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 5.7 - Поле СДВ.
| СДВ | Операция АЛУ | |||
| 0 | 0 | 0 | 0 | АС ALU вправо |
| 0 | 0 | 0 | 1 | ЛС ALU вправо |
| 0 | 0 | 1 | 0 | АС ALU, ЛС RGQ вправо |
| 0 | 0 | 1 | 1 | ЛС ALU, ЛС РгQ вправо |
| 0 | 1 | 0 | 0 | без сдвига |
| 0 | 1 | 0 | 1 | ЛС РгQ вправо |
| 0 | 1 | 1 | 0 | РгQ:=ALU |
| 0 | 1 | 1 | 1 | РгQ:=ALU |
| 1 | 0 | 0 | 0 | AC ALU влево |
| 1 | 0 | 0 | 1 | ЛС ALU влево |
| 1 | 0 | 1 | 0 | AС ALU, ЛС РгQ влево |
| 1 | 0 | 1 | 1 | ЛС ALU, ЛС РГQ влево |
| 1 | 1 | 0 | 0 | без сдвига |
| 1 | 1 | 0 | 1 | ЛС РгQ влево |
| 1 | 1 | 1 | 0 | расширение знака |
| 1 | 1 | 1 | 1 | без сдвига |
Таблица
5.7 (продолжение)
Таблица 5.8 - Поле РЕЗ.
| РЕЗ | OEY WE IEN | Передача информации |
| 0
1 2 3 4 5 6 7 |
0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 |
Y, РЗУ = СДВ; РгQ
=АЛУ
Y, РЗУ = СДВ Y = СДВ; РгQ = АЛУ Y = СДВ РЗУ = Y; РгQ = АЛУ РЗУ = Y РгQ = АЛУ Нет записи |
5.1.2 Зона БПТ.
Большинство полей в БПТ повторяют поля БФТ: ИСТ, УВП, АЛУ, СДВ, РЕЗ, А и В. Только для БПТ адрес считывается только из РгМК, в отличие от БФТ и в БПТ располагаются только рабочие регистры.
На адресные входы A и B может подаваться любая четырёх битная комбинация, так как все регистры в БПТ рабочие, а стек вынесен за пределы БПТ.
Таблица 5.9 – Значение полей А/В.
| Значение | Регистр |
| 0000 | Р1з |
| 0001 | Р1м |
| 0010 | РСМз |
| 0011 | РСМм |
| 0100 | СчТ |
| 0101 | РПТ1 |
| 0110 | РПТ2 |
| 0111 | РПТ3 |
| 1000 | РПТ4 |
| 10001 | РПТ5 |
| 1010 | РПТ6 |
| 1011 | РПТ7 |
| 1100 | РПТ8 |
| 1101 | РПТ9 |
| 1110 | РПТ10 |
| 1111 | РПТ11 |
5.1.3 Зона БМУ.
Поле УСА ( управление следующим адресом) принимает значение E по умолчанию, что соответствует последовательному выполнению команд. Для условного перехода в него записывается значение 3.
Поле П разрешает безусловный переход по адресу, записанному в АП.
Поле УСЛ отвечает за выбор условия перехода.
ФУ - фиксация флагов.
И - инверсия условия.
RLD – разрешение записи в Cч/РгА.
ВБ - выбор секции, для которой анализируются условия. 0 – для БФТ, 1 - для БПТ.
АП – адрес перехода. Адрес перехода размещён в отдельном поле, а не с поле CONST, так как поле CONST может использоваться для записи какой-либо константы и одновременно нужно организовать переход по адресу. Поэтому эти поля разделены.
| УСЛ | Переход | |
| 000 | Переход по паритету | PF0 = 1 |
| 001 | При равенству 0 | Z =1 |
| 010 | При отрицат. знак | N = 1 |
| 011 | При переполнении | V = 1 |
| 100 | При переносе | C = 1 |
| 101 | Если меньше | N + V = 1 |
| 110 | Если меньше или равно | Z v (N + V ) = 1 |
| 111 | Если меньше или равно без знака | C v Z = 1 |
Таблица 5.10 - Поле УСЛ.
5.1.4 Зона БИНТ.
Поле БФТ БИНТ
Источником данных для шины DA БФТ могут быть поле CONST из РгМк, операнд из РгЧтОП, передаваемый через мультиплексор MUXРежЧ, а также выход БПТ через DMXDYПТ.
Таблица 5.11 – MUXDAФТ.
| MUXDAФТ | Источник |
| 00 | CONST из РгМК |
| 01 | MUXРежЧ |
| 10 | DMXDYПТ |
Источником
данных для шины DB БФТ может быть
непосредственный операнд из РгК(8:15),
СчАК( для инкремента), смещение из РГК(16:23)
или РгК(16:31) и порядок из БПТ через MUXSTPor.
Таблица 5.12 – MUXDBФТ.
| MUXDBФТ | Источник |
| 000 | РгК(8:15) |
| 001 | СчАК |
| 010 | РгК(16:23) |
| 011 | РгК(16:31) |
| 100 | MUXSTPor |
Выходом БФТ могут быть шина DA БПТ через MUXDAПТ, РгАД, СчАК или РГЗпОП через MUXЗП
Таблица 5.13 – DMXDYФТ.
| DMXDYФТ | Направление |
| 00 | MUXDAПТ |
| 01 | РгАД |
| 10 | СчАК |
| 11 | MUXЗП |
Выходом шины DB может быть либо РгЗпОП через MUXЗП, либо разряд порядка мантиссы для стекового регистра через DMXSTPor
Таблица 5.14 – DMXDBФТ.
| DMUXDBФТ | Направление |
| 0 | MUXЗП |
| 1 | DMXSTPor |
Поле БПТ БИНТ
Источником
данных для шины DA БПТ могут быть поле
CONST из РгМк, и выход Y БПТ через DMXDYФТ.
Таблица 5.15 – MUXDAПТ.
| MUXDAПТ | Источник |
| 0 | CONST из РгМК |
| 1 | DMXDYФТ |
Выходами шины DY БПТ могут быть входная шина DA БФТ через MUXDAФТ, разряды стека, где хранится мантисса ( через DMXSTMan) и разряды стека, где хранится знак ( через DMXSTZn)
Таблица 5.16 – DMXDYПТ.
| DMXDYПТ | Направление |
| 00 | MUXDAФТ |
| 01 | DMXSTMan |
| 10 | DMXSTZn |
Входаvи шины DB могут быть либо мантисса через MUXSTMan или знак через MUXSTZn.
Таблица 5.17 – MUXDBПТ.
| MUXDBПТ | Направление |
| 0 | MUXSTMan |
| 1 | MUXSTZn |
Поле ОП БИНТ
Входами мультиплексора записи MUXЗП могут быть выходы шины DB, DY,СчАК ( при сохранении при прерывании) и ССП( CR0) по той же причине.
Таблица 5.18 – MUXЗП.
| MUXЗП | Источник |
| 000 | DMXDBФТ |
| 001 | DMXDYФТ |
| 010 | СчАК |
| 011 | ССП (CR0) |
| 100 | EFLAGS |
Информация о работе Проектирование процессора ЭВМ с архитектурой IA-32