Проектирование вычислительного устройства (46146)

Посмотреть архив целиком

Министерство общего и профессионального образования

Российского Федерации

Курский государственный технический университет


Кафедра ВТ









Пояснительная записка к

курсовому проекту

по дисциплине «Организация ЭВМ»

Проектирование вычислительного устройства
















Выполнил: студент группы ВМ-62 Ильин А.В.


Принял: доцент Жмакин А.П.













Курск 1999

Содержание

1.Введение

2. Задание

3. Разработка общей структуры ЦВМ

3.1. Общая структура ЦВМ

3.2. Форматы команд

3.3. Таблица микрокоманд

3.4. Операционный автомат центрального управляющего устройства.

3.5. Командный цикл.

4. Проектирование АЛУ

4.1 Графы микропрограмм сложения и вычитания, умножения, деления, логических операций (and, or, xor).

4.2 Синтез I – автомата

4.3 Синтез управляющего автомата с «программируемой» логикой

4.4. Форматы микрокомманд

4.5. Кодирование ПЗУ МК.

5. Библиографический список

6. Приложение

1. Введение


В настоящее время существует две тенденции в проектировании средств вычислительной техники: во–первых, разработка устройств специализированных ЭВМ на основе микропроцессорных средств, во–вторых, реализация ЭВМ с использованием СБИС программируемых логических матриц, матриц программируемых логических элементов и базовых матричных кристаллов. Построение ЭВМ на СБИС связано не только с комплексированием микропроцессорных средств, что отражает первую тенденцию проектирования, но и с применением современных методов логического синтеза арифметико–логических и управляющих устройств, размещаемых на СБИС, а также методов оценки результатов проектирования.

Цель и задачи проектирования


Целью курсового проектирования является освоение методики проектирования и разработки операционных и управляющих устройств ЭВМ, а также подготовки технической документации на эти устройства. Курсовой проект является формой самостоятельной работы студентов. В период курсового проектирования студент должен закреплять, углублять, и умело применять теоретические знания для решения поставленных практических задач, работать с научно–технической литературой и конспектом лекций. Основное внимание при выполнении курсового проекта обращается на умение принимать технические решения и обосновывать их. Объектом курсового проектирования является специализированное вычислительное устройство, включающее процессор и запоминающее устройство. Процессор проектируется для заданного списка команд и должен удовлетворять заданным требованиям технического задания.

2.Задание


Система команд

АЛУ

ЗУ

УУ

Д

Адресность

Формат

Разр. бит

Тип ОА

Разр. бит

Емк. Кбайт

Тип УА

Разрядность

Способ адресации

1

AR, SI

16

M

8

16

ЖЛ

16 бит

П, K


3. Разработка общей структуры ЦВМ


3.1. Общая структура ЦВМ


Разрядность шины адреса (ША) вычисляем исходя из разрядности и емкости ЗУ.

Разрядность ЗУ=8бит =1байт. Т.о. можем адресовать 16/1= 214 бит. Т.е разрядность ША 14 бит.


Структурная схема ЦВМ

16x16

16384x8


Рис.1 Структурная схема ЦВМ

3.2. Форматы команд


Форматы выбираем из соображений, что регистров общего назначения (РОН) у нас 16.

В каждой команде должен быть зашифрован код операции (КОП), признак формата (ПФ) , а также признак адресации (прямая или косвенная П/О).

Отсюда:

формат AR

0 1 4 5 6 9 16

0

КОП

ПО

R1

X


формат SI


0 1 5 6 7

1

КОП


I

S



Считаем, что у нас 16 РОНов, включая регистр аккумулятор (А) с адресом 0000, поэтому для их адресации используем 4 бита.

В поле признака адресации 1 – прямая адресация, 0 – косвенная, при чем, заметим, что в формате SI мы не используем прямую адресацию, так как это обусловлено самим форматом, а все остальные функции, как то – переходы, возврат из подпрограммы, работа с прерываниями и т.п. обуславливаются наличием “0” во втором бите.


3.3. Таблица микрокоманд


Формат

КОП

Команды

Семантика

1. AR

0000

ADD

AA+!R1

0001

SUB

AA-!R1

0010

MUL

AA*!R1

0011

DIV

AA/!R1

0100

AND

AA&!R!

0101

OR

AA!R1

0110

XOR

AA!R1

0111

MOV A,!R1

A!R1

1000

MOV !R1,A

R1A

2.SI


0xxxx

M(ADR),O1

M(ADR):=O1

10000

JMP

PCADR

10001

Z

PCADR

10010

PCADR

10011

C

PCADR

10100

PCADR

10101

OV

PCADR

10110

PCADR





11000

RET

SP:=SP+1 PCM(SP)

11001

EI

TI:=0

11010

DI

TI:=1

11011

HLT

----

11100

RETI


11101

NOP

----


11110

CALL

M(SP) PC

PCADR

SP:=SP-1


Изначально указатель стека (SP) указывает на свободную ячейку памяти. Стек растет вниз.

ТI=0 – прерывание разрешено.


!R1 – указывает, что при методе косвенной адресации это выражение следует рассматривать как значение по адресу равному содержимому регистра R1, при этом при прямой адресации значение берется непосредственно из регистра R1.


3.4. Операционный автомат центрального управляющего устройства.


Граф-схема командного цикла операционного автомата приведена на чертеже КП.062.020.1999 в приложении.


Рис.2. Операционный автомат ЦУУ


3.5. Командный цикл.


Задачей командного цикла является управление работой всего вычислительного устройства. Первым шагом является считывание операции из памяти, и модернизации счетчика команд на длину прочитанной операции. Затем если считанная операция предназначена для АЛУ, то в АЛУ передается код операции (КОП), а также во входные регистры АЛУ (ААЛУ, ВАЛУ) заносятся необходимые операнды. После этого необходимо подать сигнал АЛУ на выполнение операции и ожидать окончания работы арифметико–логического устройства. Если же операция не принадлежит к числу операций АЛУ их выполняет устройство управления (УУ). Операциями АЛУ являются: + (сложение), – (вычитание), * (умножение), / (деление), &(конъюнкция) , v(дизъюнкция), (сложение по модулю 2). Устройство управления выполняет операции: JMP(безусловный переход), CALL(вызов подпрограммы), RET(выход из подпрограммы), :=(операция присваивания), (шесть условных переходов по флагам с, z, ov).


Случайные файлы

Файл
164610.doc
16163.rtf
182518.rtf
144306.rtf
115503.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.