Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Марта 2011 в 17:34, курсовая работа
Цель курсового проекта состоит в приобретении практических навыков в проектировании операционного и управляющего автоматов процессора ЭВМ в соответствии с заданными в техническом задании архитектурными особенностями, а также в разработке технической документации, представленной пояснительной запиской и чертежами, выполненными в соответствии с ЕСКД.
Введение
Задание на курсовой проект………………………………………………... 5
Общие аспекты проектирования процессора……………………. 5
Исходные данные………………………………………………….. 6
Архитектура процессора….………..……...…………..………………….. 7
Форматы команд…………………….……………………………… 7
Форматы данных…………….………………………………..……... 14
Расчет и выбор разрядности основных узлов процессора……… 16
Регистровая модель………….……………………………………... 17
Виды адресации………………………………………………………. 22
Структурная организация процессора……………..………………… 25
Общая структура процессора………………………………………... 25
Выбор и обоснование элементной базы……………..…………….. 25
Блоки обработки данных……………………………………….…… 26
Управляющий автомат………………………………..…………….. 30
3.4.1 УА с жесткой логикой……………….…………………….. 30
3.4.2 УА с микропрограммным управлением………………….. 33
Регистровая память (РП)………………….……………………….. 36
Оперативная память (ОП)…………………….…………………… 38
Блок интерфейсов (БИНТ)………………………..………………… 38
Содержательные схемы алгоритмов работы процессора….……………. 39
Общий алгоритм цикла работы процессора………………………... 39
Выборка команд………………………………..……………………. 41
Формирование исполнительного адреса и выборка
операндов……………….…………………………..……………………. 47
Обработка прерываний………………………………………………. 54
Выполнение четырех операций из индивидуального задания……. 55
Микропрограммное управление………….………..…………………. 64
Формат микрокоманды………………………………………………. 64
5.1.1 Зона БФТ…………..…………….………………………. 65
5.1.2 Зона БПТ……………..………...……………………………. 68
5.1.3 Зона БМУ……………………….…………………………… 6
5.1.4 Зона БИНТ…………………….…………………………….. 70
5.1.5 Зона ОП……………………..….……………………………... 7
5.1.6 Зона CONST…………………………………………………… 74
Микропрограмма операции обработки чисел в формате с
плавающей точкой…………………………………..…………………... 74
Заключение…………………………………………………………………... 80
Литература……………………………………………………………………. 81
Таблица
5.18 (продолжение)
Запись в РгК может вестись либо напрямую из РгЧтОП, либо через РгБ. Для выбора необходимых байтов используется MUXЧ после которого и идёт запись в РгК. Иначе же ведётся запись из РгБ через соответствующие мультиплексоры.
Таблица 5.19 – DMXОП.
| DMXОП | Направление |
| 0 | РгБ |
| 1 | MUXЧ |
Входом записи РгК могут быть РгБ через MUXБ или РгЧтОП через MUXЧ. Выбор источника осуществляется в MUXБЧ
Таблица 5.20 – MUXБЧ.
| MUXБЧ | Источник |
| 0 | MUXБ |
| 1 | MUXЧ |
Мультиплексор MUXСА выбирает, откуда будет произволиться запись в РАОП – из СчАК или РгАД.
Таблица 5.21 – MUXСА.
| MUXСА | Источник |
| 0 | СчАК |
| 1 | РгАД |
Также в поле БИНТ есть поле Рг. В нём определяется в какие из регистров возможна запись. Это регистры СчАК, РгК, РгАД, РгБ.
5.1.5 Зона ОП
Поле используется для управления записи или считывания данных из ОП.
Сигнал CS определяет выбрана ли ОП или нет. Сигналы R/W задают соответственно чтение из ОП в РгЧтОП или запись в РгЗпОП соответственно.
Также зона разрешает запись.
Таблица 5.22 – Зона ОП
| CS | R/W | Режим работы ОП |
| 0 | 0 | нет доступа |
| 0 | 1 | нет доступа |
| 1 | 0 | ОП := РгЗпОП |
| 1 | 1 | РгЧтОП := ОП |
5.1.6 Зона CONST
Зона используется для определения константы, например для операций сравнения в условиях или для выделения битов по маске.
