. Registry jsou číslovány od R0 až do R7. Registr R7 má zvláštní postavení mezi
registry, je to čítač instrukcí PC, je to tedy ukazatel do paměti na další instrukci.
Mode Name

Syntax

Effect

000

Register

Rn

op≡Rn

001

Register Deferred

(Rn)

op≡mem[Rn]

010

Autoincrement

(Rn)+

op≡mem[Rn]; inc Rn

011

Autoincrement Deferred

@(Rn)+

op≡mem[mem[Rn]]; inc Rn

100

Autodecrement

-(Rn)

dec Rn; op≡mem[Rn]

101

Autodecrement Deferred

@-(R)

dec Rn; op=mem[mem[Rn]]

110

Index

x(Rn)

x=mem[PC]; inc PC; op=mem[x+Rn]

111

Index Deferred

@x(Rn)

x=mem[PC] inc PC; op≡mem[mem[x+Rn]]

Ponechání čítače instrukcí mezi běžnými registry nám poskytuje další adresní módy. Není třeba zavádět nové
operace, protože žádaného výsledku dosáhneme použitím vybraného adresního módu společně s registrem R7.
Pro tato použití je zavedena nová syntaxe.
Pokud potřebujeme načíst do vybraného registru, například R0 přímou hodnotu, zapíšeme to
MOV 23,R0

633

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Tato instrukce zabírá v programu dvě slova a jedná se vlastně o použití registru R7 s autoinkrementací (mód
010).
MOV (R7)+, R0
DW 23
NOP

Technicky to znamená že se přečtě obsah slova na adrese kam ukazuje R7, což je slovo následující za aktuální
instrukcí MOV. Tento obsah se uloží do registru R0. Poté se R7 zvětší o 2 což zajistí že bude ukazovat na instrukci
nacházející se za přečteným literálním slovem, tedy na instrukci NOP.
Mode Name

Syntax Effect

010

Immediate

#n

op≡mem[PC]; inc PC

011

Absolute

@#n

op≡mem[mem[PC]]; inc PC

110

Relative

n

x=mem[PC]; inc PC; op≡mem[x+PC]

111

Relative Deferred

@n

x=mem[PC]; inc PC; op=mem[mem[x+PC]]

Procesor nemá mezi registry žádný zásobníkový ukazatel. Ono ho ani není třeba. Jako zásobník se dá totiž
vzhledem k bohatým adresním módům použit libovolný registr. Bývá zvykem jako zásobník použivat rgeistr R6.
Operace PUSH a POP nad zásobníkem se dají zapsata takto:
; PUSH R0
MOV R0,-(R6)
; POP R1
MOV (R6)+, R1

Instrukce návratu z podprogramu se pak dá zapsat takto:
; RETURN
MOV (R6)+, R7

79.5.3.1.2. Dvouoperandové instrukce
15 14 13 12 11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| b | Opcode
|
Source
|
Destination
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Bit 15 specifikuje velikost operandů. Má-li hodnotu 0, pak se jedná o operandy velikosti slova (16 bitů). Má-li
hodnotu 1, pak se jedná o operandy velikost bytu (8 bitů).

634

Opcode

Popis

b 000

Jiné než dvouoperandové instrukce

b 001 ssssss dddddd

MOV/MOVB

b 010 ssssss dddddd

CMP/CMPB

b 011 ssssss dddddd

BIT/BITB

b 100 ssssss dddddd

BIC/BICB

b 101 ssssss dddddd

BIS/BISB

b 110 ssssss dddddd

ADD(b=?)/SUB(b=?)

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Opcode

Popis

b 111

Další artimetické funkce

79.5.3.1.3. Jednooperandové instrukce
15 14 13 12 11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| b | 0
0
0 |
Instruction
|
Destination
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Bit 15 (b) má stejný význam jako u dvouoperandových instrukcí.
Instrukce
0 000 000 000 000 000

HALT

0 000 000 000 000 001

WAIT

0 000 000 000 000 010

RTI

0 000 000 000 000 011

BPT

0 000 000 000 000 100

IOT

0 000 000 000 000 101

RESET

0 000 000 000 000 110

RTT

0 000 000 000 000 111

nepoužito

0 000 000 000 ... ...
0 000 000 000 111 111
0 000 000 001 ddd ddd

JMP

0 000 000 010 000 rrr

RTS

0 000 000 010 001 000

nepoužito

0 000 000 010 010 ...
0 000 000 010 010 111
0 000 000 010 011 nnn

SPL

0 000 000 010 100 000

NOP

0 000 000 010 100 001

condition codes

0 000 000 010 1.. ...
0 000 000 010 111 111
b 000 000 011 dddddd

SWAB/BPL

b 000 101 000 dddddd

CLR/CLRB

b 000 101 001 dddddd

COM/COMB

b 000 010 010 dddddd

INC/INCB

b 000 101 011 dddddd

DEC/DECB

b 000 101 100 dddddd

NEG/NEGB

b 000 101 101 dddddd

ADC/ADCB

b 000 101 110 dddddd

SBC/SBCB

635

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Instrukce
b 000 101 111 dddddd

TST/TSTB

b 000 110 000 dddddd

ROR/RORB

b 000 110 001 dddddd

ROL/ROLB

b 000 110 010 dddddd

ASR/ASRB

b 000 110 011 dddddd

ASL/ASLB

b 000 110 100 dddddd

MARK/MPTS

b 000 110 101 dddddd

MPFI/MPFD

b 000 110 110 dddddd

MTPI/MTPD

b 000 110 111 dddddd

SXT/MFPS

0 000 000 1dd dddddd

BR

0 000 001 0dd dddddd

BNE

0 000 001 1dd dddddd

BEQ

0 000 010 0dd dddddd

BGE

0 000 010 1dd dddddd

BLT

0 000 011 0dd dddddd

BGT

0 000 011 1dd dddddd

BLE

1 000 000 0dd dddddd

BPL

1 000 000 1dd dddddd

BMI

1 000 001 0dd dddddd

BHI

1 000 001 1dd dddddd

BLOS

1 000 010 0dd dddddd

BVC

1 000 010 1dd dddddd

BVS

1 000 011 0dd dddddd

BCC≡BHIS

1 000 011 1dd dddddd

BVS≡BLO

79.5.3.1.4. Rozšířená sada instrukcí EIS
Rozšířená sada instrukcí používá operační kódy začínající 0 111. Rozšířená sada obsahuje instrukce: MUL, DIV,
ASH, ASHC, XOR

79.5.3.1.5. Přehled instrukcí podle operačního kódu
Tabulka 79-12. Operační kódy instrukcí PDP-11

636

0 000 000 000 000 000

HALT

0 000 000 011 dddddd

SWAB

0 000 101 000 dddddd

CLR

0 000 101 001 dddddd

COM

0 000 101 010 dddddd

INC

0 000 101 011 dddddd

DEC

0 000 101 100 dddddd

NEG

Kapitola 79. Výrobci počítačů

0 000 101 111 dddddd

TST

0 000 110 000 dddddd

ROR

0 000 110 001 dddddd

ROL

0 000 110 010 dddddd

ASR

0 000 110 011 dddddd

ASL

0 001 ssssss dddddd

MOV

0 010 ssssss dddddd

CMP

0 011 ssssss dddddd

BIT

0 100 ssssss dddddd

BIC

0 101 ssssss dddddd

BIS

0 110 ssssss dddddd

ADD

0 111 000 rrr ssssss

MUL

0 111 001 rrr ssssss

DIV

0 111 010 rrr ssssss

ASH

0 111 011 rrr ssssss

ASHC

0 111 100 rrr dddddd

XOR

1 000 101 000 dddddd

CLRB

1 000 101 001 dddddd

COMB

1 000 101 010 dddddd

INCB

1 000 101 011 dddddd

DECB

1 000 101 100 dddddd

NEGB

1 000 101 111 dddddd

TSTB

1 000 110 000 dddddd

RORB

1 000 110 001 dddddd

ROLB

1 000 110 010 dddddd

ASRB

1 000 110 011 dddddd

ASLB

1 001 ssssss dddddd

MOVB

1 010 ssssss dddddd

CMPB

1 011 ssssss dddddd

BITB

1 100 ssssss dddddd

BICB

1 101 ssssss dddddd

BISB

1 110 ssssss dddddd

SUB

79.5.3.1.6. Abecední seznam instrukcí

ADD
Jméno
ADD — Hodnota zdrojového operandu je přičtěna k cílovému operandu

637

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
ADD src, dst

N

Z

V

C

*

*

*

*

Popis
ADD

0 110 ssssss dddddd

Ukázky

Odkazy
Podobné instrukce: SUB.

ASH
Jméno
ASH — Aritmetický posun doprava nebo doleva o více pozic

Přehled
ASH src, R

Obsah registru je posunut o počet bitů určený zdrojovým operandem. Ze zdrojového operandu se bere jen
spodních 6 bitů a považuje se za čísla od -32 do +31. Záporná čísla způsobují posuv doprava, kladná doleva.
N

Z

V

C

*

*

0

*

Popis

638

Kapitola 79. Výrobci počítačů

ASH

0 111 010 rrr ssssss

Ukázky
ASH R3, R0

; Obsah R0 je posunut o R3 míst.

Odkazy
Podobné instrukce: ASHC, ASL, ASR.

ASHC
Jméno
ASHC — Aritmetický posun 32 bitového čísla doprava nebo doleva o více pozic

Přehled
ASHC src, R

Obsah registru Rn a Rn+1 je posunut o počet bitů určený zdrojovým operandem. Ze zdrojového operandu se bere
jen spodních 6 bitů a považuje se za čísla od -32 do +31. Záporná čísla způsobují posuv doprava, kladná doleva.
N

Z

V

C

*

*

0

*

Popis
ASHC

0 111 011 rrr ssssss

Odkazy
Podobné instrukce: ASH, ASL, ASR.

639

Kapitola 79. Výrobci počítačů

ASL
Jméno
ASL, ASLB — Aritmetický posun doleva

Přehled
ASL dst
ASLB dst

Všechny bity cílového operandu jsou posunuty o jedno místo doleva. Nejnižší bit je naplněn nulou a obsah
nejvyššího bitu se přenáší do C.
N

Z

V

C

*

*

*

*

Popis
ASL

0 000 110 011 dddddd

ASLB

1 000 110 011 dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: ASR, ASRB, ROL, ROLB.

ASR
Jméno
ASR, ASRB — Aritmetický posun doprava

Přehled
ASR dst
ASRB dst

640

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Všechny bity cílového operandu jsou posunuty o jedno místo doprava. Obsah nejnižšího bitu je přenesen do C.
Obsah znaménkového bitu (nejvyššího) se nemění.
N

Z

V

C

*

*

*

*

Popis
ASR

0 000 110 010 dddddd

ASRB

1 000 110 010 dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: ASL, ASLB, ROR, RORB, SWAB.

BIC
Jméno
BIC, BICB — Nulování bitů v operandu

Přehled
BIC src, dst
BICB src, dst

V cílovém operandu jsou vynulovány bity, které jsou nastaveny v operandu zdrojovém. Zdrojový operand slouží
jako bitová maska.

Popis
BIC

0 100 ssssss dddddd

BICB

1 100 ssssss dddddd

641

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: BIT, BITB, BIS, BISB.

BIS
Jméno
BIS, BISB — Nastavování bitů v operandu

Přehled
BIS src, dst
BISB src, dst

V cílovém operandu jsou nastaveny bity, které jsou nastaveny v operandu zdrojovém. Zdrojový operand slouží
jako bitová maska.

Popis
BIS

0 101 ssssss dddddd

BICB

1 101 ssssss dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: BIC, BICB, BIT, BITB.

BIT
Jméno
BIT, BITB — Testování bitů v operandu

Přehled
BIT src, dst

642

Kapitola 79. Výrobci počítačů
BITB src, dst

Zdrojový a cílový operand jsou testovány logickým součinem (AND). Na základě výsledku jsou nastaveny
podmínkové bity.
N

Z

V

C

*

*

0

-

Popis
BIT

0 011 sssssss dddddd

BITB

1 011 sssssss dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: BIC, BICB, BIS, BISB, CMP, CMPB, TST, TSTB.

CLR
Jméno
CLR, CLRB — Clear Operand

Přehled
CLR dst
CLRB dst

Všechny bity operandu jsou nastaveny na "0".

Popis
CLR

0 000 101 000 dddddd

CLRB

1 000 101 000 dddddd

643

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: BIC, BICB

CMP
Jméno
CMP, CMPB — Zdrojový a cílový operand jsou porovnány a podle výsledku jsou nastaveny příznaky N, Z, V a
C

Přehled
CMP src, dst
CMPB src, dst

Je spočten rozdíl src-dst a podle vísledku jsou nastaveny podmínkové bity.
N

Z

V

C

*

*

*

*

Popis
CMP

0 010 ssssss dddddd

CMPB

1 010 ssssss dddddd

Ukázky

Odkazy
Podobné instrukce: SUB, BIT, BITB, TST, TSTB.

644

Kapitola 79. Výrobci počítačů

COM
Jméno
COM, COMB — Logický doplněk (Complement)

Přehled
COM dst
COMB dst

Všechny bity operandu jsou nahrazeny bity s opačnou hodnotou. Logická operace NOT.

Popis
COM

0 000 101 001 dddddd

COMB

1 000 101 001 dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: CLR, CLRB, COM, COMB.

DEC
Jméno
DEC, DECB — Zmenšení cílového operandu o 1

Přehled
DEC dst
DECB dst

Popis
DEC

0 000 101 011 dddddd

645

Kapitola 79. Výrobci počítačů

DECB

1 000 101 011 dddddd

Ukázky

Odkazy
Podobné instrukce: INC, INCB.

DIV
Jméno
DIV — Dělení 32 bitového čísla 16-ti bitovým

Přehled
DIV src, R

32 bitové čísl v Rn a Rn+1 je děleno zdrojovým operandem. Výsledek je uložen v Rn a zbytek po dělení v Rn+1.
N

Z

V

C

*

*

0

*

Popis
DIV

0 111 001 rrr ssssss

Ukázky
MOV #20001,R1
STX R0
DIV #2,R0

646

; Define low order 16 bits
; Rozšiř znaménko do dalších 16-ti bitů
; Dělení 16-bitů 2 do R0,R1

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: MUL.

HALT
Jméno
HALT — Zastavit počítač

Přehled
HALT

Instrukce zastaví počítač.

Popis
HALT

0 000 000 000 000 000

Odkazy
pdp11.isa.wait;

INC
Jméno
INC, INCB — Zvětšení cílového operandu o 1

Přehled
INC dst
INCB dst

647

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
INC

0 000 101 010 dddddd

INCB

1 000 101 010 dddddd

Ukázky

Odkazy
Podobné instrukce: DEC, DECB.

MOV
Jméno
MOV, MOVB — Cílový operand bude přepsán zdrojovým operandem

Přehled
MOV src, dst
MOVB src, dst

U instrukce MOVB, je-li cílový operand registr, dochází k rozšíření znaménkového bitu. Tzv. Sign Extension.
N

Z

V

C

*

*

0

-

Popis

648

MOV

0 001 ssssss dddddd

MOVB

1 001 ssssss dddddd

Kapitola 79. Výrobci počítačů

MUL
Jméno
MUL — 16-ti bitové násobení s 32-dvou bitovým nebo 16-ti bitovým výsledkem

Přehled
MUL src, R

Pokud je číslo registru sudé, ukládá se 32 bitový výsledek do registru Rn a Rn+1. Pokud je číslo registru liché,
ukládá se do něj jen spodních 16 bitů výsledku.
N

Z

V

C

*

*

0

*

Popis
MUL

0 111 000 rrr ssssss

Ukázky
CLC
MOV #400,R1
MUL #10,R1
BCS ERROR

; Clear carry condition code
; 16-bit product (R is odd), R0 untouched
; Result to low or to big for 16 bits.

Odkazy
Podobné instrukce: DIV.

NEG
Jméno
NEG, NEGB — Dvojkový doplněk (Negate)

649

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
NEG dst
NEGB dst

Operand bude nahrazen negativní hodnotou. T.j. 2 je nahrazeno -2, . . . . Aritmetická operace -.

Popis
NEG

0 000 101 100 dddddd

NEGB

1 000 101 100 dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: CLR, CLRB, COM, COMB.

ROL
Jméno
ROL, ROLB — Rotace doleva přes C

Přehled
ROL dst
ROLB dst

Všechny bity cílového operandu jsou posunuty o jedno místo doleva. Na nejnižší misto se posune C a tento je
nahrazen obsahem původně nejvyššího (nejlevějšího) bitu operandu.
N

Z

V

C

*

*

*

*

Popis

650

ROL

0 000 110 001 dddddd

ROLB

1 000 110 001 dddddd

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: ASL, ASLB, ROR, RORB, SWAB.

ROR
Jméno
ROR, RORB — Rotace doprava přes C

Přehled
ROR dst
RORB dst

Všechny bity cílového operandu jsou posunuty o jedno místo doprava. Na nejvyšší misto se posune obsah C a
tento je nahrazen obsahem původně nějnižšího (nejpravějšího) bitu operandu.
N

Z

V

C

*

*

*

*

Popis
ROR

0 000 110 000 dddddd

RORB

1 000 110 000 dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: ASR, ASRB, ROL, ROLB, SWAB.

SUB
Jméno
SUB — Hodnota zdrojového operandu je odečtena od operandu cílového

651

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
SUB src, dst

N

Z

V

C

*

*

*

*

Popis
SUB

1 110 ssssss dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: ADD, CMP, CMPB.

SWAB
Jméno
SWAB — V cílovém operandu je vyměněn obsah spodního a horního bajtu

Přehled
SWAB dst

N

Z

V

C

*

*

0

0

Popis
SWAB

0 000 000 011 dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: ASL, ASLB, ASR, ASRB, ROL, ROLB, ROR, RORB.

652

Kapitola 79. Výrobci počítačů

TST
Jméno
TST, TSTB — Na základě cílového operandu jsou nastaveny příznaky N a Z

Přehled
TST dst
TSTB dst

Operand je přečten a podle jeho hodnty jsou nastaveny příznak N a Z.

Popis
TST

0 000 101 111 dddddd

TSTB

1 000 101 111 dddddd

Odkazy
Podobné instrukce: BIT, BITB, CMP, CMPB.

XOR
Jméno
XOR — Logický exkluzivní součet

Přehled
XOR R, dst

N

Z

V

C

*

*

0

-

653

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
XOR

0 111 100 rrr dddddd

Ukázky
XOR R0, R2

; R0 xor R2 −→ R2

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME: pdp11.isa.*;.

79.6. Elliott Bros (London) Ltd.
Odkazy:
•
•
•

Počítače:
Elliott 15221

•

•
•

* Informace z: Our Computer Heritage, Pilot Study22

Tabulka 79-13. Počítače Elliot a data spuštění
počítač

datum spuštění
Elliot 150 series

Elliot 152

1950

Elliot Nicholas

1952

Elliot 153

1954

Elliot/GCHQ OEDIPUS (311)

1954
Elliot 400 series

Elliot/NRDC 401

1953

Elliot 402

1955

Elliot 403 (WREDAC)

1956

Elliot 405

1956

654

Kapitola 79. Výrobci počítačů
počítač

datum spuštění
Elliot 800 series

Elliot 802

1958

Elliot 803

1959

Elliot ARCH 1000, etc.

1962
Elliot 500 series

Elliot 503

1963

Elliot 502

1964
Elliot 900 series

Elliot 900 series

1963
Elliot 4100 series

Elliot 4100 series

1966

79.6.1. Rodina počítačů Elliott 15x
The Admiralty’s Medium Range System 5 (MRS5).
Tyto počítače byly sestavované pro Britskou admiralitu. Jejich původní úrčení byla střelba řízená radarem. K
počítači nikdy nebylo připojeno dělo.
Vlastnosti počítače Elliott 152:
• Přenos dat uvnitř počítače: sériový
• ALU: rychlá násobička
• 40-ti bitový akumulátor
• Šířka datového slova 16 bitů
• Šířka instrukčního slova 20 bitů
• ALU založeno na subminiaturních pentodách
• Pamět: 64 slov (CRT - elektrostatická RAM)
• Pamět’ adresovaná jako dvě nezávislé banky, každá 32 slov.
• Main memory: 1024 slov 32 bitů každé. Pamět’ založena na 64 long delay lines
•

Instrukční slovo, 20 bitů široké, sestávalo ze dvou částí. 6-ti bitového instrukčního kódu ???

79.6.2. Elliott 40x
Počítač vnitřním sériovým přenosem. Délka slova 34 bitů, využitých bylo jen 32 které byly přístupny programátorovi.
Instrukční slovo dlouhé 32 bitů sestávalo z řady polí.

79.6.3. Elliott 800 series
Rodina tranzistorových počítačů menší až střední velikosti, vnitřní přenosy dat a zpracování sériové. Tato rodina
byla projektována jako univerzální počítače a také pro online řízení procesů. Rodina sestávala s těchot typů:
801
Prototyp postavený v továrně. Byl postaven jen jeden prototyp okolo roku 1957.

655

Kapitola 79. Výrobci počítačů
802
Produkční varianta 801. Byl poprvé expedován v listopadu 1958. 33-bitový se sériobou aritmetikou.
Používal pamět’ z feritových jader. Převážně tranzistorový ale používal elektronky v obvodech feritové
paměti a některých částech logiky. V letech 1958 až 1961 bylo postaveno a expedováno sedum počítaču
Elliott 802.
803A
Plně tranzistorová verze 802. Délka slova byla zvětšena na 39 bitů. Poprvé uveden do provozu v roce
1959, první dodávky zákazníkům někdy v roce 1960. Používal stejnou sériovou architekturu jako 802.
Větší délka slova způsobovala díky sériové architektuře nišší rychlost než měl model 802.
803B
Vylepšená verze 803A. Poprvé spuštěn v roce 1960. V počítači bylo více paralelních cest a měl hardwarovou FPU. Prodejní cena v roce 1960 byla £29,000. Počítač byl jednoduchý a kompletně tranzistorový. Příkon byl pouze 3.6KW. Počítačů 803A a 803B bylo dohromady vyrobeno 211 kusů.
804
Návrh nikdy neopustil projekční kancelář.
805
Návrh nikdy neopustil projekční kancelář.
Vlastnosti:
•

Délka slova 33-39 bitů

•

Dvě instrukce v jednom slově

•

Schopný adresovat 8K slov.

