KR900003228B1

KR900003228B1 - 마이크로 컴퓨터의 동작표시 장치 및 그 동작표시방법

Info

Publication number: KR900003228B1
Application number: KR1019870006531A
Authority: KR
Inventors: 김광철
Original assignee: 김광철
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1987-06-26
Publication date: 1990-05-11
Also published as: WO1988010484A1; US4964803A; AU1987588A; KR890000988A

Abstract

내용 없음.

Description

마이크로 컴퓨터의 동작표시 장치 및 그 동작표시 방법

제 1 도는 본 발명에 의한 4비트의 마이크로 컴퓨터용 교습구의 전체 구성도.

제 2 도(a)-(k) 제 1 도 각부에 대한 상세도.

제 3 도는 4비트 마이크로 컴퓨터의 자료 이동 표시방법을 보인 본 발명의 실시예.

제 4 도는 마이크로 컴퓨터의 페치 사이클 상태를 표시하는 본 발명의 실시예.

제 5 도는 ADD B루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 6 도는 ADC B루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 7 도는 MOV A.B루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 8 도는 MVI A, byte루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 9 도는 LDA(addr)루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 10 도는 STA(addr)루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 11 도는 JMP addr 루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 12 도는 IN A루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 13 도는 HLT 루핀 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 14 도는 NOT루틴 실행시의 동작을 표시하는 본 발명의 실시예.

제 15 도는 본 발명에 의한 레지스터 표시부의 실시 회로도.

제 16 도는 본 발명에 의한 데이타 버스 표시부의 실시회로도.

제 17 도는 페치 사이클시의 클록펄스와 제어신호의 신호파형도.

표 1은 연산코드에 따른 명령세트 도표.

표 2은 어드레스 롬의 내용 도표.

표 3은 콘트롤 롬의 내용 도표.

본 발명은 마이크로 컴퓨터(Micro computer)를 배우려는 사람에게 도움을 줄 수 있는 마이크로 컴퓨터용 교습구를 제공함에 있어서, 마이크로 컴퓨터의 내부구조는 물론 이거니와 구성요소 개개의 기본 동작과 그 전체적인 동작흐름을 보다 쉽게 이해시킬 수 있는 마이크로 컴퓨터의 동작 표시 장치와 그 동작 표시 방법에 관한 내용인 것이다.

좀더 구체적으로 표현한다면 마이크로 컴퓨터의 구성을 이루고 있는 중앙처리 장치내의 각종 레지스터나 메모리 등에 대하여 숫자표시기와 비트단위(니블 바이트)의 발광다이오드군으로 된 표시부를 구성하고, 이들 상호간의 데이타 버스는 일렬로 배열된 발광다이오드 열을 구성하여, 각종 레지스터나 메모리등의 표시부에는 그에 간직된 자료 내용을 16진수(O-F)와 2진수(0.1)로 표시되는 방법을 취하며, 이것이 데이타 버스에 실려 다른 곳으로 전송될때에는 발광다이오드열을 1비트씩 차례로 점등시켜 실제데이타가 이동되는 것처럼 실시함으로써 학습자가 시각적으로 접하면서 마이크로 컴퓨터를 쉽게 공급할 수 있게 하려는 것이다.

최근 컴퓨터의 발달은 실로 격세지감이다. 더우기 네모진 수 mm 크기의 반도체 소편인 실리콘 칩위에 컴퓨터의 기능을 하나로 집약한 마이크로 컴퓨터의 출현으로 컴퓨터 응용에 획기적인 발전을 이루게 되었고, 이제 우리들의 일상생활에서 매우 밀접한 관계를 맺고 있다.

아울러 컴퓨터의 조작은 거의 모든 사람들의 필수적인 자질로 평가되고 있는 실정이다.

따라서 많은 사람들이 마이크로 컴퓨터에 대하여 알기를 원하고 있고, 이에 따른 많은 입문서 내지 전문서적들이 발간되고 있는 것이다.

그러나 막강 컴퓨터에 대한 기초지식이 없는 초보자가 마이크로 컴퓨터에 대한 서적을 접했을 때에는 이해의 차원을 넘어서 개념적으로만 받아들여야 하기 때문에 공부하는데 많은 어려움을 겪어왔던 것이다.

즉, 마이크로 컴퓨터가 무엇으로 구성되어 있고 또 어떻게 동작하는가에 대하여 눈으로 직접 확인할 수 없는 한 훌륭한 책을 접한다 할지라도 이해하기 어렵다는데에 그 문제점이 있을 것이다.

그러므로 시각적인 교육효과를 올릴 수 있는 마이크로 컴퓨터에 대한 교습구는 공급하는 사람에게 있어 필수 불가결한 것이다.

이미 국내에서도 "마이크로 프로세서 교재용 투지판"(공고번호 85-376)이 제공된 바 있으나 이는 몇장의 투명판에 작동순서를 감안한 구성도를 차례로 그려 넣어 궤도식으로 꾸민 것에 불과한 것이므로 다소 효과를 올리고는 있으나 괄목할 만한 것은 아니었다.

그래서 본 발명자는 누구나가 마이크로 컴퓨터의 구성과 동작을 쉽게 이해할 수 있도록 각각의 상태를 눈으로 볼 수 있게 표시하는 방법을 모색하여 본 발명을 하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 시각적으로 보여줄 수 있는 마이크로 컴퓨터 교습구를 제공함으로써 누구나가 쉽게 이해할 수 있도록 하는데 있으며, 궁극적으로 컴퓨터 기술자를 되도록 많이 배출하여 산업발전에 기여하고자 함에 그 뜻이 있다.