5.2 Микропрограмма операции обработки чисел в формате с плавающей точкой
Микропрограмма команды FIADD.
| Адрес | Содержание МК | Зона | Поле | Значение | Примечание |
| 00 | Если РСМм(63)=0, то
переход |
БПТ БМУ |
В
ИСТ АЛУ УВП РЕЗ УСЛ УСА АП |
4
0 4 0 0 2 3 2 |
РСМм
РгА, РгВ S+C0 0 Без записи N=1 Усл. Пер. Адрес п-да. |
| 01 | РСМм=LLS(РСМм,
1)
РСМр=РСМр+1 |
БФТ БПТ БМУ |
В
УВП АЛУ В СДВ БУ АП |
16
1 5 4 9 1 0 |
РСМр
С0=1 S+C0 РСМм ЛС влево Безусл.п-д Адрес перехода |
| 02 | РСМр=403Eh-РСМр | БФТ CONST |
В
АЛУ ИСТ УВП |
16
2 4 1 403Eh |
РСМр
R-S-1+C0 DA C0=1 |
| 03 | РСМр=РСМр-Р1р | БФТ | А
В АЛУ УВП |
15
16 1 1 |
Р1р
РСМр S-R-1+C0 C0=1 |
| 04 | СчТ=РСМр | БФТ
БПТ БИНТ |
А
В ИСТ РЕЗ MUXDAПТ DMXDYФТ |
16
5 5 1 1 0 |
РСМр
СчТ DA РЗУ С вых. ФТ На БПТ |
| 05 | Если N=1, то переход | БМУ | УСЛ
УСА АП |
2
3 11 |
N=1
Усл. пер. Адрес пер. |
| 06 | Если РСМр>3FFFh, то
переход |
БФТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ РЕЗ УВП УСЛ И УСА АП |
16
1 4 6 1 5 1 3 1Е 3FFFh |
РСМр
S-R-1+C0 DA Без записи С0=1 Z v (N+V) Инверсия Усл. пер. Адрес пер. |
| 07 | Если РСМр=0,
то
переход |
БФТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ РЕЗ УВП УСЛ УСА АП |
16
1 4 6 1 1 3 13 0 |
РСМр
S-R-1+C0 DA Без записи С0=1 Z=1 Усл. пер. Адрес пер. |
| 08 | Если РСМр>0, то
переход |
БФТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ РЕЗ УВП УСЛ И УСА АП |
16
1 4 6 1 6 1 3 0D 0 |
РСМр
S-R-1+C0 DA Без записи С0=1 Z v (N+V) Инверсия УсАдрес Адрес пер. |
| 09 | Если СчТ<>0, то
переход |
БПТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ РЕЗ УВП УСЛ И УСА АП |
5
1 4 6 1 1 1 3 0В 0 |
СчТ
S-R-1+C0 DA Без записи С0=1 Равны Инверсия Усл. пер. Адрес пер. |
| 0A | РСМр=Р1р | БФТ БМУ |
А
В БУ АП |
15
16 1 13 |
Р1р
РСМр Безусл. пер. Адрес пер. |
| 0B | РСМм=ARS(РСМм,1) | БПТ | В
СДВ |
4
0 |
РСМм
АС вправо |
| 0C | СчТ=СчТ+1 | БПТ БМУ |
В
АЛУ УВП БУ АП |
5
4 1 1 09 |
СчТ
S+C0 С0=1 Безусл. пер. Адрес перехода |
| 0D | Если СчТ<>0, то
переход |
БПТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ РЕЗ УВП УСЛ И УСА АП |
5
1 4 6 1 1 1 3 0F 0 |
СчТ
S-R-1+C0 DA Без записи С0=1 Равны Инверсия Усл. пер. Адрес пер. |
| 0E | РСМр=РСМр+Р1р | БФТ БМУ |
А
В АЛУ УВП БУ АП |
15
16 3 0 1 13 |
Р1р
РСМр R+S+C0 0 Безусл. пер. Адрес пер. |
| 0F | Р1м=ARS(Р1м, 1) | БПТ | В
СДВ |
2
0 |
Р1р
АС вправо |
| 10 | СчТ=СчТ-1 | БПТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ УВП БУ АП |
5
1 4 1 1 0D 1 |
СчТ
S-R-1+C0 DA C0=1 Безусл. пер. Адрес пер. |
| 11 | Если
РСМр<FFFFB000h, то переход |
БФТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ РЕЗ УСЛ УСА АП |
16
1 4 6 5 3 07 FFFFB000h |
РСМр
S-R-1+C0 DA Без записи Есл.меньше Усл. пер. Адрес пер. |
| 12 | РСМм=РСМм+Р1м
РСМр=РСМр+Р1р |
БФТ БПТ БМУ |
А
В АЛУ А В АЛУ УВП БУ АП |
15
16 3 2 4 3 0 1 1E |
Р1р
РСМр R+S+C0 Р1р РСМм R+S+C0 С0=0 безусл. пер Адрес пер. |
| 13 | Если РСМз<>Р1з, то
переход |
БПТ БМУ |
А
В АЛУ УВП УСЛ И УСА АП |
1
3 1 1 1 1 3 15 |
Р1з