•

Instrukční slovo modelu 802 má délku 33 bitů a obsahuje dvě 16-ti bitové instrukce. Mezi těmito instrukcemi
se nachází bit B-line. Celé instrukční slovo sestává z několika polí.
Obrázek 79-10. Instrukční slovo počítače Elliott 802
+---------+------------------+---+---------+------------------+
| Op.code | addr. or literal | B | Op.Code | addr. or literal |
+---------+------------------+---+---------+------------------+
6 bitů
10 bitů
1bit 6 bitů
10 bitů

Operační kódy jsou rozděleny do 8 skupin po 8 kódech.
Instrukční slovo modelu 803 má délku 39 bitů a obsahuje dvě 19-ti bitové instrukce. Vypadá obdobně jako
instrukční slovo modelu 802 s tím rozdílem, že adresní pole byla rozšířena z 10 bitů na 13 bitů.

79.6.4. Elliott 500
Model 503 je následník modelu 803. 39-ti bitové slovo.
Model 502 je následník modelu 402. 20-ti bitové slovo. Navrhovaný pro letectvo.

656

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.6.5. Elliott 900 series
18-ti bitová architekrura. Některé modely jsou zkráceny na 13 a 12 bitů.
Tabulka 79-14.

901

18-bit

920A

18-bit

18-bit 8192-word store

920B

18-bit

18-bit 8192-word store

903

18-bit

ARCH 9000

18-bit

920M

18-bit

920C

18-bit

905

18-bit

ARCH 9050

18-bit

920ATC

18-bit

MC1800

18-bit

ARCH 102

13-bit

902

12-bit

102C

12-bit

ARCH 105

12-bit

Tabulka 79-15. Registry
Registr

šířka

Obsah

J

16

adresový register

M

18

memory buffer

I

4

function

A

18

accumulator

Q

18

pomocný registr

79.6.6. Elliott 4100
Architektura 24/48 bitů

79.7. English Electric Ltd.
79.7.1. KDF9
Vlasntosti:

657

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•

Hlavní pamět’: 32768 slov každé 48 bitů dlouhé.
16 counter/index registrů, Q0 always zero

•
•

79.8. Ferranti
Tabulka 79-16.
model

rok

word

instr.

Mark I

1951

Mark Star

1953

Mercury

1957

40

20

Pegasus

1956

39

19

Perseus

1959

Sirius

1961

Orion 1

1963

Orion 2

1963

Atlas 1 & 2

1962

Apollo

1961

20

20

Poseidon

1962?

Argus

1963?

Air Traffic Control
RT data processing
of Royal Navy

Hermes

RT data processing
of Royal Navy

F1600

binary compatible
with Hermes

FM1600

binary compatible
with Hermes

79.8.1. Ferranti Mercury
Vlastnosti:
• high speed — 1MHz clock cyle
• hardware floating point arithmetic, add 180textmus, multiply 300textmus, division 3.5ms
• exceptionally large storage capacity
• Computational Store: 1k 40bit words, magnetic cores
• Main Store: 4k 40bit words, magnetic drum, 4-8 drums
• word length: 40 bits, 1 parity bit per 10bits.
• Instruction length: 20 bits (10 bit instruction, 10 bit address)

658

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.8.2. Ferranti Pegasus
Vlastnosti:
• Word size: 39 bit.
• Instruction size: 19 bit
Obrázek 79-11. Ferranti Pegasus Instruction Fields
7 bits
3 bits
6 bits
3 bits
+------------+-----+----------+-----+
|
N
| X |
F
| M |
+------------+-----+----------+-----+
addr or lit
acc
op-code
index

Tabulka 79-17. Ferranti Pagasus Memory Map
addr
0-7

description
0-7

8-14

Accumulators X0-X7, X0
always zero
nepoužito, 0

15

15

ruční přepínače (20 bits)

16

16

i/o 5bitů, checked

17

17

i/o 5bitů, unchecked

18-31

nepoužité, 0

32

32

konstanta -1.0

33

33

konstanta 1/2

34

34

konstanta 2-10

35

35

konstanta 2-13

36-63
64-111

nepoužito, 0
0.0 - 5.7

112-127

48 words program/data jako 6
bloků po 8 slovech
nepoužito, 0

79.8.3. Ferranti Perseus
Vlastnosti:
• Instrukce 24 bitů
• Slovo 72 bitů obsahuje 3 instrukce
Obrázek 79-12. Ferranti Perseus Instruction Fields
1bit
6 bitů
5 bitů
3 bity
6 bitů
3 bity
+---+------------+----------+------+------------+------+
|
|
B
|
P
| S
|
F
| M
|
+---+------------+----------+------+------------+------+
stop \_____________________/ \____/
/go
N - první adresa
R L

659

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.8.4. Ferranti Sirius
Vlastnosti:
• Word: 40 bits, 10 BCD číslic
•
•
•

Obrázek 79-13. Instrukční slovo
___Adresa________
/
\
+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
| D0 | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 | D8 | D9 |
+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+
\___________________________/ \_______/
Literál (6 číslic)
F
A
B

79.8.5. Ferranti Orion 1 a 2
Odkazy:
• Malcolm Bigg23
•

This was the first design of a system which used ballot box logic based on magnetic principles in the form of
circuit packages called „neurons“ proposed by Gordon Scarrott then Ferranti’s Chief Engineer.
Vlastnosti:
• Word length 48 bits
•

Protože se vývoj logických prvků pro Orion 1 opožd’oval, postavila firma Orion 2 který měl stejnou architekturu
a strukturu, jen byl postaven na dostupné technologii DTL.
Obrázek 79-14. Farranti Orion Instruction Format
S
F
TX
X
R
Z
TY
Y
+---+---------+---+-----------------+-------+--------+---+-----------------+
|
|
7
|
|
|
2
|
|
|
|
| 1 |-----+---| 1 |
15
|---+---+
6
| 1 |
15
|
|
| 4 | 3 |
|
| 1 | 1 |
|
|
|
+---+-----+---+---+-----------------+---+---+--------+---+-----------------+
G
P
RX RY
D0 D1-D4 D5-D6 D8
D9-D23
D24 D24 D26-D31 D32
D33-D47

79.8.6. Ferranti Atlas 1 a 2
Celkem bylo postave 3 ks počítačů Atlas 1 a 3 ks počítačů Atlas 2.
Vlastnosti:
•

660

FPU 48bits word

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•

128 index registers, most of them 24 bits wide.

•

Atlas 1 minimum main memory: 114,688 words (48 bits wide)

•

Atlas 1 core memory: 16,384 words (48bit)

Obrázek 79-15. Farranti Atlas Instruction Format
F
Ba
Bm
S
+------------+---------+---------+--------------------------+
|
10
|
7
|
7
|
24
|
+------------+---------+---------+--------------------------+
Function
Index R1 Index R2
Address

Počítač má 128 indexových registrů. Tyto jsou 24 bitové. Výjimku tvoří registry B120 až B127 jenž jsou
speciální a mají šířku 48 bitů.
Tabulka 79-18. Ferranti Atlas Index Registers

B0

konstanta 0

B120
B121
B122
B123
B124
B125
B126
B127

lokální čas

79.8.7. Ferranti Apollo
Vlastnosti:
•

Word: 20 bits

Instrukce jsou dlouhé 20 bitů a sestávají ze tří polí. Operačního kódu v délce 6 bitů, modifikátoru v délce 2 bity
a 12 bitů dlouhé adresy. Přímo bylo možno adresovat 4096 slov paměti z feritových jader.

79.8.8. Ferranti Poseidon
Počítač byl vytvářen pro Royal Navy.
Vlastnosti:
•

Instrukce 24 bitů dlouhé

•

661

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•

79.9. GRI Computer Corporation
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Založil Saul Dinman poté co opustil DEC.
• Firma vyráběla počítače GRI 909, GRI 99 a GRI 919.
•

79.10. Honeywell
Odkazy:
• Honeywell24
•
•

79.10.1. Honeywell Series 16
Odkazy:
• Honeywell 31625
• Honeywell Series 1626
• SimX16 -- Honeywell DDP-516 Minicomputer Simulation27
•
•
•

79.11. IBM (International Business Machiness
Corporation)
*

Odkazy:
• History of IBM28 na Wikipedii
•
•
•

Tabulka 79-19. Počítače IBM

662

Kapitola 79. Výrobci počítačů
rok

model

1934

IBM 801

1935

IBM 805

1944

ASCC

elektronky

1946

IBM 603

elektronky

1946

IBM SSEC

elektronky

1952, 1953-04-07

IBM 701 (Defense
Calculator)

elektronky

36/18 bit

1953

IBM 702

elektronky

36/18 bit, komerční

1953

IBM 650

1954

NORC (Naval
Ordnance Research
Computer)

1954

IBM 704

elektronky

36bit, vědecký

1954

IBM 705

elektronky

36bit, komerční

1958

IBM 709

elektronky

36bit, vědecký

1958

SAGE
(Semi-Automatic
Ground Environment)

elektronky

1959

IBM 1401

1959

IBM 1403

1959

IBM 7090

vědecký

1960

IBM 7070

dekadický

1961

IBM 7030 Stretch

superpočítač

1961

IBM 7074

dekadický

1961

IBM 7080

komerční

<=1962

IBM 1620

dekadický

1962

IBM 7010

high end verze IBM
1410

1962

IBM 7072

dekadický

1962

IBM 7094

vědecký

1963

IBM 7040

vědecký

1963

IBM 7044

vědecký

1964

IBM 7094 II

vědecký

1964-03-07

System/360

1965

guidance computer for
Gemini

1966

System/4Pi

1970

System/370

1975

IBM 5100 Portable
computer

1988

AS/400

1990

System/390
IBM 7090

technologie

tranzistory

poznámka

36bit

663

Kapitola 79. Výrobci počítačů
rok

model

technologie

poznámka

IBM 7094

tranzistory

36bit

IBM 700/7000 series
System/3
System/38
IBM Series/1
PowerPC
RS/6000
zSeries
Cell processor

79.11.1. AN/FSQ-7 (IBM)
Odkazy:
29
• AN/FSQ-7 na Wikipedii
• AN/FSQ-7 "Whirlwind II" Intercept Computer30
•
•

Fakta:
• Šířka slova je 32 bitů. Do paměti se ukládá 33, poslední bit je paritní.
• Jedno 32 bitové slovo sestává ze dvou 16-ti bitových půlslov.
• Používá 17-ti bitovou adresu, (AN/FSQ-8 16-ti bitovou)
•
•
•
•
•

Obrázek 79-16. Instrukční slovo AN/FSQ-7
|
|
|
|<---------------------- LEFT HALF-WORD ----------------------->|<---------------------- RIGHT HALF-WORD ---------------------->|
|
|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|LS |L1 |L2 |L3 |L4 |L5 |L6 |L7 |L8 |L9 |L10|L11|L12|L13|L14|L15|RS |R1 |R2 |R3 |R4 |R5 |R6 |R7 |R8 |R9 |R10|R11|R12|R13|R14|R15|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
|
|
|
CLASS
|
|
|
|
|<--INDEX-->|<--CLASS-->|<--VARIATION-->|
|<-------------------------- ADDRESS -------------------------->|
|
| INDICATOR |
|
|
|
|
|
|
|
|
|<----- AUXILIARY ----->|
|
| ↑ |
|
|
|
|
+---- FIRST BIT OF ADDRESS

664

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Obrázek 79-17. Instrukční slovo AN/FSQ-7

.

LEFT HALF-WORD

RIGHT HALF-WORD

LS

L15 RS

R15

ADDRESS

Instrukce
LS L1

L3 L4

L6 L7

L10 L11

L15 RS

R15

FIRST BIT OF ADDRESS
INDEX INDICATOR
CLASS
CLASS VARIATION
Tabulka 79-20. Sumary of AN/FSQ-8 instructions
Instruction Name

Mnemo. Octal Exec. Time Indexable Cause
Name
Code
Overflow

Reset Index Register from Right
Accumulator

XAC

764

6µs

No

No

Store Address

STA

340

18µs

Yes

No

Add Index Register

ADX

770

6µs

No

No

Clear and Add Magnitudes

CAM

160

12µs

Yes

No

Difference Magnitudes

DIM

164

12µs

Yes

No

Add B Registers

ADB

114

12µs

No

Yes

Multiply

MUL

250

17±0.5µs

Yes

No

Twin and Multiply

TMU

254

17±0.5µs

Yes

No

Divide

DVD

260

51.5±0.5µs

Yes

No

Twin and Divide

TDV

264

51.5±0.5µs

Yes

No

Shift Left and Round

SLR

024

Variable

No

Yes

Dual Shift Left

DSL

400

Variable

No

No

Dual Shift Right

DSR

404

Variable

No

No

Left Element Shift Right

LSR

440

Variable

No

No

Right Element Shift Right

RSR

444

Variable

No

No

Accumulators Shift Left

ASL

420

Variable

No

No

Accumulators Shift Right

ASR

424

Variable

No

No

Dual Cycle Left

DCL

460

Variable

No

No

Full Cycle Left

FCL

470

Variable

No

No

Extract

ETR

004

12µs

Yes

No

000

µs

Inspirován architekturou Whirlwind II
Součást SAGE
MIT and IBM developed the IBM AN/FSQ-7 computer to run the SAGE centers.

79.11.2. IBM 701
*

665

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Obrázek 79-18. Formát dat a instrukcí IBM 701

FULL WORD S
0 1

35

HALF WORD S

LEFT

0 1

S

RIGHT

17 18 19

.
INSTRUCTION HALF WORD S OPCODE
0 1

5 6

ADDRESS
17

Tabulka 79-21. Instrukce IBM 701

666

OCT

DEC

instrukce

00

00

STOP

01

01

TR

02

02

TR OV

03

03

TR +

04

04

TR 0

05

05

SUB

06

06

R SUB

07

07

SUB ABS

10

08

NO OP

11

09

ADD

12

10

R ADD

13

11

ADD ABS

14

12

STORE

15

13

STORE A

16

14

STORE MQ

17

15

LOAD MQ

20

16

MPY

21

17

MPY R

22

18

DIV

23

19

ROUND

24

20

L LEFT

25

21

L RIGHT

26

22

ACC LT

27

23

ACC RT

30

24

READ

31

25

READ B

32

26

WRITE

33

27

WR EOF

34

28

REWIND

35

29

SET DR

36

30

SENSE

37

31

COPY

35

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.11.3. IBM 704
*

Obrázek 79-19. Formát dat a instrukcí IBM 704

Decrement

TYPE A INSTRUCTION Prefix
S

Tag

2 3

17 18

Operation

TYPE B INSTRUCTION

Not Used

S

11 12

Tag

17 18

INTEGER NUMBER S

Address

20 21

35

Address

20 21

35

Magnitude

S 1

35

FLOAT POINT NUMBER S Characteristic
S 1

Fraction
8 9

35

79.11.4. IBM 1130
*

Fakta:
•

Kapacita paměti 4, 8, 16 nebo 32K 16-ti bitových slov.

•
•
•

Obrázek 79-20. Formát dat a instrukcí IBM 1130

Single Precision Data Word Format S
0 1

15

Double Precision Data Word Format S
0 1

15 0

OP

Short Instruction Format

F T

0

4 5 6

OP

Long Instruction Format

Displacement
7 8

15

F T IA Modifier Bits

0

4 5 6

15

7 8 9

15 0

Address
15

79.11.5. IBM 1620
Jedná se o velmi starou konstrukci. Počítač pracuje s dekadickými číslicemi. Každá číslice je uložena v šestici
bitů. Možné kombinace jsou pevně dány. Poslední čtyři bity, označené 8,4,2,1 kódují jednu dekadickou číslici.
Bit F má zvláštní význam a označuje poslední číslici v řadě, záporné číslo, případně má jiný zvláštní význam. Bit
C je Check, tedy kontrolní bit. V dnešních termínech je to paritní bit.
Jsou přípustné jenom takové kombinace bitů, které reprezentují číslice 0 až 9. V tabulce jsou uvedeny i další
kombinace, které mají specální význam.
Pamět’ počítače je adresována po jednotlivých dekadických číslicích, tedy po šesticích bitů. Její velikost je
rovněž dekadická a má velikost od 20,000 do 60,000 číslic.
Tabulka 79-22. Kombinace bitů v pamětové buňce IBM 1620
C

F

8

4

2

1

667

Kapitola 79. Výrobci počítačů
C
0

F

8

4

2

✗
✗

1
✗

2
3

1

✗

✗

✗

✗

4
5

✗

✗

6

✗

✗

✗

✗

✗

7

✗
✗

✗

8
9

✗

✗

✗

Record Mark

✗

✗

Group Mark

✗

✗

✗

Numerical Blank

✗

✗

✗

✗
✗

✗

Obrázek 79-21. Struktura pamět’ové buňky IBM 1620
+---+---+---+---+---+---+
| C | F | 8 | 4 | 2 | 1 |
+---+---+---+---+---+---+

79.11.5.1. Instrukční sada
Instrukční slovo sestává z 12 dekadických číslic.
Obrázek 79-22. Formát instrukčního slova
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|O0 |O1 |P2 |P3 |P4 |P5 |P6 |Q7 |Q8 |Q9 |Q10|Q11|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| OP
|
P
|
Q
|
|<----->|<---- ADDRESS ---->|<---- ADDRESS----->|
| CODE |
|
|

79.11.6. IBM 1400 serie
*

Odkazy:
• IBM 1400 series31 na Wikipedii
• IBM 141032 na Wikipedii
•
•
•

Rodina počítačů s dekadickou aritmetikou a proměnlivou délkou slova. Počítače byly vyráběné z tranzistorů.
Jedná se o druhou generaci počítačů.
Prvním modelem v této rodině byl IBM 1401. Další počítače jsom s ním tu více tu méně kompatibilní.

668

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Tabulka 79-23. IBM 1400 series
rok

model

poznámka

1959-10-05

IBM 1401

výroba ukončena 1971-02-08

1960-09-12

IBM 1410

mnohem rychlejší než 1401,
více paměti, registrů, ... měl
přepínač kompatibility s 1401

1962

IBM 1420

bankovnictví

1962

IBM 1440

levná alternativa k 1401, není
plně kompatibilní

1962

IBM 7010

mainframe verze 1410, rychlejší

1963

IBM 1240

bankovní systém

1963

IBM 1460

1968

IBM 1450

databázový systém pro malé
banky

Obrázek 79-23. Slovo IBM 1401

Byte C B A 8 4 2 1 M
0

1

2

3

4

5

6

7

Programovací jazyky a prostředí pro rodinu 1400 obashuje Symbolic Programming System (SPS, assembler),
Autocoder (assembler), COBOL, FORTRAN, Report Program Generator (RPG) a FARGO.

79.11.7. IBM 7070
*

Odkazy:
• IBM 707033 na Wikipedii
•
•
•

Tranzistorová náhrada za elektronkový IBM 650.
Tabulka 79-24.
rok

model
IBM 7070

1961-11

IBM 7074

1962-11

IBM 7072

79.11.8. IBM 4020
*

Odkazy:
•
•

669

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Vojenský počítač.
Fakta:
• Rychlost: do 400 000 instrukcí za sekundu
• Délka cyklu: 2.5µs
• Velikost slova: 48 bitů a dva paritní
• Velikost paměti: do 131 072 slov
•

Obrázek 79-24. Instrukční slovo IBM 4020

.

23 24

INSTRUCTION WORD

Op
S

R
6 7

P
8 9

79.12. LEO Computers Ltd.
Odkazy:
LEO Computers34

79.12.1. LEO I
Obrázek 79-25. LEO I Instruction Format
+-------+---+------------+---+
|
5
| 1 |
10
| 1 |
+-------+---+------------+---+
Action Sp
Address
suffix

79.12.2. LEO III
Obrázek 79-26. LEO III Instruction Format
+-------+---+----+---------------+
|
5
| 1 | 2 |
13
|
+-------+---+----+---------------+
Action
d
m
Address

670

29 30

ADDRESS MODIFIER

Basic Instruction

•

BASIC ADDRESS

INSTRUCTION MODIFIERS
6 7

S

M
11 12

T
14 15 16

A

DI I
23 24 25 26

Adr

Ix
29 30

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.13. Norsk Data
*

Odkazy:
35
• Norsk Data na Citizendii
• NORD-1 na Citizendii36
•
•

Modely počítačů
•

NORD-1 — první minipočítač vytvořený ve firmě. Počítač má 16-ti bitovou architekturu a první kus byl
vyroběn v roce 1967.

•

NORD-10

•

NORD-100 — 16-ti bitový univerzální jednodeskový počítač (single board computer). Schopný adresovat
64K slov (128KB), s MMU 16M slov (32MB) operační paměti. Je kompletně softwarově kompatibilní s
NORD-10/S.

•

ND-500 — 32 bitový systém

•
•
•

79.13.1. NORD-10
*

Obrázek 79-27. NORD-10

Word format

16-bit NORD-10 memory word
15

0

Even Address

Byte Format

Odd Address

15

8 7

Standard Floating Point Format +/47

15

Mantisa

Exponent
32 31

46

Op.Code

Instruction Word

0

11

X

I

B

10

9

8

Displacement
7

0

79.13.2. NORD-100
*

Procesor obsahuje 16 sad registrů, každá sada pro jednu ze 16-ti úrovní programů. Sada obsahuje 8 univerzálních registrů a 8 registrů jen pro vnitřní použití mikroprogramem. Celkem tedy obsahuje procesor 256 registrů.

671

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Pracovní registry NORD-100
Status register
obsahuje 8 indikátorů (příznaků)
A register
Hlavní pracovní registr.
D register
Dozšiřující pracovní registr.

T
Dočasný registr.
L
Link registr obsahující návratovou adresu podprogramu.
X
Index registr.
B
Bázový registr.
P
Čítač programu. Ukazatel na aktuálně prováděnou instrukci.