마이크로 컴퓨터의 처리비트는 4비트, 8비트, 16비트, 그리고 최근에는 32비트의 마이크로 컴퓨터도 등장하고 있다.

이중에서 8비트가 연산능력, 데이타 처리의 고속화 편에서 볼때 주류를 이루고 있으나 8비트를 조합하여 구별되는 데이타 수는 2⁸=256개에 달하므로 이를 전부 다룬다는 것은 매우 복잡해질 것이다.

그러므로 본 발명에서는 설명의 간략을 기하기 위하여 16개의 데이타를 구별할 수 있는 4비트 마이크로 컴퓨터에 대해서만 기술하고자 한다.

물론 본 발명은 4비트 뿐만 아니라 8비트, 16비트 및 32비트도 가능하다는 것을 참고로 말해둔다.

일반적으로 마이크로 컴퓨터의 기본적인 구성은 다음과 같다.

마이크로 중앙처리장치(CPU)명령제어 장치

기억장치(메모리)

입출력 장치

외부제어 장치

통상 CPU(Central Processing Unit)라고 일컫는 중앙처리장치는 마이크로 프로세서라고도 하며 하나의 칩 위에 제어부, 연산부, 프로그램 카운터, 레지스터등이 구성되어 있다.

CPU는 명령의 호출단계에서 프로그램 카운터가 가리키는 번지의 메모리 내용을 끄집어내고, 실행 단계에서는 이것을 해석하여 그 내용을 상응한 각종 제어를 한다.

메모리는 그 물리적인 성질에 따라 세가지(RAM, ROM, PROM)로 분류되는데 여기서는 주로 번지를 지정하여 읽거나(read), 기록(write) 할 수 있는 RAM을 다룰 것이다.

메모리는 명령이나 데이타를 기억시키기 위해서 사용하는 것으로 몇개로 구분된 각장소를 가리키는 어드레스가 지정되어 있다.

4비트에서는 모두 16개의 어드레스가 지정된다.

메모리와 CPU 사이에서 데이터를 전송하기 위해서는 후술한 데이터 버스, 어드레스 버스 외에 몇가지 레지스터, 이를 테면 메모리 어드레스 레지스터(MAR)와 메모리 데이타 레지스터(MDR)등이 필요하다.

입출력 장치는 마이크로 컴퓨터가 외부와 데이터 및 정보를 교환하기 위한 장치로서 본 발명에서는 교습구를 위한 것이므로 주로 입력 장치만을 다루겠다.

입력매체로는 16진 키보드를 적용할 것이다.

한편 상기와 같은 구성요소들은 각각의 데이타를 전송하기 위한 데이타 버스와 어드레스버스로 연결된다.

이상에서 알아본 마이크로 컴퓨터의 기본적인 구성에 대하여 본 발명의 동작표시 장치와 그 동작표시 방법에 관하여 구체적으로 기술하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명 장치의 전체적인 구성을 한눈에 알아볼 수 있도록 도시한 것이다.

즉, 상자체로된 마이크로 컴퓨터 교습구

의 판넬상에 마이크로 컴퓨터의 구성을 표시함에 있어서, 중앙처리 장치부는 연산장치 표시부(ALU), 어큐뮬레이터 표시부(Acc), 프로그램 카운터 표시부(PC), 명령레지스터 표시부(IR), T.B.C레지스터 표시부(TR,BR,CR) 및 플래그 표시부(F)를 표시하고, 상기 명령 레지스터 표시부의 명령어를 해독하는 디코더부를 카운터 표시부(PSC), 콘트롤 롬 표시부(CROM)를 표시하며, 기억 장치부는 메모리 표시부(MEMORY), 메모리 어드레스 레지스터 표시부(MAR), 메모리 데이타 레지스터 표시부(MDR)를 표시하고 입력장치부는 입력포트 표시부(IP)와 16진 키보드(HK)를 설치하며 그리고 제어장치로서 콘트롤 키보드(CK)를 설치하고 클록 제너레이터 표시부(CG)를 표시하되 상기 표시부들 상호간의 데이타 버스 표시부(DB)는 발광다이오드 열로써 표시하였다.

여기서 데이타 버스 표시부(DB)는 어드레스 버스도 공유한다.

한편, 교습구

상단에는 5×7롯트 매트릭스의 문자 표시기들이 배열된 문자표시부(DM)가 마련되어 있다.

상기와 같은 본 발명 장치의 구체적인 실시예와 그 동작 표시방법은 제 2 도를 보면서 하나하나 설명하겠다.

설명의 편리를 기하기 위하여 이후부터는 각각 표시부에 대한 "표시부"를 생략하기로 한다.(예: "명령레지스터 표시부"→"명령레지스터")

제 2 도(a)는 명령레지스터와 그 디코더로서 명령레지스터(IR) 어드레스롬(AROM), 프리셋터블 카운터(PSC), 콘트롤롬(CROM)이 데이타 버스(DB)로 연결되어 있다.

먼저 콘트롤 롬(CROM)은 숫자 표시기 5개와 그 아래에 콘트롤 워드가 각각 표기된 4비트에 해당하는 단색 발광다이오드 4개씩 1조를 이룬다.

숫자 표시기는 16진수를 0-9, AF로 나타내며 단색 발광다이오드 군은 16진수를 각각 2진수 1과 0 예컨데 "하이"와 "로우"로 대응되었을 때 그 콘트롤 워드에 따라 선택점등되어 각각의 콘트롤 워드가 동작상태임을 표시한다.

즉, 콘트롤 워드에 비아(-)표시가 없는 것은 하이일때 점등되며, 바아표시가 있는 것은 로우일때 점등된다.