РСМз S-R-1+C0 C0=1 Z=1 Инверсия Усл. пер. Адрес пер. |
| 14 | РСМм=РСМм+Р1м | БПТ БМУ |
А
В АЛУ УВП БУ АП |
2
4 3 0 1 1С |
Р1м
РСМм S+R+1 C0=0 Безусл.пер. Адрес пер. |
| 15 | Если РСМз=0,
то
переход |
БПТ БМУ CONST |
В
АЛУ ИСТ РЕЗ УВП УСЛ УСА АП |
3
1 4 6 1 1 3 19 0 |
РСМз
S-R-1+C0 DA Без щаписи С0=1 Равны Усл. пер. Адрес пер. |
| 16 | Если Р1м<>РСМм, то
переход |
БПТ БМУ |
А
В АЛУ УВП УСЛ УСА АП |
2
4 1 1 5 3 1С |
Р1р
РСМр S-R-1+C0 C0=1 Есл.меньше Усл.пер. Адрес пер. |
| 17 | РСМз=1 | БПТ CONST |
В
ИСТ РЕЗ |
3
4 1 1 |
РСМз
DA РЗУ |
| 18 | РСМм=!РСМм+1 | БПТ БМУ |
В
АЛУ УВП БУ АП |
4
5 1 1 1С |
РСМм
!S+C0 C0=1 Безусл.пер. Адрес.пер. |
| 19 | Если РСМм<Р1м, то
переход |
БПТ БМУ |
А
В АЛУ УВП УСЛ УСА АП |
4
2 1 1 5 3 1С |
Р1м
РСМм S-R-1+C0 С0=1 Есл.меньше Усл. пер. Адрес пер. |
| 1A | РСМз=1 | БПТ CONST |
В
ИСТ РЕЗ |
3
4 1 1 |
РСМз
DA РЗУ |
| 1B | РСМм=!РСМм+1 | БПТ БМУ |
В
АЛУ УВП БУ АП |
4
5 1 1 1С |
РСМм
!S+C0 С0=1 Безусл.пер. Адрес пер. |
| 1C | Если V=1, то переход | БМУ | УСЛ
УСА АП |
3
3 22 |
V=1
Усл.пер. Адрес пер. |
| 1D | Если РСМ(63)=0,
то
переход |
БМУ |
УСЛ
И УСА АП |
2
1 3 1F |
N=1
Инверсия Усл.пер. Адрес пер. |
| 1E | END | ||||
| 1F | РСМм=ALS(РСМм,
1)
РСМр=РСМр-1 |
БФТ БПТ CONST |
В
АЛУ ИСТ УВП В СДВ |
16
1 4 1 4 8 1 |
РСМр
S-R-1+C0 DA C0=1 РСМр АС влево |
| 20 | Если N=0, то переход | БМУ |
УСЛ
И УСА АП |
2
1 3 1D |
N=1
Инверсия Усл. пер. Адрес пер. |
| 21 | Вызов обработчика
прерываний антипереполнения |
||||
| 22 | РСМм=ARS(РСМм,1)
РСМр=РСМр+1 |
БФТ БПТ |
В
АЛУ УВП В СДВ |
16
4 1 4 0 |
РСМр
S+C0 С0=1 РСМм АС вправо |
| 23 | Если РСМр(15)=0, то
переход |
БМУ | УСЛ
И УСА АП |
2
1 3 1E |
N=1
Инверсия Усл. пер. Адрес пер. |
| 24 | Обработка прерываний переполнения порядка |
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта были приобретены навыки проектирования операционного и управляющего автоматов процессора ЭВМ. Результатом проектирования стал разработанный 32-разрядный секционированный микропроцессор с архитектурой IA-32, построенный в базисе МПС К1804ВС2 способный выполнять четыре команды: SUB, OR, XCHG и FIADD. Также были приобретены навыки составления технической документации и выполнения чертежей по нормам ЕСКД.
На
мой взгляд, одним из достоинств
данного курсового проекта
Литература
1. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 1: Basic Architecture, 470 p. 253665.pdf
2. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 2A: Instruction Set Reference, A-M, 758 p. 253666.pdf
3. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 2B: Instruction Set Reference, N-Z, 618 p. 253667.pdf
4. Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 3A: System Programming Guide, Part 1, 646 p. 253668.pdf
5. ГОСТ 2.105-95. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.
6.Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. – 5-е изд.- С-Пб.: Издательская группа BHV, 2003. - 848 с. - ISBN 5-8046-0162-8.
Информация о работе Проектирование процессора ЭВМ с архитектурой IA-32