79.14. Nuclear Data, Inc.
* Attributy: id="Nuclear_Data"

Odkazy:
• Dokumenty o počítačích firmy Nuclear Date, Inc.37 na BitSavers.org
•

Firma Nuclear Data, Inc. začala vyvýjet speciální počítače v roce 1957.

79.14.1. ND812
Odkazy:
• PDP-8
• Bunker Ramo BR2412
•

*

ALU obsahuje 4 dvanáctibitové registry (akumulátory): J, K, R, S

672

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Pamět’ová jednotka obsahuje 8-16K 12-ti bitový slov. Jako pamět’ové médium slouží feritová jádra. Počítač
je schopen přímo adresovat 16K slov paměti pomocí Two-Word instrukcí. Ve druhém slovu je spodních 12 bitů
adresy a v prvním slovu v poli MF jsou dva nejvyšší bity adresy. Takto je získána celá absolutní 14-ti bitová
adresa.
Počítač byl sestaven jako jednodeskový s pomocí TTL/DTL integrovaných obvodů.
Vyroben v lednu roku 1971.
Obrázek 79-28. Formáty instrukcí

Single-Word Format

Op.Code

D/I

0

3

±

Displacement

5

6

11

Instruction

Op.Code

Two-Word Format

4

2 3

0

6

IND

KJ

CF

7

8

9

MF
10

11

Absolute 12-bit Address
0

11

Op.Code

Literal Format
0

Group 1

Instruction
3 4

0010
0

Group 2

3

0011
0

3

Literal Value

5 6

11

K

J

Shift/Rotate

4

5

6

Shift Count

K

J

Ov

Cpl

Clr

4

5

6

7

8

7 8

11

0/1 ≥ / < ≠ 0
9

10

11

Tabulka 79-25. Single-Word instrukce
opcode

mnemo

00

Two-Word Instruction

04

Two-Word Instruction

10

Group 1

14

Group 2

20

SMJ

24

SMJ

30

DSZ

34

ISZ

40

SBJ

44

ADJ

50

LDJ

54

STJ

60

JMP

64

JPS

70
74

673

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Obrázek 79-29. Status Word

Flag

OV

0

1

JPS

INT

2

IONL IONA IONB IONH Current Exec

3 4

5

6

7

8

9

10

MF0 MF1 MF0 MF1
0

2

1

3

4

5

11

MF0 MF1
6

9

10

11

79.14.1.1. Adresní módy
*

79.14.1.1.1. Auto Index
V každém pamět’ovém poli jsou vyhrazeny dvě adresy (slova). Tyto mají vlastnost, že adresovány nepřímo
(indirect) instrukcí Single-Word, nejdříve zvětší (automaticky inkrementují) svůj obsah. Zakódování této operace se provádí nastavením bitů 6-11 (Displacement) na 0. Obsah bitu 5 (+/-) určuje které ze dvou autoinkrement
slov se použije. Tyto autoincrement adresy jsou 0000 a 7777.

79.14.1.2. Instrukce po skupinách
*

Tabulka 79-26.
Op- Mnemo
popis
Code
BIN

OCT

0000

00

Two-Word Instruction Format

0001

04

0010

10

0011

14

0100

20

0101

24

0110

30

DSZ

Dec(Mem[ea]); skip if =0

0111

34

ISZ

Inc(Mem[ea]); skip if =0

1000

40

Literal instruction format (ANDF, ANDL, ADDL, SUBL)
skip if [J|K]6=operand
SMJ/SMK

SBJ/SBK
1001

44
ADJ/ADK

674

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Op- Mnemo
popis
Code
BIN

OCT

1010

50

[J|K]−→Mem[ea]
LDJ/LDK

1011

54

Mem[ea]−→[J|K]
STJ/STK

1100

60

JMP

PC−→ea

1101

64

JPS

Mem[ea]−→PC; PC−→Mem[ea]+1

1110

70

XCT

execute out of order instruction Mem[ea]

1111

74

I/O

79.14.1.2.1. Memory Reference Instructions
*

Odkazy:
• strana 4•

Tabulka 79-27. Single-Word Memory Reference Instructions
MnemonicOp- popis
Code
ANDF

2000

SMJ

2400

DSZ

3000

ISZ

3400

SBJ

4000

ADJ

4400

LDJ

5000

STJ

5400

JMP

6000

JPS

6400

XCT

7000

Execute instruction n

I/O

7400

I/O instruction

Skip if J 6= memory

Obrázek 79-30. Single-Word Memory Reference Instruction Format

0100 - 1101

MRI
0

Displacement
3

4

5

6

11

0-Direct, 1-Indirect
0-Forward, 1-Backward

675

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Tabulka 79-28. Modifikace přístupu k paměti
operace

kód

Direct Forward

X0ZZ

Direct Backward

X1ZZ

Indirect Forward

X2ZZ

Indirect Backward

X3ZZ

79.14.1.2.2. Two-Word Memory Reference Instructions
*

Odkazy:
• ND821_MaintMan.pdf38 strana 4-182
•

Tabulka 79-29. Two-Word Memory Referenc Instructions
MnemonicOp- popis
Code

676

TWSMJ 0240

Skip if J 6= memory

TWSMK 0250

Skip if K 6= memory

TWDSZ 0300

Decrement memory and skip if =0

TWISZ 0340

Increment memory and skip if =0

TWSBJ 0400

Subtract memory from J

TWSBK 0410

Subtract memory from K

TWADJ 0440

Add memory to J

TWADK 0450

Add memory to K

TWLDJ 0500

Load memory into J

TWLDK 0510

Load memory into K

TWSTJ 0540

Store J to memory

TWSTK 0550

Store K in memory

TWJMP 0600

Jump unconditionally

Kapitola 79. Výrobci počítačů
MnemonicOp- popis
Code
TWJPS 0640

Jump to subroutine

Obrázek 79-31. Two-Word Memory Reference Instruction Format

000

Operation Code 24x - 67x

0

2 3

6

Memory Field
8

7

9

11

0-Direct, 1-Indirect
0-J, 1-K
Memory Field
0XX Present Field
100
Field 0
101
Field 1
110
Field 2
111
Field 3

Obrázek 79-32. Vztah mezi MRI a TWMRI instrukčním formátem

MRI

OpCode
0

000

TWMRI

D/I

F/B

4

5

3

0

Displacement
6

11

OpCode
2 3

6

D/I

J/K

7

8

Memory Field
9

11

79.14.1.2.3. Group 1 Operate
*

Odkazy:
• ND821_Maint_Man.pdf39 strana 4-62
•
•
•

ROTD
SFTZ

Skupina 1 instrukcí je rozpoznána podle charakteristické hodnoty 0010 v bitech 0-3 instrukce. Tyto instrukce
se provádějí nad horním (J) a dolním (K) akumulátorem, podle hodnoty bitů 4 a 5 instrukčního slova.
Do této skupiny instrukcí patří podskupiny:
•

MPY-DIV

•

Logical AND

•

Load / Exchange

•

Add-Subtract

•

Shift / Rotate

•

Load / Reload

677

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Obrázek 79-33. Formát instrukčního slova Group 1 Operate

0010

Group 1

Acc

0

0010

Group 1

Arithmetic Neg.

3 4

0

K

J

4

5

3

5 6

7

6

7

8

SubAcc
9

Neg.

S

R

8

9

10

00-AND / 01-Arithmetic / 10-Shift / 11-Rotate
AND

Sub.
10

11

11

0-Add / 1-Sub

00
0

5 6

0

5 6

Arithmetic

7 8

11

7 8

11

7 8

11

7 8

11

01

Shift

10
0

5 6

0

5 6

Rotate

11

0010

Multiply / Divide

0

0

3 4

0
5 6

0
7

8

0
9

10

11

Mul/Div
0010

AND

J/K

0

3 4

00
5 6

7

79.14.1.2.4. Rotace a posuvy (Group 1 Operate)
*

Odkazy:
• ND812_Prog.pdf40 strana 4-9
• ND821_Maint_Man.pdf41 strana 4-62
•
•
•

ROTD
SFTZ

V jedné instrukci můžeme provést rotaci nebo posuv až o 15 bitových pozic. Počet pozic o které se posouvá je
zakódován v instrukčním slově v bitech 8 až 11.
Obrázek 79-34. Formát instrukčního slova Shift/Rotate

0010
0

3

0010

SFTZ
0

3

0010

ROTD
0

79.14.1.2.5. Instrukce skupiny 2
*

Odkazy:
• ND812_Prog.pdf strana 3-8
•

678

3

K

J

Shift/Rotate

4

5

6

K

J

4

5

K

J

4

5

10
6

11

Shift Count
7 8

11
6

Shift Count

7 8

11

Shift Count
7 8

11

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•
•
•
•

SET
CLR
INC
SET

Skupina 2 instrukcí operate je identifikována hodnotou 0011 v bitech 0 až 3 instrukčního slova.
Skupina 2 kódovaných instrukcí slouží k nastavování, a testování hodnot v akumulatorech J a K a v příznaku
O (Overflow).
Do této skupiny instrukcí patří podskupiny:
•

Register Modify

•

Register Sign Skip

•

Register Zero Skip

•

Status Modify

•

Status Skip

•

Cycle Delay (1400OCT)

Obrázek 79-35. Formáty instrukcí

0011

Group 2
0

3

K

J

Ov

4

5

6

Skip condition
7

8 9

11

Func (01-Clear/10-Complement/11-Set)
Register
0

3

K

J

O

4

5

6

7

11

Oper

Operation
6 7

0

8 9

Condition
0

3 4

8

0011

IDLE
0

000

00

3 4

0011

INC
0

3

0011

CLR
0

3

0011

CMP
0

3

0011

NEG
0

3

0011

SET
0

3

6 7

K

J

1

4

5

6

K

J

Ov

4

5

6

K

J

Ov

4

5

6

K

J

Ov

4

5

6

K

J

0

4

5

6

0/1

≥/<

≠0

9

10

11

000
8 9

00
7

11

100
8 9

01
7

11

000
8 9

10
7

11

000
8 9

10
7

11

100
8 9

11
7

11

11

000
8 9

11

Tabulka 79-30.
9

10 11 condition

0

0

0

0

0

1

!=0 (non zero)

679

Kapitola 79. Výrobci počítačů
9

10 11 condition

0

1

0

<0 (positive)

0

1

1

!=0 AND >0 (non-zero and positive)

1

0

0

Increment

1

0

1

=0 (zero)

1

1

0

<0 (negative)

1

1

1

<=0 (zero or negative)

SET
INC
CLR
CMP
NEG
SET
CLR
CMP
SET

J
K
K
K
K
K
JK
JK
JK

1530
1604
1610
1620
1624
1630
1710
1720
1730

SIP
SIP
SIP
SIN
SIN
SIN

J
K
JK
J
K
JK

1502
1602
1702
1506
1606
1706

SNZ J
SNZ K
SNZ JK

1501
1601
1701

SIZ J
SIZ K
SIZ JK

1505
1605
1705

CLR
CLR O
CMP
CMP O

1410
1450
1420
1460

SET
SET O

1430
1470

# Complement Flag Register

# Set Flag Register to 1

79.14.1.2.6. I/O instrukce
*

680

Kapitola 79. Výrobci počítačů
Obrázek 79-36. Formáty instrukcí

1111

Single Word I/O

Device Select Code

0

3 4

Pulses
7 8

0001111

Two Word I/O

11

unused

0

6 7

11

Device Select Code

Pulses

0

7 8

11

Tabulka 79-31.
OpCode

Mnemonic

1003

IOFF

1004

IONH

1005

IONB

1006

IONA

1007

IONN

1440

SKPL

1500

PION

1600

PIOF

79.14.1.3. Abecední seznam instrukcí ND 812
*

Tabulka 79-32. Operační kódy instrukcí ND812 řazené podle operačního kódu
název instrukce

mnemo

kód
bin

octal

000 011 0i0 fff

0300

twisz

000 011 100 000

0340

twldj

000 101 000 000

0500

twldk

000 101 001 000

0510

000 111 100 000

0740

sftz

001 001 100 000

1140

rotd

001 001 110 000

1160

sftz

001 010 100 000

1240

rotd

001 010 110 000

1260

sftz

001 011 100 000

1340

rotd

001 011 110 000

1360

001 100 000 000

1400

clr

001 100 001 000

1410

neg

001 100 001 000

1410

twdsz

twio

idle

TWDSZ

TWIO

IDLE

681

Kapitola 79. Výrobci počítačů
název instrukce

kód
bin

octal

neg

001 100 010 000

1420

set

001 100 011 000

1430

clr

001 100 101 000

1450

neg

001 100 101 000

1450

set

001 100 111 000

1470

clr

001 101 001 000

1510

neg

001 101 010 100

1524

set

001 101 011 000

1530

inc

001 101 100 000

1540

clr

001 101 101 000

1550

neg

001 101 101 000

1550

clr

001 110 001 000

1610

neg

001 110 010 100

1624

set

001 110 011 000

1630

inc

001 110 100 000

1640

clr

001 110 101 000

1650

neg

001 110 101 000

1650

clr

001 111 001 000

1710

neg

001 111 010 100

1724

set

001 111 011 000

1730

inc

001 111 100 000

1740

clr

001 111 101 000

1750

neg

001 111 101 000

1750

andf

010 000 xxx xxx

2000

dsz

682

mnemo

011 0i0 ddd ddd

3000

isz

DSZ

011 100 000 000

3400

ldj

101 000 000 000

5000

tif

TIF

111 100 000 001

7401

tir

TIR

111 100 000 010

7402

trf

TRF

111 100 000 011

7403

tis

TIS

111 100 000 100

7404

toc

TOC

111 100 001 001

7411

top

TOP

111 100 001 010

7412

tcp

TCP

111 100 001 011

7413

tos

TOS

111 100 001 100

7414

hif

HIF

111 100 010 001

7421

hir

HIR

111 100 010 010

7422

his

HIS

111 100 010 100

7424

Kapitola 79. Výrobci počítačů

ANDF
Jméno
ANDF — (POPIS)

Přehled
ANDF
(TVAR INSTRUKCE) src, dst

Poznámky k tvaru instrukce

Popis

mnemo

ANDF

kód
binary

octal

010 000 xxx xxx

2000

Odkazy
Podobné instrukce: ANDF.
•

ND821_MaintMan.pdf strana 4-242

•

CLR
Jméno
CLR — Clear register

Přehled
CLR
CLR J

683

Kapitola 79. Výrobci počítačů
CLR K
CLR JK
CLR O

Poznámky k tvaru instrukce
L
.

Popis

mnemo

kód
binary

octal

CLR

001 100 001 000

1410

CLR O

001 100 101 000

1450

CLR J

001 101 001 000

1510

CLR JO

001 101 101 000

1550

CLR K

001 110 001 000

1610

CLR KO

001 110 101 000

1650

CLR JK

001 111 001 000

1710

CLR JKO

001 111 101 000

1750

Obrázek 79-1. Kódování instrukcí CLR

0011
0

3

K

J

O

Cpl

1

0/1

≥/<

≠0

4

5

6

7

8

9

10

11

Odkazy
Podobné instrukce: nd812.isa.hlt;.
•
•

684

Kapitola 79. Výrobci počítačů

DSZ
Jméno
DSZ, TWDSZ — Decrement memory and skip next instruction if zero

Přehled
DSZ op
DSZ I op
TWDSZ op
TWDSZ I op

J

K

R

S

Ov

x

x

-

-

x

Popis
Overflow not possible.
mnemo

kód
binary

octal

CLR JKO

011 0i0 ddd ddd

3000

CLR JKO

000 011 0i0 fff

0300

Odkazy
Podobné instrukce: ISZ.
•
•

HIF
Jméno
HIF — HS Reader Fetch

685

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
HIF

Popis
mnemo

CLR JKO

kód
binary

octal

111 100 010 001

7421

Odkazy
Podobné instrukce: HIR, HIS.
•
•

HIR
Jméno
HIR — Clear Flag; Read HS Buffer

Přehled
HIR

Popis
mnemo

CLR JKO

kód
binary

octal

111 100 010 010

7422

Odkazy
Podobné instrukce: HIS.

686

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•

HIS
Jméno
HIS — Skip HS Reader Ready

Přehled
HIS

Popis
mnemo

CLR JKO

kód
binary

octal

111 100 010 100

7424

Odkazy
Podobné instrukce: HIR.
•
•

IDLE
Jméno
IDLE — One cycle delay

Přehled
IDLE

687

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
mnemo

CLR JKO

kód
binary

octal

001 100 000 000

1400

Odkazy
Podobné instrukce: IDLE.
•
•

INC acc
Jméno
INC acc — Increment accumulator

Přehled
INC J
INC K
INC JK

J

K

R

S

Ov

x

x

-

-

x

Popis

mnemo

688

kód
binary

octal

INC

001 101 100 000

1540

INC

001 110 100 000

1640

INC

001 111 100 000

1740

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: nd812.isa.hlt;.
•
•

ISZ
Jméno
ISZ, TWISZ — Increment contents of effective address by one and skip next instruction if zero

Přehled
ISZ
TWISZ dst

Poznámky k tvaru instrukce
L
.

Popis
Overflow not possible.
mnemo

kód
binary

octal

ISZ

011 100 000 000

3400

TWISZ

000 011 100 000

0340

Odkazy
Podobné instrukce: DSZ.
•
•

689

Kapitola 79. Výrobci počítačů

LDJ
Jméno
LDJ, TWLDJ, TWLDK — Loads register J/K

Přehled
LDJ
TWLDJ
TWLDK
(TVAR INSTRUKCE) src, dst

Poznámky k tvaru instrukce
L
.

Popis

mnemo

kód
binary

octal

LDJ

101 000 000 000

5000

TWLDJ

000 101 000 000

0500

TWLDK

000 101 001 000

0510

Odkazy
Podobné instrukce: nd812.isa.hlt;.
•
•

690

Kapitola 79. Výrobci počítačů

NEG
Jméno
NEG — Clear register

Přehled
NEG
NEG J
NEG K
NEG JK
CMP O

Poznámky k tvaru instrukce
L
.

Popis

mnemo

kód
binary

octal

NEG

001 100 001 000

1410

CMP

001 100 010 000

1420

NEG O

001 100 101 000

1450

NEG J

001 101 010 100

1524

NEG JO

001 101 101 000

1550

NEG K

001 110 010 100

1624

NEG KO

001 110 101 000

1650

NEG JK

001 111 010 100

1724

NEG JKO

001 111 101 000

1750

Obrázek 79-1. Kódování instrukcí NEG

0011
0

3

K

J

O

Cpl

1

0/1

≥/<

≠0

4

5

6

7

8

9

10

11

691

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: CLR.
•
•

ROTD acc
Jméno
ROTD acc — Rotate contents of accumulator by n bits left

Přehled
ROTD J
ROTD K
ROTD JK
(TVAR INSTRUKCE) src, dst

Poznámky k tvaru instrukce
J

K

R

S

Ov

x

x

-

-

-

Popis
Instrukce rotuje obsah akumulátoru (J, K nebo obou) o příslušný počet bitů do leva. Bity z akumulátoru
neovlivňují nijak příznak přetečení Overflow.
Protože registry J a K mají 12-bitů, můžem zakódovat operaci rotace do prava pomocí rotace do leva. Rotujeme
o 12-n bitů. Rotace o 3 místa do prava se tedy zapíše jako rotace o 9 míst do leva.
mnemo

692

kód
binary

octal

ROTD J

001 001 110 000

1160

ROTD K

001 010 110 000

1260

ROTD JK

001 011 110 000

1360

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: SFTZ.
•
•

SET acc/O
Jméno
SET acc/O — Set accumulator to -1

Přehled
SET J
SET K
SET O
SET JK

Poznámky k tvaru instrukce
L
.

Popis
mnemo

kód
binary

octal

SET

001 100 011 000

1430

SET J

001 101 011 000

1530

SET K

001 110 011 000

1630

SET O

001 100 111 000

1470

SET JK

001 111 011 000

1730

Obrázek 79-1. Kódování instrukcí SET

0011
0

3

K

J

O

Cpl

1

0/1

≥/<

≠0

4

5

6

7

8

9

10

11

693

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: nd812.isa.hlt;.
•
•

SFTZ acc
Jméno
SFTZ acc — Shift contents of accumulator by n bits left

Přehled
SFTZ J
SFTZ K
SFTZ JK
(TVAR INSTRUKCE) src, dst

Poznámky k tvaru instrukce
J

K

R

S

Ov

x

x

-

-

-

Popis
Instrukce posune obsah akumulátoru (J nebo K) o příslušný počet bitů do leva. Bity z akumulátoru neovlivňují
nijak příznak přetečení Overflow.
mnemo

kód
binary

octal

SFTZ J

001 001 100 000

1140

SFTZ K

001 010 100 000

1240

SFTZ JK

001 011 100 000

1340

Odkazy
Podobné instrukce: nd812.isa.hlt;.

694

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•

TCP
Jméno
TCP — Clear Flag, Print-Punch

Přehled
TCP

Popis
mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

111 100 001 011

7413

Odkazy
Podobné instrukce: TIS.
•
•

TIF
Jméno
TIF — Keyboard-Reader Fetch

Přehled
TIF

695

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
Přečte další znak z klávesnicového bufferu. Nepřenáší žádnou informaci do akumulátoru J!

mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

111 100 000 001

7401

Odkazy
Podobné instrukce: TIS.
•
•

TIR
Jméno
TIR — Load Keyboard Into J

Přehled
TIR

Popis
Obsah klávesového bufferu je přesunut do akumulátoru J.

mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

111 100 000 010

7402

Odkazy
Podobné instrukce: TIS.