예를 들어 콘트롤 롬에 해독된 내용이 3C514였다면

[표시예 1]

와 같이 되므로 Ea와

표기의 발광다이오드가 선택 점등되는 것이다.

신호는 콘트롤 워드의 모든 신호가 동작하지 않을때 동작하여 후에 설명될 링 카운터를 초기화시킨다.

명령레지스터(IR)는 한개의 숫자 표시기와 4개의 2색(적, 녹)발광다이오드로 되어 명령의 연산코드가 16진수와 2진수로 함께 표시된다.

2색 발광다이오드의 구조는 제 15 도에 보였다.

이것으로 2진수를 표시하기 위하여는 적색을 1로 대응시켜 점등시키고, 녹색을 0으로 대응시켜 점등시킴으로써 가능하다.

[표시예 2]

B_H→1011→적녹적적

명령레지스터(IR)의 제어신호는

이다.

는 외부 버스에 실린 내용을 내부에 간직한다.

어드레스롬(AROM)은 명령레지스터에 간직된 명령의 번지를 표시하는 숫자 표시기 2개로 구성되며 제어신호는

이다.

는 "정지하라"는 명령이 해독되었을때 동작하여 후에 설명될 발진기를 정지시킨다.

프리센터블 카운터(PSC)도 역시 숫자 표시기 2개로 구성되며 이의 제어신호는

이다.

는 페치 사이클의 마지막 사이클일때 동작하여 어드레스롬의 내용을 가져온다.

Cn은 내부 내용을 클리어하는 신호로 동작한다.

제 2 도(b)는 중앙처리장치에서 연산부분에 관한 것으로 연산장치(ALU)와 어큐뮬레이터(Acc), T레지스터(TR) 및 플래그(F)의 상세도이다.

이들의 표시구조는 상기한 명령 레지스터와 같다.

(단 플래그는 제외)

어큐뮬레이터(Acc)의 제어신호는

와 Ea이다.

La는 외부 버스의 내용을 간직하고, Ea는 반대로 내부 내용을 외부버스에 싣는다.

T레지스터(TR)는 제어신호 Lt에 의해 외부 버스 내용을 내부에 간직한다.

연산장치(ALU)의 제어신호 Eu가 동작하면 어큐뮬레이터(Acc)의 내용과 T레지스터(TR)의 내용을 더하여 그 결과를 외부버스에 싣는다.

플래그(F)는 제로 플립플롭 표시용 2색 발광다이오드 Z와 자리올림 플립플롭 표시용 2색 발광다이오드 Cr이 설치되어 있다.

이의 제어신호 Ez와 Er은 각각 제로상태와 자리올림 상태를 인에이블시키는 신호이다.

제 2 도 (c)(d)(e)(f)는 모두 레지스터로서 그 구성은 앞에서 설명한 명령레지스터와 같다.

프로그램 카운터(PC)의 제어신호중

은 발진기내의

신호와 연결되어 프로그램 카운터를 클리어한다.

Ep는 내부내용을 외부 버스에 싣고,

는 외부 버스의 내용을 내부로 간직한다는 신호이다.

그리고 Cp는 내부내용을 1씩 증가시킨다.

B.C레지스터(BR,CR)와 입력포트(IP)의 인에이블 제어신호는 각각 Eb, Ec, Eo이고, 로드 제어신호는 각각

이다. 단, 입력포트(IP)의

신호는 임의 상태에서 16진 키보드를 눌렀을때 발생하여 16진 키보드에 의한 내용을 간직하는 신호이다.

제 2 도 (g)는 기억장치부로서 16개 번지를 갖는 메모리(MEMORY)와 메모리 어드레스레지스터(MAR), 메모리데이타 레지스터(MDR)로 구분된다. 메모리(MEMORY)에는 어드레스가 지정된 숫자 표시기와 그 데이타를 표시하는 숫자 표시기가 쌍을 이루고 있으며 그 좌측에 번지선택 표시용 단색 발광다이오드가 하나씩 설치되어 있다. 메모리 어드레스 레지스터(MAR)는 읽거나 기록하고자 하는 메모리(MEMORY)의 어드레스를 선택하는 것이며, 메모리 데이타 레지스터(MDR)는 메모리 어드레스 레지스터에 의하여 선택된 내용을 읽거나 또는, 그 장소에 메모리 데이타 레지스터의 내용을 기록한다.

이들의 인에이블 신호는 각각 Em, Ed이고 로드신호는 각각

이며, 메모리 데이타 레지스터(MDR)의 Dr은 데이타의 전송방향을 표시하는 것으로서 동작시는 중앙처리장치에서 기억 장치쪽으로, 그렇지 않을때에는 그 반대이다. 제 2 도는 (h)는 클록제너레이터(CG)이다.

여기에는 명령사이클의 기본 사이클 T₁-T₄과, 기계 사이클 M₁-M₃을 표시하는 링카운터와 클록펄스 발진기가 있다.

는 명령레지스터에 있는 "정지하라"는 명령어가 해독되었을 때 어드레스롬의

와 동시 동작하여 클록펄스를 정지시키는 제어신호이다.

신호는 콘트롤롬의 NOP와 연결되어 Clr 신호를 발생하므로 링 카운터를 초기화시킨다. Cn 신호는 페치 사이클의 제 1 기본 사이클이 시작됨과 동시에 동작하여 프리셋터블 카운터(PSC)를 초기 상태로 클리어 한다.

신호는 페치사이클이 마지막 사이클일때 동작하며 제 2 도(a)에 도시된 프리셋터블 카운터(PSC)의

신호와 연결된다.

ψ0, ψ1은 데이타의 이동에 따라 교반적으로 점, 소등된다. 제 2 도(i)는 콘트롤 키보드(CK)이다. 이의 각 키에 대한 기능은 다음과 같다.

