2. Основи мікропроцесорної техніки

Мікропроцесорні пристрої застосовуються в цифрових системах обробки інформації, де всі величини зображені у вигляді двійкових чисел. Формат зображення чисел (ціле, дрібне, величина зі знаком і т.п.) визначається призначенням пристрою і точністю обробки величин, що вимагається. Електричні сигнали у цих пристроях можуть приймати тільки два значення:

Напруга близько 0 вольт – низький рівень, логічний нуль;

Напруга 3 – 5 – 15 вольт (в залежності від типу мікросхем логіки, що використовуються) – високий рівень, логічна одиниця.

2.1. Подання чисел в цифрових пристроях

В цифрових пристроях сигнал має лише два значення - 0 і 1 (низький і високий рівень напруги, тому числа у таких пристроях можна подати лише у двійковій системі обчислювання (табл.. 2.1).

З табл. 2.1 слідує, що числам від 0 до 9, що записані звичайними десятковими цифрами 0, 1, 2 ...9 відповідають двійкові числа від 0 до 1001, тобто числа, що мають чотири двійкових розряди. При цьому згідно з табл.19.3 таким чотирирозрядним двійковим числом можна представити десяткові числа і більші, ніж 9, аж до числа 1111, якому відповідає десяткове число 15.

Двійкові числа можна записати в шістнадцятковій системі обчислювання. У цій системі цифри (правий стовпчик табл.2.1) від 0 до 9 - ті ж, що і в десятковій, а цифри від 10 до 15 відображені першими шістьма літерами латинського алфавіту.

Таблиця 2.1

Відповідність двійкових, десяткових і шістнадцяткових чисел

Десяткове число	Двійкове число				Шістнадцяткове число
	Розряди
	23=8	22 = 4	21 = 2	20 = 1
0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1
2	0	0	1	0	2
3	0	0	1	1	3
4	0	1	0	0	4
5	0	1	0	1	5
6	0	1	1	0	6
7	0	1	1	1	7
8	1	0	0	0	8
9	1	0	0	1	9
10	1	0	1	0	А
11	1	0	1	1	B
12	1	1	0	0	C
13	1	1	0	1	D
14	1	1	1	0	E
15	1	1	1	1	F

Щоб відрізняти шістнадцяткове число (скорочено Нех - число від слова hexadecimal) від десяткового, наприкінці його пишуть букву Н. Наприклад, 47 – десяткове число, 47Н– шістнадцяткове. Якщо Нех - число починається з букви, то попереду пишуть 0: 0АH, 0С3H та ін. Аналогічно, наприкінці двійкового числа іноді (якщо є вірогідність сплутати його з десятковим) пишуть букву В (від слова binary): 101 - десяткове число, 101В - двійкове. Переклад чисел з однієї системи в іншу і дії над ними виконуються за відомими правилами арифметики (користуючись вагою відповідних розрядів).

Наприклад: 347 = 310² + 410¹ + 710⁰ = 3100 + 410 + 71.

Аналогічно:

10101В = 12⁴ + 02³ + 12² + 02¹ + 12⁰ = 116 + 08 + 14 +02 + 11 = 21;

135H = 116² + 316¹ + 516⁰= 256 + 48 + 5 = 309.

Двійкове число легко перевести у шістнадцяткове (і навпаки), користуючись наступним правилом: двійкове число розподілюють на частини по чотири розряди, починаючи справа. Якщо крайня частина, що знаходиться ліворуч при цьому стає меншою, ніж чотири розряди, то додають необхідну кількість нулів. Потім кожну частину замінюють шістнадцятковою цифрою згідно з табл. 2.1.

Наприклад: 1011010011В = 10.1101.0011 = 0010.1101.0011 = 2D3H.

Аналогічно виконується і зворотне перетворювання:

7САН = 0111.1100.1010 = 11111001010 В

Десяткове число перекладають у двійкове або шістнадцяткове шляхом ділення на 2 або на 16 відповідно. Наприклад:

435 2

4 34 217 2

1 216 108 2

1 108 54 2

0 54 27 2

0 26 13 2

1 12 6 2

1 6 3 2

0 2 1

1

Потім записують, починаючи з останнього добутку, справа наліво, залишки, що отримали від ділення: 435 = 110110011В.

Аналогічно:

435 16

432 27 16

3 16 1

11

У цьому випадку, якщо деякий залишок знаходиться в межах від 10 до 15, його записують шістнадцятковою цифрою згідно з табл. 2.1. У даному випадку другий залишок 11 = 0ВН, тоді 435 = 1В3Н.

Цифрові системи на основі мікропроцесорів оперують з двійковими числами, що мають вісім розрядів (або кратним 8 - 16, 24, 32 розряди і т. д.). Таке восьмирозрядне двійкове число названо байтом, а кожний розряд байта названо біт. Для скорочення запису байт звичайно записують дворозрядним Нех - числом: 10110011 = 0В3H, 01100111 = 67H та ін.