696

Kapitola 79. Výrobci počítačů
•
•

TIS
Jméno
TIS — Skip if Keyboard Ready

Přehled
TIS

Popis
Instrukce TIS přeskočí následující instrukci, je-li v terminálovém bufferu připraven znak z klávesnice.

mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

111 100 000 100

7404

Odkazy
Podobné instrukce: TIR.
•
•

TOC
Jméno
TOC — Clear Flag

697

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Přehled
TOC

Popis
Instrukce smaže příznak připravenosti terminálu.

mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

111 100 001 001

7411

Odkazy
Podobné instrukce: TIS.
•
•

TOP
Jméno
TOP — Print-Punch

Přehled
TOP

Popis
mnemo

SFTZ JK

698

kód
binary

octal

111 100 001 010

7412

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Odkazy
Podobné instrukce: TCP.
•
•

TOS
Jméno
TOS — Skip if Printer-Punch Ready

Přehled
TOS

Popis
Instrukce TOS přeskočí následující instrukci, je-li terminál připraven k přijetí dalšího znaku.

mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

111 100 001 100

7414

Odkazy
Podobné instrukce: TIS.
•
•

699

Kapitola 79. Výrobci počítačů

TRF
Jméno
TRF — Keyboard Read-Fetch

Přehled
TRF

Popis
Kombinace instrukcí TIR a TIF. Přečte znak z klávesnicového bufferu do akumulátoru J a spustí čtění dalšího
znaku.

mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

111 100 000 011

7403

Odkazy
Podobné instrukce: TIF, TIR, TIS.
•
•

TWIO
Jméno
TWIO — Two Word I/O

Přehled
TWIO

700

Kapitola 79. Výrobci počítačů

Popis
mnemo

SFTZ JK

kód
binary

octal

000 111 100 000

0740

Odkazy
Podobné instrukce: IDLE.
•
•

79.15. Philco
*

Odkazy:
• Philco42 na Wikipedii
• A Brief History of Philco43
•
•

Firma Philco vyráběla počítače Philco Model 212. Typ Philco 2000 Model 212 byl vybrán a instalován v
Noradu, kde fungoval od roku 1962 do roku 1980. Podle některých údajů to byl Philco 200 S.

79.15.1. Číslicové počítače
*

Philco 2000: "první" plně tranzistorový velký počítač.
Počítač byl konstruován s ohledem na spolehlivost, jeho architektura je paralelní a asynchronní.
Pamět’ je rozdělena do modulů, každý obashující 8192 slov. Počítač mohl být osazen 1, 2 nebo 4-mi moduly.
Maximální kapacita tedy byla 32768 slova. Šířka slova byla 48 bitů. Přesněji 56 bitů z kterých 8 bylo paritních a
48 obsahovalo hodnotu slova.

701

Kapitola 79. Výrobci počítačů

79.16. Univac
79.16.1. Univac 1218
* Vojenský počítač

Fakta:
•

Doba přístupu k paměti je 4µs

•

Pamět je organizována v 18-ti bitových slovech

•

Velikost paměti 4096, 8192, 16384 nebo 32768 slov.

•

Část paměti o velikosti 32 slov má pevně daný obsah. Dnes bychom řekli že je to pamět’ ROM. Tyto část
je na adresách 00200OCT až 00237OCT. Obsahuje zavaděč a konstanty.

•

Repertoár 96 instrukcí.

•
•

Tabulka 79-33. Registry UNIVAC 1218
název

velikost

popis

A

36-bitů

akumulátor/střadač

AU

18

horních 18-bitů registru A

AL

18

dolních 18-bitů registru A

B

18-bitů

aktuální index

ICR

3 bity

číslo aktuálního index registru

P
SR

ukazatel na instrukce právě vykonávaného programu
4 bity

special register

Tabulka 79-34. Adresy paměti UNIVAC 1218

702

addrOCT

význam, funkce

000000

Fault Interrupt, Entrance Address

000001

index registr B1

000002

index registr B2

000003

index registr B3

000004

index registr B4

000005

index registr B5

000006

index registr B6

000007

index registr B7

000010

index registr B0

000011

Memory Word

000012

Memory Word

000013

Memory Word

000014

Memory Word

000015

Memory Word

Kapitola 79. Výrobci počítačů
addrOCT

význam, funkce

000016

Synchronizing Interrupt and RTC Entrance Address

000017

Scale Factor Shift Count Word

000020 000037

External Function Buffer Control (EFCB) Registers

000020

EFCB for Channel 0, Terminal Address Word

000021

EFCB for Channel 0, Current Address Word

000040 000057

Output Buffer Control (OBC) Registers

000060 000077

Input Buffer Control (IBC) Registers

000100 000117

External Interrupt (EI) Registers

000120 000137

External Function Monitor Interrupt (EFMI) Registers

000140 000157

Output Monitor Interrupt (OMI) Registers

000160 000177

Input Monitor Interrupt (IMI) Registers

00200 - 00237 Nondestructive Readout Memory Allocations
00240 - 77777 Instruction word and data storage organized in 10000OCT word banks

Obrázek 79-40. Formát I instrukčního slova UNIVAC 1218
17 16 15 14 13 12 11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
function code - f
|
12 low order bits - u
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

12 spodních bitů u slouží jako konstanta, nebo jako adresa.

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Artronix
2. http://en.wikipedia.org/wiki/PC12_minicomputer
3. http://en.wikipedia.org/wiki/CDC_display_code
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Data_General
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Data_General_Nova
6. http://digico-computers.com/index.htm
7. http://cedarsgw2.leeds.ac.uk/iclarch/arch50.html
8. http://www.thocp.net/timeline/uk.htm
9. http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Equipment_Corporation

703

Kapitola 79. Výrobci počítačů
10. http://www.bitsavers.org/pdf/dec/
11. http://www.bitsavers.org/pdf/simh/architecture18b.pdf
12. http://www.faqs.org/faqs/dec-faq/pdp8/
13. http://research.microsoft.com/en-us/um/people/gbell/Digital/DECMuseum.htm
14. http://pdp8.hachti.de/
15. http://en.wikipedia.org/wiki/PDP-11
16. http://www.root.cz/clanky/pdp-11-a-smep-system-malych-elektronickych-pocitacu/
17. http://www.village.org/pdp11/faq.html
18. http://web.onetel.net.uk/~hibou/Comp%20Org%20Lecture%20Course.html
19. http://www.village.org/pdp11/faq.pages/PDPinst.html
20. http://pages.cpsc.ucalgary.ca/~dsb/PDP11/
21.
22. http://www.ourcomputerheritage.org/wp/
23. http://malcolm.bigg.me.uk/
24. http://en.wikipedia.org/wiki/Honeywell
25. http://en.wikipedia.org/wiki/Honeywell_316
26. http://www.series16.adrianwise.co.uk/
27. http://www.theoengel.nl/ddpx16/simx16.html
28. http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_IBM
29. http://en.wikipedia.org/wiki/AN/FSQ-7
30. http://www.radomes.org/museum/equip/fsq-7.html
31. http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_1400_series
32. http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_1410
33. http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_7070
34. http://www.kzwp.com/lyons/leo.htm
35. http://www.citizendia.org/Norsk_Data
36. http://www.citizendia.org/NORD-1
37. http://www.bitsavers.org/pdf/nd/
38.
39.
40.
41.
42. http://en.wikipedia.org/wiki/Philco
43. http://www.oldradio.com/archives/hardware/philco.htm

704

Kapitola 80. Historie Sovětské výpočetní
techniky
Odkazy:
• RUSSIAN VIRTUAL COMPUTER MUSEUM1
• Tribute to the Soviet Computing - Part I2
•
•

History of computer hardware in Soviet Bloc countries3

•
•

Poznámky
1. http://www.computer-museum.ru/english/index.php
2. http://www.youtube.com/watch?v=1Zx4NEAAt-E
3. http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_computer_hardware_in_communist_countries

705

Kapitola 81. Historie výpočetní techniky v
ČSSR a zemích východního bloku
Odkazy:
• Osmibitové muzeum1
• Historie výpočetní techniky v Československu2
•

Poznámky
1. http://osmi.tarbik.com/odkazy.html
2. http://www.historiepocitacu.cz/aritma-praha-a-dernostitkove-stroje.html

706

Kapitola 82. Mechanické počítače a
konstrukce
*

Odkazy:
• Category:Mechanical computers1 na Wikipedii
• 1963: Difi-Comp I2
3
• Digi-Comp II
4
• Digi-Comp II
5
• Geniac
• 1955 Geniac6
• Brainiac K-307
• GENIACS: SIMPLE ELECTRIC BRAIN MACHINES, AND HOW TO MAKE THEM (1955)8
• DIGI-COMP I9
•
•
•
•

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Mechanical_computers
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Digi-Comp_I
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Digi-Comp_II
4. http://www.oldcomputermuseum.com/digicomp_2.html
5. http://en.wikipedia.org/wiki/Geniac
6. http://www.oldcomputermuseum.com/geniac.html
7. http://www.oldcomputermuseum.com/brainiac_k30.html
8. http://www.computercollector.com/cgi-bin/exec/compcol/menu-st.cgi?directory=/archive/geniac/manual
9. http://www.mindsontoys.com/kits.htm?dc1_main.htm

707

Kapitola 83. Réleové počítače
*

83.1. Z3 (Konrad Zuse)
*

Odkazy:
• Konrad Zuse’s computing machine Z31
•

83.2. R500/7T Relay Computer
*

Odkazy:
• R500/7T Relay Computer2
•

83.3. Elektrický mozek Simon
Odkazy:
• Edmund Berkeley’s Simon Relay Processor 3
•

Časopis Radio-Electronics přinesl v říjnovém čísle v roce 1950 na titulní stránce obrázek releového počítače.
Toto číslo obsahivalo první ze 13 ti článků o proncipech číslicovéhou automatického počítání. Autor článků,
Edmund Berkeley také napsal knihu "Giant Brains and Machines that Think"

Poznámky
1. http://www.youtube.com/watch?v=2a6HMqsYnxk
2. http://www.youtube.com/watch?v=67jLony0mXg
3. http://people.cs.ubc.ca/~hilpert/e/simon/index.html

708

Kapitola 84. Elektronkové počítače a jiné
stroje
Odkazy:
• List of vacuum tube computers1
•

84.1. Colosus
*

Odkazy:
2
• Colossus - The First Electronic Computer - Pt1
•

84.2. ABC
Odkazy:
• Reconstruction of the Atanasoff-Berry Computer (ABC)3
• The Atanasoff-Berry Computer 4

84.3. ENIAC
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Primární účel byly výpočty balistických křivek.
• Inventors: J. Presper Eckert a John Mauchly
• Builder: Moore School, University of Pennsylvania
• Uveden do provozu 14.února 1946
• Cena $500.000
• Velikost: 40 panelů
• Technologie: 18.000 elektronek.
• Pamět’: Flip-flops, function table, plugboard, cards
• Program: Propojení jednotlivých částí vodiči, plugboards, function table
• Rychlost: 5.000 operací za sekundu
•

*

ENIAC měl důležitý vliv na konstrukci svých následníků: 84.4, 84.8 a 84.5.

709

Kapitola 84. Elektronkové počítače a jiné stroje

84.4. EDSAC
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Inventors: Maurice Wilkes
• Builder: Cambridge University
• Uveden do provozu v roce 1949.
• Technologie: elektronky
• Pamět’: 1024 17-ti bitových slov realizovaná rtut’ovými spožd’ovacími linkami (mercury delay line)
• Program: single address
• Rychlost: 714 operací za sekundu.

84.5. UNIVAC
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Inventors: J. Prespet Eckert a John Mauchly
• Builder: Remington Rand
• Cena: $750.000
• Vysokorychlosntí tiskárny $185.000
• Velikost: 943 kubických stop.
• Uveden do provozu v roce 1951.
• Technologie: elektronky, zpožd’ovací linky, magnetická páska
• Pamět’: 1024 slov, 12 číslic velikých, magnetická páska
• Rychlost: 1905 operací za sekundu.

84.6. EDVAC
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Inventors: J. Presper Eckert a John Mauchly
• Builder: Moore School, University of Pennsylvania
• Uveden do provozu v roce 1951.
• Cena $467.000
• Velikost: umístněn na ploše 480 čtverečních stop. Výha 17.000 liber.
• Technologie: 4.000 elektronek, rtut’ové zpoždovací linky (mercury delay lines)
• Pamet’: 1024 slov o šířce 44 bitů. 4608 slov bubnové paměti.
• Rychlost: 1.200 operací za sekundu.

710

Kapitola 84. Elektronkové počítače a jiné stroje
•

Použití: balistické výpočty, střelecké tabulky, redukce dat.

•

*

84.7. LEO
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Komerční počítač
•
•
•

*

84.8. IAS
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Inventors: John Von Neumann, Arthur Burks, Herman Goldstein
• Builder: Princeton Institute for Advanced Studies
• Uveden do provozu v roce 1952
• Cena $500.000
• Počítač zabíral plochu 22 čtverečních stop a vážil 1.000 liber.
• Technologie: 4.600 elektronek, elektrostatické pamět’ové elektronky
• Pamět’ 1024 slov, každé 40 bitů velké. 16.384 slov bubnové paměti.
• Program: Single address
• Rychlost: 14.000 operací za sekundu.

84.9. MANIAC
Odkazy:
•
•

Fakta:
• Builder: Los Alamos
• Uveden do provozu v roce 1952
• Cena $200.000
• Počítač zabíral objem 128 krychlových stop.
• Pamět’ elektrostatická 1024 slov, každé 40 bitů velké. Bubnová 10.000 slov.

711

Kapitola 84. Elektronkové počítače a jiné stroje
•
•

Rychlost: 12.000 operací za sekundu.
Operation ratio: 83%

84.10. SSEM (Small Scale Experimental Machine)
[1948-06-21]
Odkazy:
• The Manchester Small Scale Experimental Machine -- "The Baby"5
• The SSEM Computer: Small Scale Experimental Machine 6
Počítač SSEM, přezdívany „the Baby“ byl zkonstruován v universitě v Manchesteru za účele otestov pamět’ové
elktronky Williams-Kilburn. Tyto elektronky byly připravovány pro konstrukci počítače Mark 1. Tyto elektronky
si pamatovaly 32 slov každé 32 bitů dlouhé.
Počítač byl poprvé uveden do provozu 21. června 1948.
Časem byl počítač rozšířen a stal se z něj Manchester Mark 1 [1949]. Komerčně byl vyráběn od roku 1951 pod
názvem Ferranti Mark 1.

84.10.1. Instrukční sada
Počítač byl velmi jednoduchý, požíval 32 bitové slovo a měl jen 7 instrukcí.
Poznámka: V následujících obrázcích a tabulkách je nejméně významný bit číslo 0 zobrazen vždy vlevo v
souladu s původní dokumentací. Z toho vychází i binární kódy instrukcí uvedené v tabulce instrukcí.

Obrázek 84-1. Formát instrukčního slova SSEM
00 01 02 03 04 05
...
12 13 14 15 16
.....
31
+--+--+--+--+--+--+---------+--+--+--+--+--+---------------------------------+--+
|
L
|
nevyužito
|
F
|
nevyužito
|
+--+--+--+--+--+--+---------+--+--+--+--+--+---------------------------------+--+

Tabulka 84-1. SSEM Instruction Set
Code

712

Modern Action
Mnemonic

Description

Dec

Bin

0

000

JMP

S(L)−→CI

Jump Indorect. Jump to one after the contents
of the specified Store line.

1

100

JPR

CI+S(L)−→CI

Jump Relative. Add contents of specified
Store line to CI

2

010

LDN

-S(L)−→A

Load Negative. Load the Accumulator with
the negative of the contents of the specified
Store line.

3

110

STO

A−→S(L)

Store. Copy contents of the Accumulator to
the specified Store line.

Kapitola 84. Elektronkové počítače a jiné stroje
Code

Modern Action
Mnemonic

Description

Dec

Bin

4

001

SUB

A-S(L)−→A

6

011

SKN

if A<0 then CI+1−→CI Skip if Negative. Skip next instruction if
contents of Accumulator is negative.

7

111

HLT

Subtract. Subtract contents of specified Store
line from Accumulator.

Halt. Stop instruction execution. The Stop
neon will light

Zvláštností modelu SSEM a i několika dalších je pořadí operací při vykonávání instrukce. Na rozdíl od obvyklého:
FETCH, Increment-PC, Execute, ...
Má SSEM pořadí:
Increment-PC, FETCH, Execute, ...
Tento drobný rozdíl, kdy ukazatel na instrukci je zvětšen předtím, než je instrukce načtena způsobí že program
nezačíná na adrese 0, ale až na adrese 1. Rovněž pokud měníme tok instrukcí pomocí instrukce skoku, musíme
uvést adresu o 1 menší než na kterou chceme skočit.

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_vacuum_tube_computers
2. http://www.youtube.com/watch?v=O8WXNPn1QKo
3. http://www.scl.ameslab.gov/ABC/ABC.html
4. http://people.cs.ubc.ca/~hilpert/e/ABC/index.html
5. http://www.computer50.org/mark1/new.baby.html
6. http://people.cs.ubc.ca/~hilpert/e/SSEM/index.html

713

Kapitola 85. Počítače druhé generace
Odkazy:
•

POČÍTAČE DRUHÉ GENERACE - tranzistorové1

•

Druhá generace počítačů je konstruována s pomocí transistorů.

85.1. IBM 1401
85.2. ELLIOT 803
Poznámky
1. http://sen.felk.cvut.cz/sen/index_cz.html?historie/gen2.html

714

Kapitola 86. Doba elektronková
*

Časové údaje:
•

1955:
1
• ZUSE Z22
2
• Z22 — na Wikipedii
•

86.1. Whirlwind (MIT)
Odkazy:
3
• The pre-history of the Digital Equipment Corporation
4
• Index of /pdf/mit/whirlwind na BitSavers.org
Počítač Whirlwind byl zkonstruován MIT jako hlavní počítač a součást projektu SAGE
Fakta:
• 16-ti bitové slovo, na svou dobu nezvykle krátké
• instrukce má 5 bitů operačního znaku a 11 bitů adresy
•

Vzhledem k zadání, tedy že veškerá elektronika bude snadno dostupná byl počítač fyzycky rešen ve 2D prostoru. Z toho vzešly obrovské požadavky na zastavěnou plochu.
Počítač měl přes 5000 elektronek a 11 germaniových diod.
Jeden z neobvyklých vlastností bylo použití diodové matice k dekódování instrukcí. V té době se běžně používaly nestrukturované logocké obvody (Random Logic).
Obrázek 86-1. Instrukční slovo Whirlwind
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
operation
|
address
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 86-1. Instrukce počítače Whirlwind
Oper.

Function

Binary
Code

Octal Dec Time

Oper.

clc n

cycle left and clear (BR)

11110-0

1.70

30

15+0.8n µs

clc

clh n

cycle left and hold

11110-1

1.70

30

15+0.8n µs

clh

md x

multiply digits with no roundoff (p)

11111

1.74

31

22µs

md

si pqr

select in-out unit/stop

00000

0.00

0

30µs

SI

ill

illegal instruction

00001

0.04

1

n/a

ILL

bi x

block transfer in

00010

0.10

2

max 16ms 1st;
16µs each word

BI

715

Kapitola 86. Doba elektronková
Oper.

Function

rd

Binary
Code

Octal Dec Time

Oper.

00011

0.14

3

15µs

RD

bo x

block transfer out

00100

0.20

4

max 16ms 1st;
16µs each word

BO

rc x

record

00101

0.24

5

22µs

RC

sd x

sum digits

00110

0.30

6

22µs

SD

cf pqr

change fields

00111

0.34

7

15µs

CF

ts x

transfer to storage

01000

0.40

8

22µs

TS

td x

transfer digits

01001

0.44

9

29µs

TD

ta x

transfer address

01010

0.50

10

29µs

TA

ck x

check

01011

0.54

11

22µs

CK

ab x

add B

01100

0.60

12

29µs

AB

ex x

exchange

01101

0.64

13

29µs

EX

cp x

conditional program

01110

0.70

14

15µs

CP

sp x

sub-program

01111

0.74

15

15µs

SP

ca x

clear and add

10000

1.00

16

22µs

CA

cs x

clear and subtract

10001

1.04

17

22µs

CS

ad

add

10010

1.10

18

22µs

AD

su

subtract

10011

1.14

19

22µs

SU

cm

clear and add magnitude

10100

1.20

20

22µs

CM

sa x

special add

10101

1.24

21

26µs

SA

ao x

add one

10110

1.30

22

29µs

AO

dm x

difference of magnitudes

10111

1.34

23

22µs

DM

mr x

multiply and roundoff

11000

1.40

24

34-41µs

MR

mh x

multiply and hold

11001

1.44

25

34-41µs

MH

dv x

divide

11010

1.50

26

71µs

DV

slr x

shift left and roundoff

11011 0

1.54

27

15+0.8n µs

SLR

slh x

shift left and hold

11011 1

1.54

27

15+0.8n µs

SLH

srr x

shift right and roundoff

11100 0

1.60

28

15+0.8n µs

SRR

srh x

shift right and hold

11100 1

1.60

28

15+0.8n µs

SRH

sf x

scale factor

11101

1.64

29

30-78 µs

SF

86.1.1. Abecední přehled instrukcí Whirlwind

AB
Jméno
AB — add B

716

Kapitola 86. Doba elektronková

Přehled
AB x

Popis
Add the contents of the B register to the contents of register x and store the result in th AC and register x. The
contents of register x appear in AR. SAM is cleared. Overflow may occur giving an arithemtic check alarm if
|C(x)+C(B)|≥1. (dm x or clh 16 puts C(AC) into B)

AB

01100 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

AD
Jméno
AD — add

Přehled
AD x

Popis
Add the contents of memory[x] to contents of AC, storing result in AC. The contents of memory[x] appear in AR.
SAM is cleared. Overflow may occur giving an arithmetic check alarm if |C(AC) + C(mem[x])| ≥ 1.
AD

10010 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

717

Kapitola 86. Doba elektronková

AO
Jméno
AO — add one

Přehled
AO x

Popis
Add the number 1 times 2-15 to contents of memory[x], storing the result in AC and in memory[x]. The original
contents of memory[x] appear in AR. SAM is cleared. Overflow may occur giving an arithmetic check alarm if
mem[x] + (1*2-15) = 1.
AO

10110 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

BI
Jméno
BI — block transfer in

Přehled
BI x

Popis
Transfer a block of n words or characters from an in-out unit to MCM, where register x is the initial address of the
block in MCM, and ±n times 2-15 is contained in AC. The computer is stopped while the transfer is taking place.
After a block transfer, AC contains the address which is one grater than the MCM address at which the last word
was placed; AR contains the initial address of the block in MCM.