1) Select: 데이타와 레지스터 선택

2) +, -

i) "Select" 키로 데이타 선택시 변경하고자 하는 어드레스 값을 증감할때 사용하여 16진 키보드로써 그의 데이타를 변경시킨다.

ii) "Select" 키로 레지스터 선택시 레지스터(PC, Acc, BR, CR, IP)들을 차례로 변환시켜 선택하고 16진 키보드로써 그 레지스터의 데이타를 변경시킨다.

3) SBRK: 브레이크 포인터(Brake Point)설정과 해제.

4) STEP: 하나의 T 사이클을 실행한 후 정지시킨다.

5) GO: 현재의 프로그램 카운터가 가리키는 어드레스의 명령어부터 실행한다.

6) STOP: 일단정지와 계속실행.

7) RESET: 프로그램 카운터는 클리어, 클록은 리세트하여 정지 상태로 함.

제 2 도 (j)는 16진 키보드(HK)이다.

제 2 도 (k)는 16진 키보드(HK)와 콘트롤 키보드(CK)를 조작하여 각각의 세트시키는 상태를 표시하는 문자 표시부(DM)의 문자 표시예이다. 즉, (a) 또는 "Select"키에 의한 데이타 선택시의 표시예이며 0번지내의 내용은 5임을 표시한다. 여기서 번지수(어드레스 값)는 콘트롤 키보드(CK)의 "+", "-"키로 변경할 수 있고, 그 내용은 16진 키보드(HK)로써 변경이 가능하다. (b) 및 (c)는 "Select"키에 의한 레지스터 선택시의 표시예이며, 어큐뮬레이터 내용은 5, 프로그램 카운터의 내용은 8임을 나타낸다. 레지스터의 명칭은 "+", "-"키로 변경할 수 있으며, 그 내용은 16진 키보드(HK)로써 변경할 수 있다.

도면에서 H는 16진수(HEXA)를 의미한다.

이와같은 본 발명 장치에 있어서, 각종 레지스터나 메모리등에 구성된 숫자 표시기나 4비트의 발광다이오드군, 그리고 발광다이오드 열로 구성된 데이타 버스의 데이타 이동표시 및 프로그램 실행을 위한 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

각 레지스터 또는 메모리등에 설치된 숫자 표시기에는 16진수(O-F)로써 간직된 내용을 표시한다.

[실시예 2]

각 레지스터에 설치된 4비트의 2색 발광다이오드군은 각각 적색부와 녹색부를 갖는 2색 발광다이오드를 사용하여 간직된 데이타를 2진수로 표시케 한다.

2진수를 표시하기 위하여는 적색을 1로 대응시켜 점등시키고, 녹색을 0으로 점등시키면 된다.

(표시예 2 참조)

이와같은 본 발명에 의한 각종 레지스터 표시부에 적용되는 회로는 제 15 도와 같다.

즉, 숫자 표시기(31)와 2색 발광다이오드군(32)에 전원(Vcc)이 입력된 상태에서 임의의 4비트 데이타가 래치에 입력되면 그의 출력단자(Q₁-Q₄,

)는 입력데이타에 상응하는 하이 또는 로우 상태가 되어 2색 발광다이오드군(32)의 적색단자(R)와 녹색단자(G)가 선택적으로 연결되므로 앞에서 언급한 바와 같이 입력 데이타를 2진수로 점등 표시한다.

이와 동시에 해독기의 출력은 동일한 조건으로 선정된 세그먼트를 선택적으로 열어주므로 같은 내용의 16진수가 숫자 표시기(31)로 표시된다.

[실시예 3]

데이타 버스(DB)를 구성하는 다수의 2색 발광다이오드열 역시 각각 2개 발광다이오드를 사용하여 실시예 2와 같이 실린 데이타를 2진수로 표시되게 하되 비트단위로 쉬프트 시킴으로써 실제 데이타가 2진수 상태로 이동하고 있음을 보여주도록 점등시킨다.

이의 실시회로도는 제 16 도에 보였다.

데이타 이동 상태를 제 3 도에 의거하여 좀더 자세하게 설명하기로 한다.

그예로서 어큐뮬레이터(Acc)에 기록된 내용을 데이타 버스(DB)에 실어 B레지스터(BR)로 가져가는 경우를 설명하겠다.

도면에서 발광다이오드의 점등상태를 도시함에 있어어 편의상 단색 발광 다이오드일 경우 적색을 녹색을 깜박거리는 상태를 (ψ1)로 도시하였으며, 2색 발광다이오드 경우에 적색을, 녹색을 어느 것이든 커져 있는 것으로 구분하였다.

그리고 아무런 표시가 없는 것은 소등상태이다.

제 3 도(a)는 초기 상태이다.

어큐뮬레이터(Acc)에 16진 내용의 6과 이를 2진수의 0110을 나타내는 녹적적녹의 색으로 점등 표시되어 있고, 제어신호는 초기상태이므로 모두 소등되어 있으며 ψ1신호는 클록제너레이터의 ψ1신호와 함께 깜박거린다.

제 3 도(b)는 콘트롤 롬(CROM)에서 해독된 제어신호에 의해 어큐뮬레이터(Acc)의 Ea와 B레지스터(BR)의

가 동시에 점등되어 각각 게이트된 상태이다.

따라서 제 3 도 (c)-(f)와 같이 0110을 나타내는 녹적적녹의 점등상태가 우로 1비트씩 쉬프트 되면서 그 내용은 데이타 버스(DB)에 그대로 실린다.

