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.

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.

Библиографический список

Приложение

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.

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

 

Разработка общей структуры ЦВМ

 

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.

 

16384x8

16x16

Структурная схема ЦВМ

 

Рис.1 Структурная схема ЦВМ

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.

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	AAL!R1
	0110	XOR	AAÅ!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 PCßM(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.