718

Kapitola 86. Doba elektronková

BI

00010 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

BO
Jméno
BO — block transfer out

Přehled
BO x

Popis
Transfer block of n words from MCM to an in-out unit where x is the initial address of the block in MCM, and
±n times 2-15 is contained in AC. The computer is stopped while the transfer is taking place. After the block
transfer, AC contains the address which is one grater than the MCM address from which the last word was taken
and stored; AR contains the initial address of the block in MCM.

BO

00100 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

CA
Jméno
CA — clear and add

719

Kapitola 86. Doba elektronková

Přehled
CA x

Popis
Clear AC and BR, then obtain contents of SAM (+1, 0, or -1) times 2-15 and add contents of memory[x], storing
result in AC. The contents of memory[x] appear in AR. SAM is cleared. Overflow may occur giving an arithmetic
check alarm if |C(x) + C(SAM) 2-15| = 1
CA

10000 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

CF
Jméno
CF — sum digits

Přehled
CF pqr

Popis
The address sectiondoes not refer to a register of storage in this instruction, but supplies information to the
computer requesting a change in fields Group A and/or B. When the fields to be changed contains the program,
it is necessary for the cf instruction to perform like an SP instruction. Digit 7 of the cf address section causes
the contents of the accumulator to be read to the program counter (PC) prior to the field change; thus, program
continuity can be preserved during field changes. The A-Register will contain the original PC address plus one
upon completion of the cf instruction. The digit allocation for the cf word is as follows:

720

bity

význam

0-4

00111 — instrukce cf

5

nepoužito

6

examine feature — causes contents of core memory Group A control and Group B control
registers to be read into the Accumulator.

Kapitola 86. Doba elektronková
bity

význam

7

sp enable — reads content of AC to PC to establish starting point of program in the new field.

8

change Group A field enable. (If, when the examine feature of digit 6 is requested, there is a "1"
in digit 8, the content of Group A control will be changed before read-out to the A-Register
takes place.

9

change Group B field enable. (If, when the cf examination feature is requested, there is a "1" in
digit 9, the content of Group B control will be changed before read-out to the A-Register takes
place.

10-12

contain field designation for Group A (registers 40-1777)

13-15

contain field designation for Group B (registers 2000-3777)

CF

00111 xxxAB aaa bbb

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

CK
Jméno
CK — check

Přehled
CK x

Popis
Operates in two modes depending upon position of console switch (at T.C.) labelled "Program Check Alarm on
Special Mode." The NORMAL MODE is selected if the switch is off or down. Normal Mode compares contents of
AC with contents of register x. If contents of AC are identical to contents of register x, proceed to next instruction;
otherwise, stop the computer and give a "check register alarm." (Note: +0 is not identical to -0.) SPECIAL MODE
is chosen if switch is on. Special Mode operates in same way as above if the numbers being checked agree. If
there is disagreement, no check alarm will occur but the program counter (PC) will be indexed by one, causing
the next instruction to be skipped.

CK

01011 xxxxxxxxxxx

721

Kapitola 86. Doba elektronková

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

CM
Jméno
CM — clear and add magnitude

Přehled
CM x

Popis
Clear AC and BR, then obtain contents of SAM(+1, 0, -1) times 2-15 and add magnitude of contents of memory[x],
storing result in AC. The magnitude of contents of memory[x] appears in AR. SAM is cleared. Overflow may
occur giving an arithmetic check alarm if |C(mem[x]) + C(SAM) 2-15| = 1.
CM

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

CP
Jméno
CP — conditional program

Přehled
CP x

722

10100 xxxxxxxxxxx

Kapitola 86. Doba elektronková

Popis
If number in AC is negative, proceed as in SP. If number in AC is positive, proceed to next instruction, clear the
AR and place in the last 11 digit positions of the AR the address of this next instruction.
CP

01110 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

CS
Jméno
CS — clear and subtract

Přehled
CS x

Popis
Clear AC and BR, then obtain contents of SAM (+1, 0, or -1) times 2-15 and subtract contents of memory[x],
storing result in AC. The contents of memory[x] appear in AR. SAM is cleared. Overflow may occur giving an
arithmetic check alarm if |-C(x) + C(SAM) 2-15| = 1
CS

10001 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

723

Kapitola 86. Doba elektronková

DM
Jméno
DM — difference of magnitudes

Přehled
DM x

Popis
Subtract the magnitude of contents of memory[x] from the magnitude of contents of AC, leaving result in AC.
The magnitude of memory[x] appears in AR. SAM is cleared. BR will contain the initial contents of the AC. If
|AC| = |mem[x]|, the result is -0.
DM

10111 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

DV
Jméno
DV — divide

Přehled
DV x

Popis
Divide contents of AC AC by contents of memory[x], leaving 16 binary digits of the quotient in BR and ±0 in
AC according to the sign of the quotient. The instruction SLR 15 following the dv operation will roundoff the
quotient to 15 binary digits and store it in AC. Let u and v be the numbers in AC and memory[x], respectively,
when the instruction dv x is performed. If |u| < |v|, the correct quotient is obtained and no overflow can arise. If
|u| > |v|, the quotient exceeds unity and a divide-error alarm will result. If u = v 6= 0, the dv instruction leaves 16

724

Kapitola 86. Doba elektronková
"ones" in BR; roundoff in subsequent slr 15 will cause overflow and give an arithmetic overflow check alarm. If
u = v = 0, a zero quotient of the appropirate sign is obtained. The magnitude of contents of memory[x] appears in
AR. SAM is cleared.
DV

11010 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

EX
Jméno
EX — exchange

Přehled
EX x

Popis
Exchange contents of AC with contents of memory on address x. (Original contents of AC in memory[x]; original
contents of memory[x] in AC and AR.) Ex 0 will clear AC without clearing BR.
EX

01101 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

ILLEGAL
Jméno
ILLEGAL — illegal instruction

725

Kapitola 86. Doba elektronková

Přehled
ILLEGAL

Popis
If an attempt is made to use this operation, a check alarm will result.
ILLEGAL

00001 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

MH
Jméno
MH — multiply and hold

Přehled
MH x

Popis
Multiply contents of AC by contents of memory[x]. Retain the full product in AC and in the first 15 digit positions
of BR, the last digit position of BR being cleared. The magnitude of contents of memory[x] appears in AR. SAM
is cleared. Sign of AC is determined by sign of product. Result in (AC + BR) is double register product. The is
determined the same as for MR.
MH

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

726

11001 xxxxxxxxxxx

Kapitola 86. Doba elektronková

MR
Jméno
MR — multiply and roundoff

Přehled
MR x

Popis
Multiply contents of AC by contents of memory[x]. Roundoff result from BR to 15 significant binary digits and
store it in AC. If BR(0) = 1, roundoff is 2-15; if BR(0) = 0, roundoff is 0. Clear BR. The magnitude of contents of
memory[x] appears in AR. SAM is cleared. Sign of AC is determined by sign of product. The minimum time of
34 µs occurs of there are all 0’s in |AC|; the maximum time of 41 µs occurs when there are all 1’s in |AC|. The
average time is 37.5µs.
MR

11000 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

RC
Jméno
RC — record

Přehled
RC x

Popis
Transfer contents of AC via IOR to an in-out unit. IOR is cleared only after an rc used as a display instruction.
The address section of the instruction has no significance except when used with the character generator.

727

Kapitola 86. Doba elektronková

RC

00101 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

RD
Jméno
RD — read

Přehled
RD x

Popis
Transfer word from IOR to AC, then clear IOR. (Wait, if necessary, for information to arrive in IOR from an in-out
unit.) Contents of AR are identical to contents of AC. The address section of the instruction has no significance.

RD

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SA
Jméno
SA — special add

728

00011 xxxxxxxxxxx

Kapitola 86. Doba elektronková

Přehled
SA x

Popis
Add contents of memory[x] to contents of AC, storing fractional result in AC and retaining in SAM any overflow
(including sign) for use with next CA, CS or CM instruction. Between sa and the next CA, CS or CM instruction
for which the sa is a preparation, the use of any isntruction which clears SAM will result in the loss of the
overflow with no other effect on the normal function of the operation. The following operations clear SAM without
using its contents: SD, SU, SA AO DM, MR, MH, DV, FIXME:whirlwind.isa.sl;, FIXME:whirlwind.isa.sr; and
FIXME:whirlwind.isa.sf;. CA, CS or CM clear SAM after using its contents. If the overflow resulting from the
sa is to be disregarded, care must be taken to destroy it before the next CA, CS or CM instruction. The contents
of memory[x] appears in AR. SAM is cleared before, but not after, the addition is performed.
SA

10101 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SD
Jméno
SD — sum digits

Přehled
SD x

Popis
The sum of the original contents of digit i of AC and original contents of digit i of register x becomes stored in
digit i of AC. The final value of digit i of AC is 0 if the values of difit i of AC and register x are alike; the final
value of digit i of AC is 1 if the values of digit i of AC and register x are different.
SD

00110 xxxxxxxxxxx

729

Kapitola 86. Doba elektronková

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SF
Jméno
SF — scale factor

Přehled
SF x

Popis
Multiply the contetns of AC and BR by 2 often enough to make the positive magnitude of the product equal to or
greater than 1/2. Leave the finale product in AC and BR. Store the number of multiplications in AR and in last 11
digit places of memory[x], the first 5 digits being undisturbed in memory[x]. If all the digits in BR are zero and
AC contains ±0, the instruction sf x leaves AC and BR undisturbed and stores the number 33 times 2-15 in AR
and in the last 11 digit positions of memory[x]. Negative numbers are complemented in AC before and after the
multiplication (by shifting); hence ones appear in the digit places made vacant by the shift. SAM is cleared. The
time varies according to the number of 0’s between the binary point and first 1 in magnitude of binary fraction
represented by the number AC and BR. The minimum time of 30 µs occurs when |AC + BR| ≥ 1/2; the maximum
time of 78 µs occurs when |AC+BR| = 0.
SF

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SI
Jméno
SI — select in-out unit/stop

730

11101 xxxxxxxxxx

Kapitola 86. Doba elektronková

Přehled
SI pqr

Popis
Stop any in-out unit that may be running. Select a particular in-out unit and start it operating in a specified mode,
deignated by the digits p q r; or, stop the computer. Si 0 will stop the computer; si 1 will stop the computer
only if the "Conditional Stop" switch is ON. A program alarm may occur if the computer is not ready to receive
information trasmitted to it from selected in-out unit (e.g., the use of an si address if si selects Magnetic Tape, or
PETR without the necassary rd instruction following). Also an inactivity alarm may result when using an rc or bo
with an si instruction which selects the read mode.

SI

00000 xxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SLH
Jméno
SLH — shift left and hold

Přehled
SLH x

Popis
Shift contents of AC (except sign digit) and BR to the left n places. The positive integer n is treated modulo 32;
digits shifted left out of AC1 are lost. (Shifting left n places is equivalent to multiplying by 2n, with the result
reduced modulo 1.) Leave final product in AC and BE. Do not eoundoff or clear BR. Negative numbers are
complemented before the shift; hence, ones appear in the digit places made vacant by the shift of a negative
number. Digit 6 (the 29 = 512 digit of the address) of the instruction slh n must be a one to distinguish slh n from
SLR n described below. SAM is cleared. The execution time depends upon the size of n.
SLH

11011 1xxxxxxxxxx

731

Kapitola 86. Doba elektronková

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SLR
Jméno
SLR — shift left and roundoff

Přehled
SLR x

Popis
Shift fractional contents of AC (except sign digit) and B to the left n places. The positive integer n is treated
modulo 32; digits shifted left out of AC1 are lost. (Shifting left n places is equivalent to multiplying by 2n, with the
result reduced modulo 1.) Roundoff the result to 15 binary digits and store it in AC. Clear BR. Negative numbers
are complemented before the shift and after the roundoff; hence, ones appear in the digit places made vycant by
the shift of a negative number. Digit 6 (the 29 = 512 digit of the address) of the instruction slr n must be a zero to
distinguish slr n frmo SLH n described below. The instruction slr 0 simply causes roundoff and clears BR. SAM
is cleared. Roundof (ρ) may cause overflow with a consequent arithmetic check alarm if |F (AC+BR)2n+ρ| = 1.
The execution time varies according to the size of n.
SLR

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SP
Jméno
SP — sub-program (transfer control)

732

11011 0xxxxxxxxxx

Kapitola 86. Doba elektronková

Přehled
SP x

Popis
The nextinstruction from register x. If the sp instruction was at address y, clear the AR and store y+1 in the last
11 digit positions of AR. x becomes the contents of the PC.

SP

01111 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SRH
Jméno
SRH — shift right and hold

Přehled
SRH x

Popis
Shift contents of AC (except sign digit) and BR to the right n places. The positive integer n is treated modulo
32; digits shifted right out of BR15 are lost. (Shifting right n places is equivalent to multiplying by 2-n.) Do not
roundoff the result or clear BR. Result is stored in AC and BR. Negative numbers are complemented in AC before
and after the shift; hence, ones appear in the digit places made vacant by the shift of a negative number. Digit 6
(the 29 = 512 digit of the address) of the instruction srh n must be a one to distinguish srh n from SRR n described
below. SAM is cleared. The time depends upon the size of the integer n.
SRH

11100 1xxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

733

Kapitola 86. Doba elektronková

SRR
Jméno
SRR — shift right and roundoff

Přehled
SRR x

Popis
Shift contents of AC (except sign digit) and BR to the right n places. The positive integer n is treated modulo 32;
digits shifted right out of BR15 are lost. (Shifting riht n places is equivalent to multiplying by 2-n.) Roundoff the
result to 15 binary digits and store it in AC. Clear BR. Negative numbers are complemented before the shift and
after the roundoff; hence, ones appear in the digit places made vacant by the shift of a negative number. Digit 6
(the 29 = 512 digit of the address) of the instruction srr n must be a zero to distinguish srr n from SRH n described
below. The instruction srr 0 simply causes roundoff and clears BR. SAM is cleared. Roundof (in an srr0) may
cause overflow with a consequent arithmetic check alarm. The time depends upon the size of n.
SRR

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

SU
Jméno
SU — subtract

Přehled
SU x

734

11100 0xxxxxxxxxx

Kapitola 86. Doba elektronková

Popis
Subtract contents of memory[x] from contents of AC, storing result in AC. The contents of memory[x] appear in
AR. SAM is cleared. Overflow may occur giving an arithmetic check alarm if |C(AC) - C(mem[x])| ≥ 1.
SU

10011 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

TA
Jméno
TA — transfer address

Přehled
TA x

Popis
Transfer last 11 digits of AR to last 11 digit positions of register x. The original contents of the
last 11 digit positions of register x are destroyed. The ta operation is normally executed after an SP
or FIXME:whirlwind.isa.cp; instruction in connection with sub-programming; less frequently after
FIXME:whirlwind.isa.ao;, FIXME:whirlwind.isa.sf; or other operations.

TA

01010 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

735

Kapitola 86. Doba elektronková

TD
Jméno
TD — transfer digits

Přehled
TD x

Popis
Transfer last 11 digits of AC to last 11 digit positions of register x. The original contents of the last 11 digit
positions of register x are destroyed.

TD

01001 xxxxxxxxxxx

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

TS
Jméno
TS — transfer to storage

Přehled
TS x

Popis
Transfer contents of AC to register x. The original contents of register x are destroyed.

TS

736

01000 xxxxxxxxxxx

Kapitola 86. Doba elektronková

Odkazy
Podobné instrukce: FIXME:whirlwind.isa.halt;.

Poznámky
1. http://user.cs.tu-berlin.de/~zuse/Konrad_Zuse/en/rechner_z22.html
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Z22
3. http://www.cs.man.ac.uk/CCS/res/res04.htm#f
4. http://www.bitsavers.org/pdf/mit/whirlwind/

737

Kapitola 87. Doba transistorová
Vše co se mi podařilo sehnat o tranzistorových počítačích.
Odkazy:
• Přehled tranzistorových počítačů1
•

12-ti bitové počítače
•

CDC-160

•

LINC

•

PDP-5

•

PDP-8

Historie:
•
•

1961:
2
• ZUSE Z23 — následník Z22
•

87.1. TRADIC
*

Odkazy:
• Wikipedia TRADIC3
• CED in the History of Media Technology4
• 1953 - Transistorized Computers Emerge5
•

První tranzistorový počítač postavený v USA. Byl dokončen v roce 1954. Název TRADIC se vykládá jako
TRAnsistor DIgital Computer nebo jako TRansistorized Airborne DIgital Computer.
Ačkoliv se počítač uvádí jako tranzistorový, obvod generování hodinového signálu byl řešen pomocí elektronek. V té době neexistovaly tranzistory, které by byl schopné dodat signál požadovaných parametrů.
TRADIC byl dostatečně malý a lehký, aby mohl být instalován v B-52 Stratofortress.
Počítač vykonával asi jede milion instrukcí za sekundu. Příkon byl menší než 100W a byl mnohem spolehlivější
než elektronkové počítače.
V počítači bylo použito asi 800 tranzistorů a přes 10 000 diod.

87.2. TX-0
* Attributy: chapter id="tx-0" ent=TX-0

Odkazy:
• Kolekce informací z MIT6
• Programy pro TX07

738

Kapitola 87. Doba transistorová
•
•
•
•
•

A Brief History of the Internet8
The pre-history of the Digital Equipment Corporation9
TX-010 on Absolute Astronomy
L-1
Highlights from The Computer Museum Report11 Volume 8 — Spring 1984

•

Počítač TX-0 vznikl původně jako logických obvodů a feritových pamětí pro projektovaný tranzistorový počítač
TX-2. Použité transistory byly nové SBT100 (surface barrier transistor) od firmy Philco. Jejich cena byla tehdy
$80. TX-0 obsahoval kolem 3 600 takových transistorů.
Velikost datového slova uloženého v paměti byla 18-bitů a pamět’ byla omezena 16-ti bitovou adresou na 64K
slov. Instrukce byla celá uložena v jednom slově.

87.2.1. Original TX-0 Registers and Instruction Set
Odkazy:
•

MIT TX-0 INSTRUCTION SET12

Původní TX-0 z Lincoln Labs měl operační kód dlouhý 2 bity. Také neměl žádní indexový registr. Později, v
roce 1958 při stěhování na MIT byl operační kód rozšířen ze dvou na čtyři bity a pbyl přidán indexový registr.
Dva bity operačního kódu rozlišovaly 4 instrukce. Tyto instrukce jsou ve zkratce STORE, ADD, JUMP IF
LESS THAN a OPERATE
000000+addr
200000+addr
400000+addr
600000+code

STO
ADD
TRN
OPR

addr
addr
addr
code

// jump of AC0 is zero

Instrukce OPR je vlastně celá třída „mikrokódovaných“ instrukcí. Jejím parametrem není adresa ale 16 bitů.
Každý z těchto bitů ovlivňuje fuknce některé části počítače a jejich vzájemnou kombinací vznikají sofistikované
instrukce. Tento postup byl dále rozveden v takových počítačích jako je například 65.1.2
Instrukční slovo je široké 18 bitů. Z těchto 18-ti bitů tvoří instrukce prní dva a zbylých 16 je adresa.
Tabulka 87-1. Registry TX-0
reg

popis

MBR

Memory Buffer Register (18 bits)

AC

Accumulator (18 bits)

MAR

Memory Address Register (16 bits)

PC

Program Counter (16 bits)

IR

IR Instruction Register (2 bits)

LR

Live Register (18 bits)

TBR

Toggle Switch Buffer Register (18 toggle
switches)

TAC

Toggle Switch Accumulator (18 toggle switches)

739

Kapitola 87. Doba transistorová
IR0 IR1 ABBREVIATION
INSTRUCTION
0

0

sto x

Replace the contents of register x with the contents of the AC. Let the AC remain the
same.

0

1

add x

Add the word in register x to the contents of the AC and leave the sum in the AC

1

0

trn x

If the sign digit of the accumulator (AC0) is negative (i.e., a one) take the next instruction
from there. If the sign is positive (i.e., a zero) ignore this instruction and proceed to the
next instruction.

1

1

opr x

Execute one of the operate class commands indicated by the number x.

87.2.1.1. Operate Class Commands
Popis instrukce, nebo lépe instrukcí třídy operate.

100
000

740

CLL

Clear left nine digital positions of the AC.

40 000 CLR

Clear right nine digital positions of the AC.

20 000 IOS

In-Out Stop. Stop machine so that an In-Out command (specified by digits 6,7, and 8 of
MAR) may be executed.

30 000 HLT

Halt the computer.

7 000

P7H

Punch holes 1-6 in flexo tape specified by AC digital positions 2, 5, 8, 11, 14, and 17.
Also punch a 7th hole in tape.

6 000

P6H

Same as P6H but no seventh hole.

4 000

PNT

Print one flexowriter character specified by AC digits 2, 5, 8, 11, 14, and 17.

1 000

R1C

Read ine line of flexo tape so that tape positions 1, 2, 3, 4, 5, and 6 will be put in the AC
digital positions 0, 3, 6, 9, 12 and 15.

3 000

R3C

Read ine line of flexo tape so that tape into AC digits 0, 3, 6, 9, 12 and 15. Then cycle
the AC one digital positions; read the next line on tape into AC digits 0, 3, 6, 9, 12 and
15, cycle the AC right one digital positions and read the third and last line into AC digits
digits 0, 3, 6, 9, 12 and 15. (This command is equal to triple CYR-R1C.)

2 000

DIS

2 000

DIS

Intensifi a point in the scope with x and y coordinates where x is specified by AC digits
0-8 with digit 0 being used as the sign and y is specified by AC digits 9-17 with digit 9
being used as the sign for y. The complement system is in effect when the signs are
negative.

400

SHR

Shift the AC right in place, i.e., multiply the AC by 2-1.

600

CYR

Cycle the AC right one digital position (AC17 will become AC0

200

MLR

Store the contents of the MBR (memory buffer register) in the live reg.

100

PEN

Read the light pen flip-flops 1 and 2 into AC0 and AC1.

4

TAC

Insert a one in each digital position of the AC wherever there is a ine in the
corresponding digital position of the TAC.