어큐뮬레이터(Acc)의 내용이 데이타 버스(DB)에 완전히 실리면 어큐뮬레이터의 내용은 데이타 버스(DB)에 완전히 실리면 어큐뮬레이터의 내용은 초기의 상태인 6과 녹적적녹과 〈110〉상태가 그대로 남게되고, 데이타 버스(DB)에 실린 내용은 같은 상태로 1비트씩 계속 전송된다[(f)-(i)].

제 3 도(j)-(m)은 B레지스터(BR)에 도착한 0110의 데이타가 최하위 비트부터 1비트씩 쉬프트되면서 B레지스터(BR) 내부의 최상위 비트로 옮겨진 간직되는 상태이다.

제 3 도(n)은 데이타 이동이 완료된 상태로서 제어신호 Ea,

가 콘트롤롬(CROM)의 제어신호와 함께 소등되고 양측 레지스터는 동일한 내용이 되었음을 표시한다.

이와 같이 본 발명을 실시함으로써 마이크로 컴퓨터의 동작을 시각적으로 볼 수 있는 것이다.

본 발명 실시예의 동작은 제 15 도 및 제 16 도에서 알 수 있듯이 실제 마이크로 컴퓨터와 연결되어 그 처리된 정보내용에 따라 제어되기 때문에 마이크로 컴퓨터의 정보처리 동작이 그대로 표시되는 것이므로 교육적인 효과를 올릴 수 있게 된다.

그러면 주어진 명령에 의하여 실행되는 전체적인 동작은 어떻게 표시되는가를 알아보기로 한다.

우선 명령세트는 첨부된 표 1과 같고, 어드레스롬에 기억된 내용은 표 2, 콘트롤롬의 내용은 표 3와 같다.

이러한 내용으로 프로그램을 진행하는 과정에 대하여 본 발명에 의한 동작 표시상태를 다음에 몇가지 명령에 따른 루틴 실행에 대하여 기술하기로 한다.

전원(도시생략)을 온시키면 초기상태가 되고, 각 데이타나 레지스터에 임의의 내용을 세트한 상태에서 콘트롤 키보드(CK)의 키 "GO"를 누르면, 제 2 도(h)와 같이 클록제너레이터(CG)에서 클록펄스가 주기적으로 발생하여 점등표시함과 동시에 이의 신호에 따라 최초에 명령을 가져오는 페치사이클이 시작된다.

페치사이클이 완료되면 이어 가져온 명령의 실행사이클이 시작된다.

페치사이클은 M₁기계사이클의 기본사이클 T₁-T₄동안 행해지고 각 명령에 대한 실행사이클은 표 3을 참조하기 바란다.

1 페치사이클(MI)

1 T₁사이클

제 4 도(a)와 같이 프리셋터블 카운터(PSC)에는 초기 상태인 00이 표시되고, 콘트롤롬(CROM)에는 표 3에서 보인 00번지의 내용 75504가 표시된다.

동시에 동작된 제어신호는 EP,

이다. (표시예 1참조)

이 신호는 프로그램 카운터(PC)의 제어신호 Ep와 메모리 어드레스 레지스터(MAR)의 제어신호

와 연결되어 동시에 점등되고, 곧 프로그램 카운터(PC)에 세트된 내용이 데이타 버스(DB)를 통하여 메모리 어드레스 레지스터(MAR)로 이동된다.

이때의 자료이동의 표시상태는 실시예 3(제 3 도 및 제 15 도 참조)에서와 같이 표시된다.

메모리 어드레스 레지스터(MAR)가 인에이블되면 이것이 가리키는 어드레스에 따라 제 2 도(g) 메모리(MEMORY)의 번지 선택 표시용 단색 발광다이오드가 선택 점등된다.

2 T₂사이클

제 4 도(b)와 같이, 프리셋터블 카운터(PCS)가 클록 신호에 따라 1증가하여 01을 표시하게 되고 콘트롤롬(CROM)에는 이 번지의 내용인 B5514가 표시되며 이에 따라 Cp만이 점등된다.

따라서 프로그램 카운터(PC)에는 1이 증가된 내용을 표시한다.

3 T₃사이클

제 4 도(c)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)에는 클록 신호에 따라 다시 1이 증가된 02를 표시하고, 콘트롤롬(CROM)에는 02번지의 35530이 표시되어 제어신호 Em, Ld가 점등된다.

이 신호에 의해 메모리 어드레스 레지스터(MAR)가 가리키는 어드레스의 메모리(MEMORY) 데이타가 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 기록된다.

4 T₄사이클

제 4 도(d)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)에는 클록 신호에 따라 또다시 1증가하여 03을 표시하고, 콘트롤롬(CROM)은 03번지 내용인 2551C를 표시하며 이에 따라 제어신호 Ed, Li가 점등된다.

따라서 메모리 데이타레지스터(MDR)에 기록된 내용이 데이타 버스(DB)에 실려 명령레지스터(IR)에 기록된다.

이때의 데이타 이동 표시는 역시 제3도와 같은 동작으로 표시된다.

이와같이 하여 프로그램 카운터가 가리키는 명령어를 명령레지스터에 가져오는 페치사이클(M₁)이 완료된다.

명령레지스터에 명령어가 기록되면 클록이 로우로 떨어질때 클록제너 레이터에서 발생한 Ln 신호가 동시 동작하여 명령 루틴에 따른 어드레스롬(AROM)의 내용을 기록함으로써 해독하고 이후에 설명될 실행사이클이 시작된다.