40

COM

Complement every digit in the accumulator.

20

PAD

Partial add AC to MBR, that is, for every digital position of th MBR that contains a one,
complement the digit in the corresponding digital position of the AC. This is also called
a half add.

10

CRY

Kapitola 87. Doba transistorová

1

AMB

3

TBR

2

LMB

Obrázek 87-1. Operate Fields
--1
-------------------------------------

--1--10
-11
-------------------------------

--------111
110
100
010
-----------------------

----------------101101--1
--0
-------------

--------------------------1--1--1
-------

----------------------0-1--------01
-11
-10

CLL
CLR
IOS
HLT
P7H
P6H
PNT
DIS
SHR
CYR
MLR
PEN
TAC
COM
PAD
CRY
AMB
TBR
LMB

AC -> MBR
TBR -> MBR
LR -> MBR

87.2.1.2. Coded Operate Class Commands

700000

cll

Clear the left nine digital
positions of the AC

640000

clr

Clear the right nine digital
positions of the AC

620000

ios

In-Out Stop

630000

hlt

Halt the computer

607000

p7h

Punch holes 1-6 in flexo tape.
Also punch a 7th hole on tape.

606000

p6h

Same as p7h but no seventh hole

CLA

opr 140000

Clear the accumulator

600002

lmb

Store the contents of the LR in the
MBR

Tabulka 87-2. TX0 Combined Operate Class Commands
Opcode

Mnemo

Combination

Description

740 000

cla

cll + clr

Clear the AC.

741

Kapitola 87. Doba transistorová
Opcode

Mnemo

Combination

Description

600 031

cyl

amb + pad + cry

Cycle the AC left one
digital position.

740 040

clc

cll + clr + com

Clear and complement
AC

622 000

dis

ios + dis

Display (note IOS must
be included for in-out
cmds)

ios + cll + clr

In out stop with AC
cleared

760 000

87.2.2. Modified TX-0 Register and Instruction Set
Tabulka 87-3. Registry modifikovaného TX-0
reg

popis

AC

18-ti bitový akumulátor

XR

14-ti bitový indexový registr

LR

18-ti bitový in-out registr (live registr)

MBR

18-ti memory buffer register

TBR

Toggle Switch Buffer Regisster (18 přepínačů)

TAC

Toggle Switch Accumulator (18 přepínačů)

PF

program flag register (?)

Obrázek 87-2. Instrukční slovo modifikovaného TX-0
0 1 2 3 4 5 ................... 15
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| OP
|X|
ADR
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Tabulka 87-4. Základní instrukce modifikovaného TX-0
IR0-3, X

mnemo

popis

00000

sto y

Store

00001

stx y

Store AC, Indexed

00010

sxa y

Store Index in Address

00011

ado y

Add One

00100

slr y

Store Live Register

00101

slx y

Store LR Indexed

1111

742

Kapitola 87. Doba transistorová

87.3. CDC 160
* Attributy: id="cdc-160" xreflabel="CDC 160", ent=CDC-160 ent=CDC-160A

Odkazy:
•

The Control Data Corporation 160 Computer13

•

Control Data Corporation Model 16014

•

Characteristics Of The CONTROL DATA MODEL 160-A COMPUTER15

•

CDC 160A16 na Wikipedii

Počítač CDC160 byl představen v roce 1960.
Používal 12-ti bitová slova, a adresa paměti byla rovněž 12-ti bitová. To dovolovalo adresovat 4K slov.

87.3.1. Registry
CDC-160 má následující registry:
S
Memory addressing. Hlavní pamět CDC-160 má 4K slova adresované 12-ti bitovým registrem S.
P
Program Counter. Čítač programu, obsahuje adresu následující instrukce. Čítač je inkrementován po
načtení instrukce.
A
Accumulator. 12-ti bitový střadač. Obsahuje výsledky logických a aritmetických operací.

87.3.2. Instrukční sada
Většina instrukcí má následující formát
Obrázek 87-3. Formát instrukcí počítače CDC-160
11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00
___________________________________
| | | | | | | | | | | | |
|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|
|
|
|
|
|
Opcode | Mode|
Address
|
|
|
|
|
6-bit F
|
6-bit E
|

Tabulka 87-5. Tabulka instrukcí CDC-160
opcode

význam

0000

Immediate Instructions

0001

Immediate Instructions

0010

And

743

Kapitola 87. Doba transistorová
opcode

význam

0011

Or

0100

Load

0101

Load Complement

0110

Add

0111

Subtract

1000

Store

1001

Shift and Replace

1010

Add and Replace

1011

Add One and Replace

1100
1101
1110
1111
Tabulka 87-6. Adresní módy CDC-160

00

Direct

Přímé adresování nulté stránky
paměti. Tedy pamětových buněk
na adresách 0 až 63.

01

Indirect

10

Forward Relative

11

Backward Relative

Tabulka 87-7.
Opcode

Mnemonic

Description

000 000 000 000

ERR

Halt

halt the cpu

000 000 000 ???

NOP

000 000 000 111

NOP
bank set

b6=0
A ←− P

000 000 bbb vvv

744

000 001 000 000

BLS

000 001 000 001

PTA

Transmit Program
Counter to
Accumulator

000 001 000 010

LS1

Shift Left

000 001 000 011

LS2

Shift Left 2

000 001 000 100

CBC

000 001 000 101

ATE

000 001 000 110

ATX

000 001 000 111

ETA

000 001 001 000

LS3

Shift Left 3

000 001 001 001

LS6

Shift Left 6

Kapitola 87. Doba transistorová
Opcode

Mnemonic

Description

000 001 001 010

MUT

Multiply by 10

000 001 001 011

MUH

Multiply by 100

000 001 001 100

RS1

ROR A

000 001 001 101

RS2

ROR A,2

000 001 010 000

CIL

000 001 011 000

CTA

000 001 100 xxx

SBU

000 001 101 xxx

STP

000 001 110 xxx

STE

0000 10

And immediate

A ←− A & E

0000 11

Or immediate

A ←− A | E

0001 00

Load

A ←− E

0001 01

Load Complement

A ←−

0001 10

Add immediate

A ←− A + E

0001 11

Subtract immediate

A ←− A - E

110x 00

Zero Jump

if x=0 then dst=P+E
else dst=P-E

110x 01

Non-Zero Jump

if x=0 then dst=P+E
else dst=P-E

110x 10

Positive Jump

jump if A is positive

110x 11

Negative Jump

jump if A is negative

1110 00

Jump Indirect

P ←− M[E]

1110 01

Jump Forward Indirect

1111 1111 1111

Error

halt the cpu, same as
Halt

Addressing modes
No Address (n)
E is used as the lower 6 bits of a 12-bit operand, the upper 6 bits being zeros. No storage reference is
made.
Direct Address (d)
E is used to address one of the first 64 storage locations from which a 12-bit operand is obtained.
Indirect Address (i)
E is used to address one of the first 64 storage locations. The 12-bit contents of that location represent another address within storage. This latter address contains the 12-bit operand to be used by the
instruction.
Relative Address Forward (f)
E is added to the contents of P. The sum specifies a new address where the operand to be used by the
current instruction will be found.

745

Kapitola 87. Doba transistorová
Relative Address Backward (b)
E is subtracted from the contents of P. The resultant difference specifies a new address where the operand
to be used by the current instruction will be found; this new address coannot be further than 63 locations
from the current instruction. P is unchanged.
Relative Forward Indirect Address (fi)
E is added to the contents of P in order to specify one of the 63 locations immediately following the
current instruction address; the 12-bit contents of that location are used to address and operand anywhere
on storage. P is unchanged.
Tabulka 87-8. Instruction table for CDC 160
mnemonic
opcodename

addr execcomments
mode time

ERR

00

Error

6.4 Stop operation

HLT

77

Halt

6.4

SHA

01

Shift A

(n)

6.4

Shift A depends on value E for its action.
Three possibilities are: • 0102 Shift the
contents of A lef end-arround 1 binary
position.
• 0110 Shift the contents of A left
end-arround 3 binary positions.
0112 Multiply the contents of 1
by octal 12 (decimal 10).
•

746

LPN

02

LPD

Logical
Product

(n)

6.4 Form in A the logical product of original contents of A
and operand. A ←− A && operand

10

(d)

12.8

LPI

11

(i)

19.2

LPF

12

(f)

12.8

LPB

13

(b)

12.8

LSN

03

LSD

14

LSI

15

LSF

16

LSB

17

OUT

73

(fi)

12.8 Transmit to selected output device words of
+
information from storage beginning at starting address
n*12.8
and continuing up to but not including the termination
address.

Output

Kapitola 87. Doba transistorová
mnemonic
opcodename

addr execcomments
mode time

OTN

74

Output
Direct

(n)

6.4 Transmit lover 6 bits (E) of this instruction to selected
output device. If more than 6 bits are used by output
equipment other bits will be zero.

EXF

75

External
Function

(f)

12.8 Transmit external function code to external equipment.
The code is specified by contents of storage location E
positions following external function instruction.

INA

76

Input to A

(n)

6.4 Read into A one frame of data from selected input
device, clearing previous contents of A.

87.3.2.1.

87.3.2.2. Podprogramy
CDC 160 nemá žádnou instrukci pro volání podprogramů. Toto lze ale realizovat následující posloupností instrukcí.
// Call p
x : 0100 1000 0000
x+1:
x+6
x+2: 1000 0100 0000
x+3:
p
x+4: 1110 0100 0000
x+5
p+1

-------

Load Forward Relative
(return address)
Store Indirect
(destitnation return link)
Jump Forward Indirect
(destination address)

// Subroutine P
p-1: 1110 0100 0000
p :
p+1:
....
....
p+n: 1110 0100 0000
:
p-1

-------

Jump Forward Relative
(return address)
Entry Point of P
(function body)
Jump Forward Indirect
(address of return jump)

87.4. CDC 160A
* Attributy: section id="cdc160a"
* FIXME:TBD.

Odkazy:
• CDC 160A17

87.4.1. Instrukční sada
*

Tabulka 87-9.

747

Kapitola 87. Doba transistorová
Opcode

Mnemonic

Description

Timing

0000

ERR

Error Stop

1

01..

Fixed Shift

02..

And

03..

Or

04..

Load

05..

Load complement

06..

Add

07..

Subtract

10..

And (direct)

11..

And (indirect)

12..

And (relative forward)

13..

And (relative backward)

14..

Or (direct)

15..

Or (indirect)

16..

Or (relative forward)

17..

Or (relative backward)

F

E

G

Mnemonic

Name

Timing

Stop Commands
001x

Shift relative
1
(memory
reference
control to Bank
x)

Shift Commands
01

EE

Fixed Shift

02

EE

And

03

EE

Or

04

EE

Load

05

EE

Load
complement

06

EE

Add

77

00

HLT

Halt

1

77

77

HLT

Halt

1

BLS

Block Store

1-2

Data Transmission Commands

748

01

00

XXXX

01

14

RS1

Right Shift
One

1

01

15

RS2

Right Shift
Two

1

Kapitola 87. Doba transistorová

87.5. ARC-1 — The Average Response Computer
* Attributy: id="ARC-1"

Odkazy:
18
• The Genesis of a Technological Revolution
•

Nástroj který vyvinul W.A.Clark (Lincoln Laboratory) na Center Development Office for Computer Technology in the Biomedical Sciences pro Mary A.B. Brazier. ARC-1 není univerzální počítač, ale specializovaný stroj
pro neurofiziologické experimenty. Tento přístroj byl vyroben v Lincoln Laboratory, byl postaven z digitálních
transistorových obvodů a byl dostatečně rychlý pro zpracování experimentálních dat v reálném čase.
Obrázek 87-4. Blokové schéma ARC-1

STIMULUS
GENERATOR

SUBJECT

AMPLIFIER

ANALOG TO
DIGITAL
CONVERTER

DIGITAL
ADDER

DIGITAL
CONTROL
CIRCUITS

DIGITAL
MEMORY
256
18-BIT WORDS

DIGITAL TO
ANALOG
CONVERTER

PARAMETER
SWITCHES

800 KHz
CLOCK

PAPER
TAPE
PUNCH

X-Y
PLOTTER

CRT
DISPLAY

87.6. LINC [1962]
* Attributy: id="LINC", ent=LINC

Odkazy:
• LINC Computer19
20
• LINC MODE PROGRAMMING from PDP-12 User’s Manual
21
• The LINC was early and small ACM PORTAL
22
• WES CLARK LECTURE NOVEMBER 18. 1981
23
• The Genesis of a Technological Revolution
•
•

Fakta:
• Postaven v roce 1962 na MIT.
• Přímí předchůdci: TX-0, ARC-1 a L-1
• Konstrukce LINC ovlivnila PDP-4, a PDP-5.
• Bylo postaveno přes 1200 kusů.
•
•

LINC je zkratka pro Laboratory Instrument Computer.
Obrázek 87-5. Formáty instrukcí LINC-8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| opcode|
address
| Full Address
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

749

Kapitola 87. Doba transistorová
| 0
0 | 1 |
opcode
| I |
B
| B-class
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
0
0 |
opcode
| I |
| a-class
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 87-6. Direct Address Instruction Format of LINC
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10| 11|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| opcode|
address
| Full Address
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 87-10. Základní instrukc (Full Address) LINC
kód

název

00

popis
Instrukce třídy B, C, . . .

01y yyy yyy yyy

ADD Y

ACC+mem[Y]−→ACC

10y yyy yyy yyy

STC Y

ACC−→mem[Y]; 0−→ACC

11y yyy yyy yyy

JMP Y

PC−→mem[0]; Y−→PC

Obrázek 87-7. iβ
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10| 11|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
0 | 1 |
opcode
| I |
B
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Tabulka 87-11. Základní instrukce LINC
kód

název

popis

ADD
STC
JMP

Pokud B není 0 tak je to adresa jednoho z 15 B registrů. Ty jsou umístněny v paměti od adresy 0001 do 0017
(oktalově).
Tabulka 87-12.

750

0

00

adresa je čtena ze slova
následujícího za instrukcí
(absolutní mód)

1

00

data jsou čtena ze slova
následujícího za instrukcí
(immediate mode)

0

01-17

adresa je čtena z B registru

Kapitola 87. Doba transistorová

1

01-17

B registr je zvětšen o jedničku a
je z něj přečtena adresa

87.7. L-1
* Attributy: id="L-1", ent=L-1

Odkazy:
• A FUNCTIONAL DESCRIPTION OF THE L-1 COMPUTER24
Počítač postavený okolo roku 1960 v Lincoln Laboratory v Massachusetts Institute of Technology. Počítač je
velmi malý, bez vstupně výstupního elektronického psacího stroje zabírá 4 kubické stopy. Vykoná až 80 tisíc 10-ti
bitových operací za sekundu. Jeho instrukční sada vychází z konstrukce TX-0
Obrázek 87-8. Blokové schéma L-1

MEMORY
256 10-bit words

CONTROL

ADDER

DATA
INPUT

overflow

L

ACCUMULATOR REGISTER

TOGGLE SWITCHES

PRINTER
PUNCH

READER

TELETYPE

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
0 |
adresa
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 0
1 |
adresa
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
0 |
adresa
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1
1 | CL| CP| SR| SL| RS| SA| PR| RT|

JP adresa
AD adresa

(A←−A+M)

ST adresa

(A−→Madresa; 0−→A)

751

Kapitola 87. Doba transistorová
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

Obrázek 87-9. Instrukce L-1

00

JP adresa
0

adresa
1 2

9

01

AD adresa
0

adresa
1 2

9

10

ST adresa
0

adresa
1 2

11

operate
0

9

CL CP SR SL RS SA PR RT
1

2

3

4

5

6

7

8

9

Data se do počítače dostávají třemi kanály, dálnopisem s 5-ti stopou děrnou páskou, přepínači na předním
panelu a vstupním datovým kanálem.
Výstup je realizován derovačem 5-ti stopé děrné pásky dálnopisným strojem.
Výpočet začíná spuštěním stroje v load módu. V tomto se načte prvních 32 znaků z děrné pásky a uloží do
prvních 16-ti slov operační paměti. Poté je spuštěn právě načtený program od adresy 0.
Tabulka 87-13.
code

mnemo name

description

00 xxxxxxxx

jp

jump

if A0=0 then x−→P else P+1−→P (mod 256)

01 xxxxxxxx

ad x

add

A+Mx −→ A; Overflow∨L −→L

10 xxxxxxxx

st x

store

A−→Mx; 0−→A

11 10000000

cl

clear

0−→A; 0−→L

11 01000000

cp

complement

¬A −→A

11 00100000

sr

shift right

Ai −→Ai+1 [i=0,1,. . . ,8]; A9−→L; L−→A0

11 00010000

sl

shift left

11 00001000

rs

read switches

T∨A−→A; T10∨L−→L

11 00000100

sa

sample

A+Y −→ A; Overflow∨L−→L

11 00000010

pr

print

A5-9−→P; 1111111111−→A 1−→L

11 00000001

rt

read tape

R−→A0-4; R−→A5-9

87.8. Control Data Corporation Model 1604
Odkazy:
•

Control Data Corporation Model 160425

•

Velký (sálový) počítač. Používal 48-mi bitová slova. Instrukce byly 24 bitové. Do jednoho slova se tedy vešly
dvě. Pamět s feritových prstýnků měla 32K slov po 48 bitech.

752

Kapitola 87. Doba transistorová

87.9. Eliot
Odkazy:
• The first computer I programmed26
• Elliot 80327 na Wikipedii
•
•
•
•

87.10. Další počítače
Odkazy:
•
•

87.10.1. IBM 1130
Odkazy:
•

IBM1130.org28

Pamět počítače byla 4 až 32K 16-ti bitových slov

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_transistorized_computers
2. http://www.computerhistory.org/projects/zuse_z23/
3. http://en.wikipedia.org/wiki/TRADIC
4. http://www.cedmagic.com/history/tradic-transistorized.html
5. http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1953-transistorized-computers-emerge.html
6. http://www.bitsavers.org/pdf/mit/tx-0/
7. http://www.bitsavers.org/bits/MIT/tx-0/
8. http://www.businessweek.com/chapter/segaller.htm
9. http://www.cs.man.ac.uk/CCS/res/res04.htm#f
10. http://www.absoluteastronomy.com/topics/TX-0
11. http://ed-thelen.org/comp-hist/TheCompMusRep/TCMR-V08.html
12. http://www.bitsavers.org/pdf/mit/tx-0/MIT_TX-0_InstructionSet.txt
13. http://www.cs.uiowa.edu/~jones/cdc160/
14. http://ed-thelen.org/comp-hist/BRL61-c.html#CDC-160
15. http://ed-thelen.org/comp-hist/CDC-160-A-prel.html

753

Kapitola 87. Doba transistorová
16. http://en.wikipedia.org/wiki/CDC_160A
17. http://ed-thelen.org/comp-hist/cdc-160a.html
18. http://history.nih.gov/exhibits/linc/docs/page_06.html
19. http://www.smecc.org/linc_computer.htm
20. http://users.rcn.com/crfriend/museum/doco/PDP-12/UG-Chap3s3.html
21. http://portal.acm.org/citation.cfm?id=12178.12187
22. http://ed-thelen.org/comp-hist/lecture-Wes-Clark3.html
23. http://history.nih.gov/exhibits/linc/index.html
24. http://www.bitsavers.org/pdf/mit/lincolnLaboratory/51G-0012_Functional_Description_of_the_L1_Computer_Mar60.pdf
25. http://ed-thelen.org/comp-hist/BRL61-c.html#CDC-1604
26. http://www.g6lvb.com/803.htm
27. http://en.wikipedia.org/wiki/Elliott_803
28. http://ibm1130.org

754

Kapitola 88. Doba mikroprocesorová
S příchodem mikroprocesorů se podstatně snížila velikost cena i dostupnost počítačů. Počítače přesunuli z oblasti
exklusivních strojů zabírajících celé místnosti nebo alespoň dostatečně veliké či malé skříně do oblasti malých,
jednodeskových strojů s masovým nasazením.