2) ADD B 루틴 실행(M₂)

의미: 어큐뮬레이터와 B레지스터의 내용을 더하여 그 결과를 어큐뮬레이터에 저장하라는 명령

연산 코드 : 2(표 1 참조)

어드레스롬의 내용 : 07(표 2참조)

* 페치사이클(M1)은 제 4 도와 같다. 〈이하동일〉

1 M₂T₁사이클

제 5 도(a)와 같이 명령레지스터(IR)에는 "ADD B"에는 루틴의 연산코드 2가 표시되고 어드레스롬(AROM)에는 2번지의 내용 07이 표시되며, 이 내용이 로드된 프리셋터블 카운터(PSC)에도 07이 표시된다.

콘트롤롬(CROM)에는 07번지의 내용 34D14가 되어 제어신호 Lt와 Eb가 점등된다.

이 신호에 의하여 B레지스터(BR)내용이 T레지스터(TR)로 이동된다.

2 M₂, T₂사이클

제 5 도(b)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가하여 08이 된다.

콘트롤롬(CROM)은 08번지의 내용 33514가 되고 이에 따른 Eu, La가 점등된다.

이 신호에 의해 연산장치(ALU)는 어큐뮬레이터(Acc)와 T레지스터(TR)의 내용을 더하여 그 결과를 어큐뮬레이터(Acc)에 간직한다.

명령 실행이 완료되면 제4도(c)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)가 다시 1증가하여 09가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 35514가 된다.

이 내용은 해독하지 않는 내용으로서 제어신호 모두 동작하지 않는다.

이때

가 점등된다.

이것은 클록 제너레이터 표시부(CG)의

와 연결되어 링카운터의 Clr신호를 발생하므로 링카운터를 초기화시키고, 이에 따라 Cn신호가 점등되면서 프리셋터블 카운터(PCS)는 00으로 클리어 되어 새로운 M₁사이클을 시작하도록 한다.

모든 명령어는 위와 같은 방법으로 처리되고 각 명령어의 실행사이클 수는 가변적이다.

3) ADC B루틴 실행(M₂)

의미: 어큐뮬레이터와 B레지스터를 자리올림 플립플롭과 함께 더하여 그 결과를 어큐뮬레이터에 저장하라는 명령.

연산 코드 : 3

어드레스롬의 내용 : 0A

1 M₂, T₁사이클

제 6 도(a)와 같이, 명령레지스터(IR)의 내용은 3, 어드레스롬(AROM)의 내용은 0A가 표시된다.

결국 프리셋터블 카운터(PSC)는 어드레스롬의 내용을 로드하여 0A상태가 표시된다.

따라서 콘트롤롬(CROM)에는 34D14가 표시되고 제어신호 Eb,

점등되어 B레지스터(BR)의 내용이 T레지스터(TR)로 이동된다.

2 M₂, T₂사이클

제 6 도(b)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)가 1증가하여 0B가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 33554가 되어 제어신호

, Eu, Er가 점등된다.

이 신호에 의하여 연산장치(ALU)는 어큐뮬레이터(Acc)와 T레지스터(TR)의 내용을 자리올림(Carry)과 함께 더하여 그 결과를 다시 어큐뮬레이터(Acc)에 저장한다.

실행이 완료되면 프리셋터블 카운터(PSC)에 저장한다.

실행이 완료되면 프리셋터블 카운터(PSC)가 1증가되어 OC가 되고 콘트롤롬은 33514가 되므로 제 4 도(c)와 같이 링카운터는 초기화, 프리셋터블 카운터(PSC)는 클리어 된다.

(이후 동일)

4) MOV A, B 루틴 실행(M₂)

의미: B레지스터의 내용을 어큐뮬레이터에 저장하라는 명령

연산코드: 6

어드레스롬의 내용 : 13

1 M₂, T₁사이클

제 7 도와 같이, 명령레지스터(IR)에 6, 어드레스롬(AROM)에 13이 각각 표시되어, 프리셋터블 카운터(PSC)에도 13이 표시되고, 콘트롤롬(CROM)에는 31D14가 표시되어 제어신호 Eb,

가 점등된다.

따라서 B레지스터(BR)의 내용이 어큐뮬레이터(Acc)로 간지되어 실행을 완료한다.

5) MVI A, byte 루틴 실행(M₂)

의미: 오퍼랜드 바이트(operand byte)의 내용을 어큐뮬레이터에 저장하라는 명령

연산 코드: A

어드레스롬의 내용: 1B

1 M₂, T₁사이클

제 8 도(a)와 같이, 명령레지스터(IR), 어드레스롬(AROM), 프리셋터블 카운터(PSC)는 각각 A, IB, IB가 되고 콘트롤롬(CROM)은 75504가 되어 제어신호 Ep,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 프로그램 카운터(PC)의 내용이 메모리 어드레스 레지스터(MAR)로 이동된다.

2 M₂, T₂사이클

제 8 도(b)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 클록 신호에 따라 1증가하여 1C가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 B5514가 되어 Cp신호가 점등된다.

그러면 이 신호에 의하여 프로그램 카운터(PC)는 1증가한다.

3 M₂, T₃사이클

제 8 도(c)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가하여 1D가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 그 내용 35530이 표시되어 제어신호 Em,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 메모리 어드레스 레지스터(MAR)가 가리키는 어드레스의 메모리(MEMORY)데이타가 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 로드된다.

4 M₂, T₄사이클

제 8 도(d)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)가 1증가하여 1E가 되고 콘트롤롬(CROM)에는 3151C가 되어 제어신호 Ed,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 로드되어 실행이 완료된다.

6 LDA(addr) 루틴 실행(M₂, M₃)

의미 : 오퍼랜드가 가리키는 어드레스의 데이타를 어큐뮬레이터에 저장하라는 명령

연산 코드: B

어드레스롬의 내용: 20

1 M₂, T₁사이클

제 9 도(a)와 같이, 명령레지스터(IR), 어드레스롬(AROM)은 각각 B, 20이 되어 프리셋터블 카운터(PSC)역시 20이 되고, 콘트롤롬(CROM)은 75504가 되어 제어신호 Ep,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 프로그램 카운터(PC)의 내용이 메모리 어드레스 레지스터(MAR)로 로드된다.

2 M₂, T₂사이클

제 9 도(b)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가된 21이 되고, 콘트롤롬(CROM)은 B5514가 되어 제어신호 Cp가 점등된다.

그러면 프로그램 카운터(PC)의 내용이 1증가된다.

3 M₂, T₃사이클

제 9 도(c)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가된 22가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 그 내용 35530이 되어 제어신호 Em,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 메모리 어드레스 레지스터(MAR)가 가리키는 어드레스의 메모리(MEMORY)데이타가 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 기록된다.

4 M₂, T₄사이클

제 9 도(d)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)가 1증가하여 23이 되고 콘트롤롬(CROM)에는 3550되어 제어신호 Ed,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 기록된 내용이 다시 메모리 어드레스 레지스터(MAR)로 로드되므로 M₂실행사이클이 완료되고, M₃실행사이클이 연속된다.

제 9 도(e)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가하여 24가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 35530이 되어 제어신호 Em,

가 점등된다.

따라서 메모리 어드레스 레지스터(MAR)가 가리키는 어드레스의 메모리(MEMORY)데이타가 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 기록된다.

6 M₃, T₂사이클

제 9 도(f)와 같이 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가하여 25가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 3151C가 되어 제어신호 Ed,

가 점등된다.

메모리 데이타 레지스터(MDR)에 기록된 내용이 어큐뮬레이터(Acc)에 간직된다.

이와같이 하여 모든 실행사이클이 완료된다.

7) STA(addr) 루틴 실행(M₂, M₃)

의미: 어큐뮬레이터의 내용을 오퍼랜드가 가리키는 어드레스의 메모리에 저장하라는 명령

연산코드: C

어드레스롬의 내용: 27

1 M₂사이클

이때의 콘트롤롬 내용과 동작하는 제어신호는 앞에서 보인 LDA(addr)루틴의 M₂사이클과 동일하다.

2 M₃, T₁사이클

제 10 도(a)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 매사이클마다 1씩 계속 증가된 내용 2B가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 3D512가 되어 제어신호 Ea,

, Dr가 점등된다.

여기서 Dr 신호는 메모리 데이타 레지스터(MDR)의 데이타 전송 방향을 제어하기 위한 것으로서 Dr 신호가 있으면 중앙처리 장치에서 기억장치로 자료이동을 나타내고, Dr신호가 없으면 자료이동은 그 반대이다.

그러므로 어큐뮬레이터(Acc)의 내용이 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 기록된다.

3 M₃, T₂사이클

제 10 도(b)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가된 2C가 되고, 콘트롤롬(CROM)은 3553E가 되어 제어신호 Eb, Em, Dr이 점등된다.

이 신호에 의하여 메모리 어드레스 레지스터(MAR)가 가리키는 어드레스의 메모리(MEMORY)에 메모리 데이타 레지스터(MDR)의 내용이 새로이 저장되어 실행이 완료된다.

8) JMP addr 루틴 실행(M₂)

의미: 오퍼랜드가 가리키는 어드레스로 프로그램 실행을 점프하나는 명령

연산코드: D

어드레스롬의 내용: 2E

1 M₂, T₁사이클

제 11 도(a)와 같이 명령레지스터(IR), 어드레스롬(AROM)은 각기 D, 2E가 되어 프리셋터블 카운터(PSC)도 2E가 되고 콘트롤롬(CROM)은 75504가 되므로 제어신호 Ep,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 프로그램 카운터(PC)의 내용이 메모리 어드레스 레지스터(MAR)에 로드된다.

2 M₂, T₂사이클

제 11 도(b)와 같이, 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가하여 2F가 되고 콘트롤롬(CROM)은 35530이 되어 제어신호 Em,

가 점등된다.

3 M₂, T₃사이클

제 11 도(c)와 같이 프리셋터블 카운터(PSC)는 1증가하여 30이 되고, 콘트롤롬(CROM)은 1551C가 되어 제어신호 Ed,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 메모리 데이타 레지스터(MDR)에 기록된 내용이 프로그램 카운터(PC)에 로드된다.

이와 같이 하여 실행이 완료된다.

9) 1N A 루틴 실행(M₂)

의미: 입력포트의 내용을 어큐뮬레이터에 저장하라는 명령

연산코드: E

어드레스롬의 내용: 32

1 M₂, T₁사이클

제 12 도와 같이, 명령레지스터(IR), 어드레스롬(AROM)은 각각 E, 32가 되어, 프리셋터블 카운터(PSC)도 32가 되고 콘트롤롬(CROM)은 31515가 되어 제어신호 Eo,

가 점등된다.

이 신호에 의하여 입력포트(IP)에 세트된 내용이 어큐뮬레이터(Acc)에 간직되므로 실행이 완료된다.

10) HLT 루틴 실행

의미: 모든 동작을 중지하라는 명령

연산코드: F

어드레스롬의 내용: 35

이 명령이 해독되면 제 13 도와 같이, HLT신호가 연결되어 클록제너레이터(CG)의 클록을 정지시킨다.

이의 해제는 콘트롤 키보드(CK)로 한다.

11) NOP 루틴 실행

의미: 아무것도 이루어지지 않는다는 뜻

연산코드: 0

어드레스롬의 내용: 34

이 명령이 해독되면 제 14 도와 같이, 콘트롤롬(CROM)은 34번지의 내용인 35514가 되어 선택된 제어신호는 없다.