88.1. I8008
První 8-mi bitový mikroprocesor. Vyroben firmou Intel. Jedná se o předchůdce procesoru 8080. Je to jeden z
prvních mikroporcesorů o kterém vím že byl nasazen v dostupné počítačové technice.
Počítače postavené na I8008:
•

SCELBI-8H [1973]:
1
• SCELBI na Wikipedii
•

•

MARK-8 [1974]:
2
• Mark-8 na Wikipedii
3
• Mark-8 Minicomputer

88.2. RCA1802
Počítače postavené na RCA1802:
•

COSMAC MICROTUTOR [1976]:
4
• RCA COS/MAC MICROTUTOR
•

•

COSMAC ELF [1976,1977]:
5
• COSMAC ELF
6
• COSMAC ELF na Wikipedii
7
• Elf 2000
8
• Build The COSMAC "ELF" A Low-Cost Experimenter’s Microcomputer v Popular Electronics,
srpen 1976
•

•

COSMAC VIP [1977]:
9
• COSMAC VIP na Wikipedii
10
• RCA Cosmac VIP na OLD-COMPUTERS.COM

755

Kapitola 88. Doba mikroprocesorová
*

88.3. I8080
* TEMPLATE

88.4. Z80
Odkazy:
• popis procesoru Z80
•

Počítače a mikropočítače s procesorem Z80. Zde jsou uvedeny jen komerčně vyráběné a prodávané, nebo
velmi významné historické konstrukce. Pokud se zajímáte a aktuální konstrukce, ty jsou uvedeny v kapitole o
mikroprocesoru Z80.
Odkazy ZX Spectrum a klony:
• 35
• Didaktik Gama 192KB11 Nový Klon ZX Spectra 128KB
12
• PENTAGON-1024 SL
13
• Sinclair ZX Spectrum FAQ —
14
• comp.sys.sinclair FAQ —
15
• Sprinter — stránka je v ruštině
•

Odkazy Sinclair ZX mix a různé:
• Computer case which is worth considering16
• Sinclair User Archive17
• ZX MMC18
• Sinclair User19
• CRASH20
• Postavte si doma pořádný počítač!21
•

Fóra:
•
•

WaveMate_Computers22

Simulátory:
23
• Z80-SIM
•

88.4.1. Sinclair ZX80/ZX81 a klony
* Attributy: id="ZX80"

Odkazy:
• popis procesoru Z80
• 35.5.1
• Wilf Rigter ZX81 RULES OK!24
•

756

Kapitola 88. Doba mikroprocesorová
•

Odkazy ZX80:
• ZX-TEAM ZX8025
• Another Sinclair ZX80 page!26
• planet sinclair27
• Sinclair ZX8028 na oldcomputers.net
• ZX81 RULES OK!29
• Sinclair ZX8030
Odkazy ZX81:
• ZX-Team31
• Grafika na osmibitových počítačích firmy Sinclair32 Pavel Tišnovský [2009-06-25]
• ZX81 / TIMEX 1000/1500 COMPETITIONS33
34
• ZX81 MMC Redux
35
• La Page de Didier, Club Zx81
36
• ORDI-5 [francouzsky]
• ZX81.de — ZX-TEAM-homepage37
• Matt Barber’s ZX81 Home Page38
•

ZX80 je první počítač vyrobený firmou Cliva Sinclaira v Británii. Byl to první mikropočítač s nízkou cenou
pro velmi široké masy. Jeho konstrukce postavaná okolo procesoru Z80 je velmi jednoduchá. O videosignál je
generován procesorem jen s minimální podporou hardware. Celá elektronika se vešla na jednu malou PCB.
ZX81 je vylepšená verze ZX80. Hlavním rozdílem je, že místo většiny obvodů byl použit zákaznický obvod
ULA vyrobený firmou Feranti.
ZX80 a ZX81 hardware
•

je mikropočítač je založen na procesoru Z80

•

obsahuje 1KB RAM, rozšiřitelné vnějšími moduly na 16KB, 32KB či 56KB

•

8KB ROM obsahuje interpret jazyka BASIC, 4KB ROM u ZX80

•

zobrazuje text v rozlišení 32×24 znaků

•

semigrafiku v rozlišení 64×48 bodů

•

Hi-Res grafiku 256×192 bodů s HW doplňky či modifikacemi

Fóra:
• Sinclair ZX80 / ZX81 Forums39 — Discussion forums for users of the Sinclair ZX80 / ZX81 and their
clones
• forum.tlienhard.com40 — Das Forum für ZX81 und Amiga Freunde [německy]
Komerční klony:
• TL801 italská replika ZX80
• Microace americká replika ZX80
Modifikace, přídavný hardware a vylepšení:
• 2K ROMPATCH FOR A TS1000 WITH 16K-64K RAMPACK41 wilf rigter 06/2005
• Proposed Projects for the Sinclair ZX81 Home Computer42
• Memopak HRG43
• Sinclair ZX80 8K Basic ROM Upgrade44
•
•

ZX154145

757

Kapitola 88. Doba mikroprocesorová
•
•

Philip Lord My Sinclair ZX8146
IMPROVED ZX81 WAIT CIRCUIT Rev 2 07/2005 - wilf rigter47

•

Odkazy:
• ROM’s again48
• /pub/Vintage/Sinclair/8049
•

88.4.2. ZX Spectrum
Odkazy:
• ZX Design Info50 —A site dedicated to the reverse engineering of the ZX Spectrum and related projects
• World of Spectrum Forums51

88.5. MC6800
* TEMPLATE

88.6. 6502
* TEMPLATE

88.7. Altair
Odkazy:
52
• Welcome to AltairKit.com! Home of the New Altair 8800 Kit!
•

Altair 8080, původní, byl osazen procesorem 8080. Později byly zkonstruovány procesorové desky s jinými
procesory. Proto jej uvádím zde a ne u procesoru 8080.

88.8. IMSAI
Odkazy:
• The Official Home Page of IMSAI53
• IMSAI Documentation54
•
•

758

Kapitola 88. Doba mikroprocesorová

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/SCELBI
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Mark-8
3. http://www.bytecollector.com/mark_8.htm
4. http://www.decodesystems.com/cosmac/index.html#microtutor
5. http://homepage.mac.com/ruske/cosmacelf/
6. http://en.wikipedia.org/wiki/COSMAC_ELF
7. http://www.sparetimegizmos.com/Hardware/Elf2K.htm
8. http://incolor.inebraska.com/bill_r/elf/html/elf-1-33.htm
9. http://en.wikipedia.org/wiki/COSMAC_VIP
10. http://www.old-computers.com/museum/doc.asp?c=543
11. http://electronics.mysteria.cz/gama192cz/index.htm
12. http://pentagon.nedopc.com/
13. http://www.nvg.ntnu.no/sinclair/faq/index.html
14. http://www.sinclairfaq.com/cssfaq/
15. http://winglion.ru/sprinter/
16. http://www.sincuser.f9.co.uk/023/hardwre.htm
17. http://www.sincuser.f9.co.uk/index.htm
18. http://www.robsonfamily.dsl.pipex.com/mmc/mmc.htm
19. ftp://ftp.worldofspectrum.org/pub/sinclair/magazines/SinclairUser/SinclairUserViewer.html
20. http://www.crashonline.org.uk/
21. http://www.mcu.cz/news.php?extend.1540.7
22. http://groups.google.com/group/wavemate_computers
23. http://www.unix4fun.org/z80pack/index.html
24. http://www.user.dccnet.com/wrigter/
25. http://www.zx81.de/english/zx80_e.htm
26. http://www.xs4all.nl/~fjkraan/comp/zx80/
27. http://www.nvg.org/sinclair/computers/zx80/zx80.htm
28. http://www.oldcomputers.net/zx80.html
29. http://www.user.dccnet.com/wrigter/
30. http://k1.dyndns.org/Vintage/Sinclair/80/Sinclair%20ZX80/
31. http://www.fischerkai.de/zxteam/
32. http://www.root.cz/clanky/grafika-na-osmibitovych-pocitacich-firmy-sinclair/
33. http://zx81.republika.pl/
34. http://arduinonut.blogspot.com/2010/02/zx81-mmc-redux.html
35. http://zx81.ordi5.free.fr/didier/
36. http://zx81.ordi5.free.fr/

759

Kapitola 88. Doba mikroprocesorová
37. http://www.zx81.de/
38. http://www.honneamise.u-net.com/zx81/index.html
39. http://www.rwapservices.co.uk/ZX80_ZX81/forums/
40. http://forum.tlienhard.com/phpBB3/index.php
41. http://www.user.dccnet.com/wrigter/index_files/Shades%20of%20Memotech.htm
42. http://www.rwapsoftware.co.uk/zx81/zx81_projects.html
43. http://zx81stuff.org.uk/zx81/generated/hardwareinfo/m/MemopakHRG.html
44. http://www.fruitcake.plus.com/Sinclair/ZX80/ROMUpgrade/ZX80_ROMUpgrade.htm
45. http://8bit.yarek.pl/interface/zx81.zx1541/index.html
46. http://web.me.com/lord_philip/sinclair/My_Sinclair_ZX81.html
47. http://www.user.dccnet.com/wrigter/index_files/ZX81WAIT.htm
48. http://www.rwapservices.co.uk/ZX80_ZX81/forums/rom-s-again-t255.html
49. http://k1.dyndns.org/Vintage/Sinclair/80/
50. http://www.zxdesign.info/
51. http://www.worldofspectrum.org/forums/index.php
52. http://www.altairkit.com/creation_of_a_kit_story.html
53. http://www.imsai.net/
54. http://www.hartetechnologies.com/manuals/IMSAI/

760

Kapitola 89. Nezařazené stroje
*

Do této kapitoly umístňuji popisy počítačů které jsem zatím nezařadil do předchozích kapitol.

89.1. Philco 212
*

Obrázek 89-1. Formáty dat a instrukcí Philco 212

FIXED-POINT DATA WORD

fraction pa

integer part
23 24

0

mantisa

FLOATING-POINT DATA WORD
0

BCD OR ALPHANUMERIC WORD

35 36

char

char

0

5 6

char

char

char

11 12

17 18

23 24

char
29 30

35 36

.sp 1
LEFT INSTRUCTION

INSTRUCTION WORD

RIGHT INSTRU

0

23 24

ADDRESS FIELD

:

COMMAND

0

15 16

INPUT-OUTPUT ORDER WORD

NRS
0

ADDRESS-FIELD 0
0

TC UNIT
15 16 17 18 19

NWR
23 24

15

N
1

V
3 4

15

Tabulka 89-1. Instrukce
mnemonic

code4

popis

AM

1000

Add Memory

FAM

3000

AMS

1001

FAMS

3001

NR
35 36

V
1

ADDRESS-FIELD 1
0

11 12

ADDRESS FIELD
23 24

Add memory and Store

0000
0000

761

Kapitola 90. Historie na videu
*

Triumph of the Nerds:
1
• 1-1
2
• 1-2
3
• 1-3
• 1 - 44
• 1 - 55
• 1 - 66
• 2 - 17
• 2 - 28
• 2 - 39
• 2 - 410
• 2 - 511
• 2 - 612
• 3 - 113
• 3 - 214
15
• 3-3
16
• 3-4
17
• 3-5
18
• 3-6
How the Altair 8800 started the PC revolution:
• 119
• 220
Pirates of silicon valley:
• 121
• 222
• 323
• 424
• 525
• 626
• 727
28
• 8
29
• 9
30
• 10
• Steve Wozniak talks about Pirates of Silicon Valley31
Nerds 2.0.1
• episode 1 part 132
•

Poznámky
1. http://www.youtube.com/watch?v=3jV3JdtaOGc
2. http://www.youtube.com/watch?v=k4SHjp0Z-7M
3. http://www.youtube.com/watch?v=Dc5-2unzD9A
4. http://www.youtube.com/watch?v=pyKlNjwR03M

762

Kapitola 90. Historie na videu
5. http://www.youtube.com/watch?v=hZnZvOxg8Ks
6. http://www.youtube.com/watch?v=xi-g0ievM-4
7. http://www.youtube.com/watch?v=rKw3KM3MmLo
8. http://www.youtube.com/watch?v=viANWOeGc1I
9. http://www.youtube.com/watch?v=hvun38EreIE
10. http://www.youtube.com/watch?v=wBGJJdCnJMw
11. http://www.youtube.com/watch?v=R8xIdkw6Zvk
12. http://www.youtube.com/watch?v=lKk5a6hgbgM
13. http://www.youtube.com/watch?v=qrnmMgBBfNI
14. http://www.youtube.com/watch?v=Yp6RMfYcrH0
15. http://www.youtube.com/watch?v=enz4q96TQLE
16. http://www.youtube.com/watch?v=Sil44rEFzMc
17. http://www.youtube.com/watch?v=tL9mujB-LlA
18. http://www.youtube.com/watch?v=D_QEso4nZ0c
19. http://www.youtube.com/watch?v=WVwfDA4watU
20. http://www.youtube.com/watch?v=pfRBwBP_uTA
21. http://www.youtube.com/watch?v=xflXMZL2stU
22. http://www.youtube.com/watch?v=sHM82fF2ta8
23. http://www.youtube.com/watch?v=BCgB5fITxA4
24. http://www.youtube.com/watch?v=ZYDL_ZHMdvU
25. http://www.youtube.com/watch?v=1ZU2ncF2NFw
26. http://www.youtube.com/watch?v=DcWjOodAtoE
27. http://www.youtube.com/watch?v=wIeSqEBGNHM
28. http://www.youtube.com/watch?v=J9GGdsepMGU
29. http://www.youtube.com/watch?v=4Vw0QVT40CM
30. http://www.youtube.com/watch?v=6DstZQlJx-o
31. http://www.youtube.com/watch?v=1lx9JsSTklI
32. http://www.youtube.com/watch?v=QpAlKeukMys

763

Kapitola 91. Osobnosti
* Attributy: id="osobnosti"
* Kapitola generovaná z databáze. Část informací je zde ručně.

Jména a krátké informace o lidech jenž dělali počítače.

91.1. Howard Aiken
*

Pracoval s Grace Hopper na počítači MARK I (ASCC).
Příslušník armády.

91.2. Sergei Alexeevich Lebedev (1902-1974)
•

Sergei Alexeevich Lebedev1

Pod jeho vedením bylo vytvořeno 15 elektronických počítacích strojů.
V roce 1945 byl součástí týmu který vytvořil první analogový počítač v Sovětském Svazu.
Podílel se na stvoření počítačů MESM, SESM, BESM-2, M-20, BESM-6

91.3. David L. Jones (*19xx)
Odkazy:
• YouTube: EEVblog2
• EEVblog Electronics Community Forum3
• EEVBlog4 — Electronics Engineering Video Blog; No script, no fear, all opinion.
David L. Jones, známý také jako Dave Jones je Australský elektronik známý svým videoblogem o elektronice
na YouTube.
Doporučené knihy:
• iWoz5
• High-Speed Signal Propagation6 Advanced Black Magic, Howard Johnson, Martin Graham
• High-Speed Digital Design7 (Handbook of Black Magic)
• The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing8 By Steven W. Smith, Ph.D. (na webu
zdarma jako pdf)
9
• The Art of Electronics Paul Horowitz, Winfield Hill
•
•

Doporučené weby:
• FindChips.com10
• ANT the power of less11
•

764

Kapitola 91. Osobnosti
•

91.4. Grace Hopper (*1906, †1992)
Odkazy:
• WikipediaEN: Grace Hopper12
• WikipedieCZ: Grace Hopperová13
• Grace Murray Hopper14
•

Grace Murrayová Hopperová, narozená 9. prosince 1906, zemřela 1. ledna 1991. Byla americká matematička,
počítačová vědkyně a důstojnice amerického námořnictva.
Pracovala spolu s Howardem Aikenem na počítači MARK I (ASCC). Zaměstnána u námořnictva USA (USA
Navy).
Učila matematiku. V té době byla výuka matematiky (classified occupation)
Autorka prvního manuláu k počítači, ASCC operational manual15.

91.5. Hans R.Camenzind (*1934)
Odkazy:
• Hans R. Camenzind16
•

Hans R. Camenzind se narodil v Zurichu ve Švýcarsku v roce 1934. Vystudoval na elektro inženýra v Northeastern University17 a MBA na Santa Clara University18. Po několika letech práce v okolí Bostonu (USA) se
přestěhoval na západní pobřeží a nastopil do firmy Signetics19 a později založil vlastní firmu, Interdesign. Tu
po několika letech prodal Ferranti20. Od té doby pracuje jako nezávislý konsultant v navrhování analogových
intergovaných obvodů.
Během své kariéry napsal tři učebnice a navrhl první integrovaný zesilovač ve třídě D. Implementoval koncept
fázového závěsu do intergovaného obvodu, navrhl několik zákaznických integrovaných obvodů a stvořil známý
555. Do roku 2006 navrhl celkem 140 standardních a zákaznikcých integrovaných obvodů.

91.6. Harlan Anderson
Zakladatel firmy DEC. Tu založil spolu s Kenem Olsonem v roce 1957.

91.7. Jeri Ellsworth
Odkazy:
• Jeri Ellsworth21 na Wikipedii
• Jeri Ellsworth Dot Com22
POPIS

765

Kapitola 91. Osobnosti

91.8. Ken Olson
Zakladatel firmy DEC. Tu založil spolu s Harlanem Andersonem v roce 1957.
Olson s Andersonem pracovali v Lincoln Labs kde navrhli hlavní části AN/FSQ-7, TX-0 a TX-2. Chtěli mít
vlastní firmu na vývoj a výrobu počítačů. Proto založili DEC.

91.9. Saul Dinman
Odkazy:
• http://www.cs.uiowa.edu/~jones/arch/risc/
•

Architekt PDP-8/S. Poté co opustil DEC, založil GRI Computer Corporation. Zkonstruoval počítač GRI-909.

91.10. Seymour Cray
Autor řady počítačů a superpočítačů.
•
•

CDC-160
CDC-1604

•

91.11. Stave Wozniak (*1950-08-11)
Odkazy:
• Woz.Org23
• iWoz24
Steve Wozniak (Woz) je konstruktér počítačů Apple I, Apple II a Apple III. Je jeden ze zakladatelů Apple
Computer Inc.
Napsal knihy:
• iWoz – Steve Wozniak muž, který postavil první osobní počítač25
•

Doporučené weby:
•
•

91.12. William Friedman
Americký kryptoanalytik.

766

Kapitola 91. Osobnosti

Poznámky
1. http://www.thocp.net/biographies/lebedev_sergei.html
2. http://www.youtube.com/user/EEVblog#p/u/187/u2yRR4G3yTA
3. http://www.eevforum.com/
4. http://www.eevblog.com/
5.
6.
7.
8. http://dspguide.com/
9.
10. http://www.findchips.com/
11. http://thisisant.com/
12. http://en.wikipedia.org/wiki/Grace_Hopper
13. http://cs.wikipedia.org/wiki/Grace_Hopper
14. http://www.thocp.net/biographies/hopper_grace.html
15. http://www.bitsavers.org/pdf/harvard/MarkI_operMan_1946.pdf
16. http://en.wikipedia.org/wiki/Hans_R._Camenzind
17. http://en.wikipedia.org/wiki/Northeastern_University,_Boston
18. http://en.wikipedia.org/wiki/University_of_Santa_Clara
19. http://en.wikipedia.org/wiki/Signetics
20. http://en.wikipedia.org/wiki/Ferranti
21. http://en.wikipedia.org/wiki/Jeri_Ellsworth
22. http://www.jeriellsworth.com/
23. http://www.woz.org
24. http://www.iwoz.org
25.

767

Kapitola 92. Staré časopisy
Zde uvádím seznam historických časopisů věnovaných elektronice a výpočetní technice o jejichž existenci aspoň
vím. Tam kde to jde uvádím odkazy na internetové archivy.
Creative Computing
Časopis byl pulbikován od roku 1974 až do roku 1985. Byl orientován na hobby a věnoval se všem
platformám. S časopisem vyšla také rozsáhlé přílohy „The Best of Creative Computing“.
Odkazy:
• Creative Computing Magazine1 na ATARIARCHIVES.ORG
2
• Creative Computing na Wikipedii

Popular Electronics

Circuit Cellar

Nuts and Volts
Odkazy:
• Nuts and Volts3 the magazine for the electronics and hobbyist

Poznámky
1. http://www.atarimagazines.com/creative/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Creative_Computing
3. http://www.nutsvolts.com

768

Kapitola 93. Operační systémy a softwarové
vybavení
*

93.1. OS-9/6809
*

Odkazy:
• NitroOS-91 OS-9 Level II pro Tandy CoCo3
• RTSI OS9 World Wide Archive2
•
•

93.2. FLEX
Odkazy:
• FLEX Documentation3 na FLEX User Group
• The Missing 6809 UniFLEX Archive4

Poznámky
1. http://sourceforge.net/apps/mediawiki/nitros9/index.php?title=Main_Page
2. http://www.rtsi.com/wwa.html
3. http://www.evenson-consulting.com/flexusergroup/fug4.htm
4. http://www.rtmx.com/UniFLEX/

769

Kapitola 94. Počítače ve vesmíru a v letadlech
Odkazy:
• Block I Apollo Guidance Computer (AGC): How to build one in your basement1
• Computing in the Soviet Space Program2
• MIL-STD-17503
•

Odkazy:
• Argon-17 Computer4
• POISK Architecture ???
• Lockheed Martin Orders Teledyne Controls’ Airborne Data Loaders and Air Data Computers For C-130
Upgrade5
6
• Russian Airborne Computers [2001-09-01]
• Spaceborne Processor and Avionics Papers7 na NASA Office of Logic Design
•

94.1. 1750A
Odkazy:
• MIL-STD-1750A Military Standard Sixteen-Bit Computer Instruction Set Architecture8
•

Fakta:
• Procesor má 16-ti bitovou architekturu, 16-bit datová sběrnice a původně 16-bit adresová sběrnice.
• Obsahuje 16 obecných registrů každý v délce 16-bitů.
•
•
•

Procesory založené na MIL-STD-1750A byly obvykle programovány v jazyku JOVIAL9
Obrázek 94-1. Registry
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
GR0
|
|
GR1
|
|
...
|
|
GR14
|
|
GR15
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Instruction Counter (IC)
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
Status Word (SW)
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
CS
|
Reserved
|
PS
|
AS
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

770

Kapitola 94. Počítače ve vesmíru a v letadlech
0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Fault Register (FT)
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|Memory | Parity
| I/O |Spa|
Illegal
|Res|
BITE
|
|Protect|
|
|re |
|rvd|
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15

94.1.1. Istrukce MIL-STD-1750A
Odkazy:
• 4.2. Instruction Formats10
•
•

Obrázek 94-2. 1750A Register-to-Register Format
MSB
LSB
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Opcode
|
GR1
|
GR2
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15

Obrázek 94-3. 1750A Counter Relative Format
MSB
LSB
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Opcode
|
Displacement
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15

Obrázek 94-4. 1750A Base Relative Format
MSB
LSB
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Opcode
| BR
|
Displacement
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
BR
BR
BR
BR

=
=
=
=

0
1
2
3

general
general
general
general

register
register
register
register

12
13
14
15

Obrázek 94-5. 1750A Base Relative Indexed Format
MSB
LSB
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Opcode
| BR
|
Op.Ex.
|
RX
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15

771

Kapitola 94. Počítače ve vesmíru a v letadlech

BR
BR
BR
BR
RX

=
=
=
=
=

0
1
2
3
0

general register
general register
general register
general register
no indexing

12
13
14
15

Obrázek 94-6. 1750A Long Instruction Format
MSB
LSB
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Opcode
| GR1 | RX
|
16-Bit Address Field
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
0 1 2 3
7 8
11 12
15 16
31

Obrázek 94-7. 1750A Immediate Opcode Extension Format
MSB
LSB
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
Opcode
| GR1 | Op.Ex.|
16-Bit Immediate Data
|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
0 1 2 3
7 8
11 12
15 16
31

Obrázek 94-8. 1750A Special Format
MSB
LSB
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
|
Opcode
|
Op.Ex.
|
+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15

94.2. IBM AP-101
Odkazy:
• IBM AP-10111 na Wikipedii
•
•
•

*

Fakta:
• Jeden z nejmodernějších čelnů rodiny IBM System/4 Pi
• Architektura IBM 360
• Mikroprogramový
• Původně 16-ti bitová adresa, později rozšířena na 20 bitů. A tedy schopnost adresovat 1MB operační
paměti.
• Použit zejména v raketoplánech, stíhačkách F15
•
•
•

772

Kapitola 94. Počítače ve vesmíru a v letadlech

94.3. Magic I
Odkazy:
• magic12 na bitsavers.org
Počítač určený pro použití v letecké a raketové technice. Sériové zpracování data −→ pomalý. Pamět’ 4096 24bitových slov. Instrukce 12 bitů. V jednom slově jsou dvě. Při konstrukci jsou použity obvody Micrologic firmy
Fairchild. Toto jsou jedny z prvních integrovaných logických obvodů. Zapouzdření je v kulatých (tranzistorových)
pouzdrech s více vývody (8 vývodů).