그러므로 NOP 신호가 연결되어 이는 클록제너레이터(CG)의 링 카운터를 초기화시킨다.

결국 아무런 연산을 행하지 않고 다음 명령의 페치사이클이 시작되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이, 마이크로 컴퓨터의 모든 동작은 본 발명에 의하여 데이타 이동은 물론 각종 레지스터, 메모리등의 상태를 16진수와, 색으로 구별된 2진수로 표시함으로써 마이크로 컴퓨터의 동작을 눈으로 직접확인할 수 있게 되므로 보다 쉽게 이해시킬 수 있는 것이다.

즉, 본 발명장치는 마이크로 컴퓨터를 공부하고자 하는 사람들에 이어서 그 교육 효과를 최대한 높힐 수 있는 매우 바람직한 발명이라 하겠다.

Claims

상자체로된 마이크로 컴퓨터용 교습구(제 1 도의 MC)의 판넬상에 마이크로 컴퓨터의 구성을 나타내는 연산장치 표시부(ALU), 어큐뮬레이터 표시부(Acc), 명령레지스터 표시부(IR), T.B.C 레지스터 표시부(TR, BR, CR), 플래그 표시부(F), 어드레스롬 표시부(AROM), 프리셋터블 카운터 표시부(PSC), 콘트롤롬 표시부(CROM), 메모리 표시부(MEMORY), 메모리 어드레스 레지스터 표시부(MAR), 메모리 데이타 레지스터 표시부(MDR), 입력 포트 표시부(IP), 및 클록 제너레이터 표시부(CG)등을 각각 구획 표시하고, 16진 키보드(HK)와 콘트롤 키보드(CK)를 설치하며, 상기한 각각의 표시부는 데이타 버스 표시부(DB)로 연결하여 됨을 특징으로 하는 마이크로 컴퓨터의 동작 표시장치.
제 1 항에 있어서, 마이크로 컴퓨터 구성 표시부 상단에 5×7돗트 매트릭스 문자 표시기를 설치하여된 문자표시부(DM)를 포함하는 마이크로 컴퓨터의 동작 표시 장치.
제 1 항에 있어서, 마이크로 컴퓨터의 구성을 나타내는 표시부중 연산장치 표시부를 비롯한 각종 레지스터 표시부에 16진수 표시기(HK)를 각각 1개 또는 그 이상 설치하고, 그 옆에 비트 단위의 발광다이오드군(제3도 참조)을 설치하여 된 마이크로 컴퓨터의 동작 표시장치.
제 1 항에 있어서, 마이크로 컴퓨터의 구성을 나타내는 각 표시부들의 데이타 버스 표시부에 다수의 발광다이오드를 일렬로 배열하여된 마이크로 컴퓨터의 동작 표시장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 발광다이오드 각각은 적색과 녹색으로 구분되는 2색 발광다이오드(제 3 도 참조)로 사용함을 특징으로 하는 마이크로 콤퓨터의 동작 표시장치.
제 1 항에 있어서, 명령레지스터 표시부의 내용을 해독되는 디코더부의 콘트롤롬 표시부(CROM)에 16진 표시기를 다수 설치하고 그 밑에, 비트 단위로 쌍을 이루는 제어신호 표시용 단색 발광다이오드(제 3 도 참조)를 각각 설치하여 각 레지스터 표시부의 그것과 연결시켜된 마이크로 컴퓨터의 동작 표시장치.
제 1 항에 있어서, 메모리 표시부에는 어드레스 표시용 16진수 표시기 1개 혹은 그 이상과 데이타 표시용 16진 표시기 1개 혹은 그 이상이 쌍을 이루도록 설치하여된 마이크로 컴퓨터의 동작 표시장치.
제 7 항에 있어서, 어드레스 표시용 16진 표시기 옆에 번지 선택용 단색 발광다이오드로 한개씩(제 2 도(g) 참조)설치하여된 마이크로 컴퓨터의 동작 표시장치.
마이크로 컴퓨터의 구성이 블록단위로 표시된 교습구를 실제 마이크로 컴퓨터와 연결하여 그 동작을 표시함에 있어서, 연산장치등 각종 레지스터에 대하여는 숫자 표시기와 비트단위의 2색 발광다이오드군을 사용하여 각각 16진수(0-F)와 2진수(1.0)로 그 내용을 표시하되, 2색 발광다이오드의 적색을 1로 대응시켜 점등시키고, 녹색을 0으로 대응시켜 점등시킴으로써 2진수화하며, 메모리에 대하여는 어드레스와 데이타를 구분하여 그 내용을 각각 16진수로 표시함을 특징으로 하는 마이크로 컴퓨터의 동작 표시방법.
제 9 항에 있어서, 각종 레지스터 상호간 및 각종 레지스터와 메모리를 잇는 데이타 버스에 대한 데이타 이동은 2색 발광다이오드 다수를 일렬로 배열하여 비트 단위로 점등시키되 역시 적색을 1로 대응시키고 녹색을 0으로 대응시켜 2진수화하여 이것이 1비트씩 쉬프트 되게 함으로써 2진수로 표시된 데이타가 이동하는 것처럼 표시하는 수단을 포함하는 마이크로 컴퓨터의 동작 표시방법.
제 9 항에 있어서, 메모리의 데이타 입력과 각종 레지스터의 데이타 입력 세트시 선택된 부분, 그리고 프로그램 상태등을 문자로 표시하여 마이크로 컴퓨터의 동작 상태를 표시하는 수단을 마이크로 컴퓨터의 동작 표시방법.