94.4. TRADIC
Odkazy:
13
• The Industrial Era 1952 - 1954
•

Tento tranzistorový počítač, postavený firmou Bell Telephone Laboratories v roce 1953, byl instalován v bombardovacím letadle B52. Počítač obsahoval asi 800 tranzistorů.

Poznámky
1. http://klabs.org/history/build_agc/
2. http://web.mit.edu/slava/space/introduction.htm
3. http://en.wikipedia.org/wiki/1750A
4. http://www.computer-museum.ru/english/argon17.htm
5. http://www.teledyne-controls.com/newscenter/2004/adl-adc_lokcheed_martin.asp
6. http://www.aviationtoday.com/av/issue/feature/Russian-Airborne-Computers_12840.html
7. http://www.solarstorms.org/SEUcomputers.html
8. http://www.xgc.com/manuals/m1750-ada/m1750/book1.html
9. http://en.wikipedia.org/wiki/JOVIAL
10. http://www.xgc.com/manuals/m1750-ada/m1750/x524.html
11. http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_AP-101
12. http://www.bitsavers.org/pdf/ac_delco/magic/
13. http://www.thocp.net/timeline/1952.htm

773

Kapitola 95. Počítače ve zbraních (raketách,
bombách, ...)
*

Odkazy:
•
•

95.1. Minuteman-I Autonetics D-17 flight computer
*

Odkazy:
• LGM-30 Minuteman1
•

Tento palubní/letový počítač používal jako pamět’ programu rotující magnetický disk. Program byl uložen v
2560 slovech na 20-ti stopách. Slova měla velikost 24 bitů. Po nahrání programu se deaktivovaly zápisové hlavy.
Disk také obsahoval jednu modifikovatelnou stopu s 128 slovy. Otáčka disku trvala 10ms, a okolo toho se točilo
veškeré zpracování data.
Palubí počítač byl umístněn v prstenci těsně za hlavicí. Podle obrázků byl realizován z diskrétních komponent
(tranzistorů a pasivních součástek) na deskách s plošnými spoji.

95.2.
Odkazy:
• Střelecký počítač2
•

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/LGM-30_Minuteman
2. http://en.wikipedia.org/wiki/M18_FADAC

774

Kapitola 96. Úvod
FIXME: napsat úvod.

96.1. Zdroje informací
Tento dokument je sestaven výlučně z informací posbíraných po Internetu. Se zde uvedenými stroji jsem se až na
výjimky nikdy nepotkal a nebiděl je přímo v provozu.
Odkazy:
• Buletin Resurrection1 of Computer Conservation Society
• Computers2
• BitSavers3
• The Virtual Museum of Computing4 (VMoC)
• Our Computer Heritage5 — historie britské výpočetní techniky
•
•
•

Odkazy:
6
• Academician Lebedev
7
• Sergey Lebedev

96.2. Nezatříděné a nezpracované informace
Odkazy:
• www.computerconservationsociety.org/media.htm
• Remington-Rand Presents the Univac8
• Man & Computer - IBM 19659
• ibm 305 ramac10
• Computer History - A British View - Part 1 of 311
•
•

Poznámky
1. http://www.cs.man.ac.uk/CCS/res/
2. http://www.quadibloc.com/comp/compint.htm
3. http://bitsavers.org/
4. http://vmoc.museophile.org/
5. http://www.ourcomputerheritage.org/
6. http://www.ipmce.org/about/history/lebedev/
7. http://www.icfcst.kiev.ua/MUSEUM/LEBEDEV/Lebedev.html
8. http://www.youtube.com/watch?v=j2fURxbdIZs

775

Kapitola 96. Úvod
9. http://www.youtube.com/watch?v=BUCZJWo9MZo
10. http://www.youtube.com/watch?v=zOD1umMX2s8
11. http://www.youtube.com/watch?v=nXFnCD72JpY

776

Kapitola 97. Velmi staré počítače
97.1. Burroughs B-200
Odkazy:
•

Burroughs B-2001

97.2. SAGE
Odkazy:
2
• Cold War Computing - The SAGE System — YouTube video
3
• INTRODUCTION
V rámci SAGE byly vytvořeny a nasazeny počítače:
•
•
•

Whirlwind
Whirlwind II
AN/FSQ-7

97.3. Ostatní počítače
Odkazy:
•

The IBM 1620 Data Processing System4 1959-1970

•

IBM 610 Autopoint Computer5

•

Soviet Computer URAL26

•

UNIVAC - Then and Now7

•
•

Poznámky
1. http://www.smecc.org/burroughs_b-200.htm
2. http://www.youtube.com/watch?v=06drBN8nlWg
3. http://ed-thelen.org/SageIntro.html
4. http://www.columbia.edu/acis/history/1620.html
5. http://ed-thelen.org/comp-hist/BRL61-ibm06.html#IBM-610
6. http://www.youtube.com/watch?v=LChE-9fg7c8
7. http://www.youtube.com/watch?v=h4wQJfdhOlU

777

Kapitola 98. Minipočítače
98.1. Interdata
Interdata, Inc. was a computer company, founded in 1966 and based in Oceanport, New Jersey, that produced a
line of 16- and 32-bit minicomputers. They were loosely based on the IBM 360 architecture.
Odkazy:
• Interdata 7/32 and 8/321 na Wikipedii
• Interdata2 na Wikipedii
•
•

98.1.1. Interdata 7/32
Vlastnosti:
•
•

98.1.2. Interdata 8/32
Vlastnosti:
•
•

Poznámky
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Interdata_7/32_and_8/32
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Interdata

778

Kapitola 99. Blíže neidentifikované počítače
V tété části jsou částečné popisy počítačů jenž se mi zatím nepodařilo blože identifikovat a zařadit.

99.1. RCA 110
Odkazy:
• http://www.quadibloc.com/comp/cp0303.htm
Fakta:
•

12-ti bitová adresa, počítač měl jen 4K slov operační paměti

•

32K slov dat na bubnové paměti

99.2. Central Air Data Computer
Odkazy:
•

Central Air Data Computer1

První mikroprocesor. Protože tento procesor byl použit v stíhacích letounech F14A, byla celá práce a její
výsledky utajeny. Ray Holt tedy nedošel uznání jako tvůrce prvního mikroprocesoru.

Poznámky
1. http://www.thocp.net/biographies/papers/holt_ray_f14a.htm

779

Kapitola 100. Všehochut’, náměty a co se
jinam nevešlo
Různé věci vzdáleně související či vůbec nesouvisející s obsahem knihy.

Odkazy:
• CoreLife: The Linear Thinkers Nightmare1

100.1. CoreWars
Odkazy:
• Redcode2
• CORE WAR GUIDELINES3
• http://www.ecst.csuchico.edu/~pizza/koth/tutorial1.html
4
• Introduction to Redcode — část 1
5
• Introduction to Redcode — část 2
• Annotated Draft of the Proposed 1994 Core War Standard6
• The ICWS’94 draft (extended)7
• KOTH.org8
•
•

*

100.2. Zajímavé a velmi podivné projekty
Projekty jenž s elektronikou nemusejí souviset ani okrajově.

100.2.1. Fusion reactor
Odkazy:
• Fusion Reactor’s First Light!9
• Fusor10
• Fusion Achieved11
•
•

100.2.2. Elektronový mikroskop
*

Odkazy:
• DIY scanning electron microscope - Overview video12 [2011-03-21]
•

780

Kapitola 100. Všehochut’, náměty a co se jinam nevešlo

100.3. Různé nezařazené informace
Odkazy:
•

Elektronické systémy13 — řešení a taháky

•

Dieter’s Hobby Projects14 — tranzistorový počítač MT15

•

Coincident Current Ferrite Core Memories15 —

•

Mark’s free (legal) technical e-books links16

•

—

100.4. Ham Radio
Odkazy:
17
• OK1IKE
•

100.5. Nápady na experimenty
100.5.1. Laser
*

Odkazy:
• YouTube video Powerful Homemade Burning Laser Built From Computer Parts18

100.5.2. OLED
Odkazy:
• Making an OLED - Light from Carbon Compounds19
• Flexible Aluminum Electroluminescent Display - No Transparent 20
21
• Make Electroluminescent (EL) Ink at Home - Re-doping Glow Powder
•

100.6. Výrobci součástek
*

100.6.1. National Semiconductor
*

Odkazy:
22
• National Semiconductor

781

Kapitola 100. Všehochut’, náměty a co se jinam nevešlo
•

Výrobce integrovaných obvodů, operačních zesilovačů, teplotních čidel, . . . .

Poznámky
1. http://corewar.co.uk/corelife/index.htm
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Redcode
3. http://users.obs.carnegiescience.edu/birk/COREWAR/DOCS/guide2red.txt
4. http://www.ecst.csuchico.edu/~pizza/koth/tutorial1.html
5. http://www.ecst.csuchico.edu/~pizza/koth/tutorial2.html
6. http://www.ecst.csuchico.edu/~pizza/koth/icws94.html
7. http://www.corewar.info/lexicon/94draft.htm
8. http://www.koth.org/index.html
9. http://tidbit77.blogspot.com/2010/02/fusion-reactors-first-light.html
10. http://en.wikipedia.org/wiki/Fusor
11. http://tidbit77.blogspot.com/2011/03/fusion-achieved.html
12. http://benkrasnow.blogspot.com/2011/03/diy-scanning-electron-microscope.html
13. http://bruxy.regnet.cz/fel/35ES/
14. http://www.6502.org/users/dieter/index.htm
15. http://ed-thelen.org/comp-hist/Byte/76jul.html
16. http://www.freelabs.com/~whitis/ebooks/index.xhtml
17. http://ok1ike.c-a-v.com/
18. http://www.youtube.com/watch?v=3Kc4RyOMDjo
19. http://www.youtube.com/user/jeriellsworth#p/u/26/CAgRF8TibJ0
20. http://www.youtube.com/watch?v=ZmkzrX4T4Ec
21. http://www.youtube.com/watch?v=pmQqdYrn9g8
22. http://www.national.com

782

Příloha A. Vybavení laboratoře/dílny
*

Různé informace o tom co je třeba, nebo se alespoň hodí.

A.1. Nepájivá kontaktní pole (Breadboard)
*

Odkazy:
• Five Cheap Breadboard Prototyping Tips And Tricks1
•
•
•
•

cixi wanjie electronic co.,ltd2
cxzhongyi3
KEIFO Machinery & Electronics Co., LTD4

•
•

breadboard(270 tie-points)5 na Alibaba.com

•

Bez tohohle si žádné experimentování nedovedu představit.
SYB-46
Kupuji v místním obchodě jednou za čas. Mají jen v kusovém množství. Zjistil jsem že tuhle velikost
prodává SOS6 pod názvem BB-005. Tento druh a velikost má na všech 4 stranách "zámky" a dá se
pěkně skládat do sebe ze všech čtyř stran. Dá se tak vytvořit pevně spojená polocha libovolného tvaru
a velikosti. Samozřejmě že v případě většího množství spojených modulů je třeba je přichytit pevně k
nějakému podkladu. At’ již šroubkem nebo oboustranou lepicí pěnou.
SYB-94
Tento model je více než dvakrát větší než SYB-46 a má taky zámky. Vyšší modely již zámky nemají.
SYB-120
Dá se koupit na Ebay.
SYB-130
Dá se sehnat na Ebay.
SYB-118T

SYB-500
SYB-800

ZY-46

ZY-446

783

Příloha A. Vybavení laboratoře/dílny
ZY-100

ZY-101

ZY-102

ZY-128B

ZY-200

ZY-201
ZY-203
ZY-204
ZY-W202

A.2. Moduly pro nepájivá kontaktní pole a experimenty
*

Odkazy:
• Moduly do nepájivého kontaktního pole pro bastlení7
8
• Pomocníci při bastlení — článek na MCU.cz [2010-07-08]
•
•

A.3. Meřící přístroje
*

Odkazy:
9
• Saleae logic — logický analyzátor k počítači
10
• OpenBench Logic Sniffer na Hack a Day. — 32 kanálový logciký analyzátor
•

A.4. Napájecí zdroje
*

784

Příloha A. Vybavení laboratoře/dílny

A.4.1. Využití standardních počítačových zdrojů
*

Odkazy:
• How to Convert a Computer ATX Power Supply to a Lab Power Supply11
12
• YouTube video Lab power supply from computer power supply
•
•
•
•

Poznámky
1. http://www.43oh.com/2010/11/five-cheap-breadboard-prototyping-tips-and-tricks/
2. http://wanjie.en.madeinchina.com/pg1441042_1/SOLDERLESS-BREADBOARD.shtml
3. http://www.cxzhongyi.com/en_product2.htm
4. http://www.keifo.com/product_view.asp?id=699
5. http://www.alibaba.com/product-gs/216567425/breadboard_270_tie_points_.html
6. http://www.soselectronic.cz/?str=371&artnum=53508
7. http://mojekonstrukce.webpark.cz/moduly.htm
8. http://mcu.cz/comment.php?comment.news.1967
9. http://www.saleae.com/logic/
10. http://hackaday.com/2010/02/28/open-source-logic-analyzer-2/
11. http://www.wikihow.com/Convert-a-Computer-ATX-Power-Supply-to-a-Lab-Power-Supply
12. http://www.youtube.com/watch?v=1BDDk5K751E

785

Příloha B. Technologie a postupy
*

B.1. SMT / SMD
*

Odkazy:
• Circuit Skills: Surface Mount Devices1 z Collin’s Lab na YouTube
•

Součástky (odpory, kondenzátory, ...) se vyrábějí v několika velikostech: 1206, 0805, 0603, 0402
Tento číselný kód specifikuje rozměr součástek v setinách palce. Tedy:
•
•
•
•

1206 má rozměr 0.12" × 0.06" (3.01 × 1.52 mm)
0805 má rozměr 0.08" × 0.05" (2.03 × 1.27 mm)
0603 má rozměr 0.06" × 0.04" (1.52 × 0.76 mm)
0402 má rozměr 0.04" × 0.02" (1.02 × 0.51 mm)

* SMD Test Kit na Jameco.com, part# 2124197.

B.2. DPS (PCB)
*

Odkazy:
• Plošný spoj2 na Wikipedii
• Praktická elektronika/Výroba plošných spojů3 na Wikiknihách
• Konstrukce elektronických zařízení — návrh plošných spojů4
•

Odkazy:
5
• PCB Fabrication Sources [2011-02-10]
•

Jak vytvořit předlohu pro výrobu DPS:
• PCB Design Layout Rules Recommendation6
• THE BASICS OF PCB LAYOUT7
•

Desky s plošnými spoji. Česká zkratka je DPS a anglická PCB (Printed Circuit Board).
Tabulka B-1. Třídy PCB
třída

vzdálenost
min. šířka
středů
vodiče

1

5mm / 5.08mm

2

3.54mm /
3.59mm

Isol

počet vodičů
mezi body
0

0.40mm

786

Příloha B. Technologie a postupy
třída

vzdálenost
min. šířka
středů
vodiče

Isol

počet vodičů
mezi body

3

2.5mm /
2.54mm

0

4

2.5mm /
2.54mm

12mil

12mil

1

5

2.5mm /
2.54mm

8mil

8mil

2

6

2.5mm /
2.54mm

6mil

6mil

3

Isol
Isolační vzdálenost
W
Šířka spoje

Tabulka B-2. Označení materiálů pro PCB
oz- popis
načení
FR1

papír nasycený fenolovou pryskyřicí — laciný druh

FR2

papír nasycený fenolovou pryskyřicí – standardní provedení

FR3

papír nasycený epoxidovou pryskyřicí

FR4

tkanina ze skelných vláken sycená epoxidovou pryskyřicí – nejběžnější druh

FR5

tkanina ze skelných vláken sycená epoxidovou pryskyřicí – zvláště tepelně odolný druh

Odkazy:
•
•

Rozměry tzv eurokaret jsou určeny normou DIN 41494-2.
Tabulka B-3. Rozměry některých eurokaret
délka

šířka

100mm

55.5mm

100mm

80mm

100mm

100mm

160mm

100mm

220mm

100mm

787

Příloha B. Technologie a postupy

Poznámky
1. http://www.youtube.com/watch?v=ihoX7x0RBz8
2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Plo%C5%A1n%C3%BD_spoj
3. http://cs.wikibooks.org/wiki/Praktick%C3%A1_elektronika/V%C3%BDroba_plo%C5%A1n%C3%BDch_spoj%C5%AF
4. http://files.gamepub.sk/ET1/Konstrukce_elektronickych_zarizeni_navrh_plosnych_spoju.pdf
5. http://digital-diy.com/General-Electronics/pcb-fabrication-sources.html
6. http://www.electronics-project-design.com/PCB-Design.html
7. http://www.smps.us/layout.html

788

Příloha C. Odkazy na weby a blogy
*

C.1. České stránky
*

Odkazy:
• fprik1 — osobní WWW stránky
• Radioamatérská dílna2
3
• obvody.unas.cz [2008]
4
• DANYK
•

C.2. Ostatní stránky
*

Odkazy:
5
• Electronic Lives Manufacturing by ChaN [JP]
6
• Dick Cappels’ Project Pag
7
• MadLab.ORG — MadLab – inventive electronic kits and exciting workshops
8
• CHD — informace o PDP-8, PDP-11, PDP-14, VAX a IBM S/34, a pár dalších zajímavostí
•

Nezpracované odkazy:
•
•

Velmi hezkým videoblogem je EEvblog9 Davida L. Jonese na YouTube. Blog je dosažitelný taktéž přes adresu
EEVblog – Electronics Engineering Video Blog10.
Seznam dalších blogů:
• An off-the-cuff radio show for electronics enthusiasts and professionals11
•
•

Knihy:
12
• Art of Electronics
•
•
•

C.3. Obchody
*

Ačkoliv se snažím uvádět možné obchody u jednotlivých kapitol či témat, co zbylo píši sem.

789

Příloha C. Odkazy na weby a blogy
Odkazy:
• ArcadeComponents.com13 — zde se dají koupit osmibitové procesory jako 6502, 6800, 6809, Z80, 8080,
8085 a spousta dalších čipů
•

Poznámky
1. http://fprik.net/index.html
2. http://www.volny.cz/pjenicek/radio/index.htm
3. http://www.obvody.unas.cz/index.html
4. http://danyk.wz.cz
5. http://elm-chan.org/
6. http://cappels.org/dproj/Home.htm
7. http://www.madlab.org
8. http://www.chd.dyndns.org/
9. http://www.youtube.com/user/EEVblog
10. http://www.eevblog.com/
11. http://www.theamphour.com/
12.
13. http://www.arcadecomponents.com/index.html

790

Příloha D. Různá doporučení
*

D.1. Jeri Ellsworth
*

Doporučené knihy ke studiu FPGA dizajnu
Odkazy:
• Rapid Prototyping of Digial Systems (VHDL, mouse controller, video controller, . . . )
• Digital Design with CPLD Applications1
• The Blue Book: HDL Chip Design2
•
•
•
•

D.2. Dave Jones
*

Základní vybavení laboratoře pro elektroniku.
Odkazy:
• Dva multimetry, ne příliš drahé, asi tak $50 každý. Dva proto že občas potřebujemě měřit dvě hodnoty
současně, například proud a napětí. Hodí se také si pořídit za cca $20 multimetr v kapesním provedení.
• Jednoduchý doutnavkový indikátor sít’ového napětí. Prodává se také v provedení šroubovák. Cena asi $20
• Digitální osciloskop, například RIGOL DS1052E3 za cca $400
• starý dobrý použitý analogový osciloskop, pokud jej někde levně seženeme
4
• generátor funkcí, například instek GFG-8219A neb Instek SFG-1003
• laboratorní zdroj, nebo raději několik. Tento si můžete velmi jednoduše postavit sami.
• mikropájku
• odsávačku
• štípačky, kombinačky, šrubováky, klíče
• ...

D.2.1. Rigol DS1052E a další
*

Odkazy:
• Hacking the Rigol DS1052E Oscilloscope with Linux5
• EEVblog #70 - Turn your Rigol DS1052E Oscilloscope into a 100MHz DS1102E (Hack)6
• EEVblog #77 - Rigol DS1052E DS1102E Oscilloscope Hack Update7
• Dvoukanálový digitální pamět’ový osciloskop 50MHz, 1GSa/s Rigol DS1052E8
•
•

791

Příloha D. Různá doporučení

Poznámky
1.
2.
3.
4.
5. http://www.instructables.com/id/Hacking-the-Rigol-DS1052E-Oscilloscope-with-Linux/
6. http://www.youtube.com/watch?v=LnhXfVYWYXE
7. http://www.youtube.com/watch?v=R2dGKcMtAvg
8. http://drieg.sweb.cz/rigol/ds1052e.html

792

Příloha E. Zajímavý hardware
E.1. Ben NanoNote
Odkazy:
1
• Ben NanoNote na Qi Hardware
•
•

E.2. Malé počítače, samostatné desky
*

Raspbery Pi:
2
• Game developer David Braben creates a USB stick PC for $25
3
• π Raspberry Pi Foundation
•

Odkazy:
• Bifferboard4
•

Poznámky
1. http://en.qi-hardware.com/wiki/Ben_NanoNote
2. http://www.geek.com/articles/games/game-developer-david-braben-creates-a-usb-stick-pc-for-25-2011055/
3. http://www.raspberrypi.org/
4. http://bifferos.bizhat.com/

793