Проектирование микро-ЭВМ
Министерство образования Российской Федерации
Восточно-Сибирский Государственный Технологический Университет
Кафедра ЭВС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине:
«Теория проектирования ЭВМ»
на тему:
«Проектирование микро-ЭВМ»
Выполнили: ст.гр.627-1 Пугасеев М.В. и
ст.гр.627-2 Иванова В.А.
Руководитель: к.т.н., доц. Базарова С.Б.-М.
г. Улан-Удэ,
2001 г.
Министерство образования Российской Федерации
Восточно-Сибирский государственный технологический университет
Электротехнический факультет
Кафедра ЭВС
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект
по курсу: Теория проектирования ЭВМ.
выполнили: ст. гр. 627-1 Пугасеев М.В. и ст. гр. 627-2 Иванова В.А.
руководитель проекта: Базарова С.Б.-М.
срок выполнения проекта: 20% к нед., 40% к нед., 60% к нед., 80% к __ нед., 100% к нед.
Защита проекта 2001 г.
1. Тема проекта: Разработка микро-ЭВМ, выполняющей программу вычисления функции F = (a2·b) / (c+d). .
2. Техническое задание: Разработать микро-ЭВМ, выполняющую программу вычисления функции, где F,a,b,c,d – массивы из 10 элементов 24-разрядных знаковых чисел с плавающей запятой. Система команд не содержит команду вычитания. Шины адресов и данных разделены. Программа и данные размещаются в ОЗУ. .
3. Перечень листов графической части:
лист 1: Структурная схема;
лист 2: Принципиальная схема;
лист 3: Временные диаграммы.
Руководитель проекта .
Дата выдачи 2001 г.
Содержание
1. Введение.......................................................................................................................................
2. Команды микро-ЭВМ...............................................................................................................
2.1. Формат команд.....................................................................................................................
2.2. Кодировка команд...............................................................................................................
2.3. Кодировка регистров..........................................................................................................
2.4. Кодировка способов адресации......................................................................................
3. Программа реализации функции........................................................................................
4. Центральное устройство управления..............................................................................
4.1. Микропрограммное устройство управления...............................................................
4.2. Список микроопераций.....................................................................................................
4.3. Разбиение микроопераций на группы (микрокоманды)...........................................
4.4. Формат микрокоманд.........................................................................................................
5. Граф-схемы выполнения операций..................................................................................
5.1. Граф-схема подготовительных операций – выборки команд из ОЗУ...................
5.2. Граф-схема алгоритма команды MOV...........................................................................
5.3. Граф-схема алгоритма команды MUL...........................................................................
5.4. Граф-схема алгоритма команды ADD...........................................................................
5.5. Граф-схема алгоритма команды DIV.............................................................................
5.6. Граф-схема алгоритма команды INC.............................................................................
5.7. Граф-схема алгоритма команды LOOP.........................................................................
6. Прошивка ПЗУ микрокоманд................................................................................................
7. .................................................................................
Заключение.......................................................................................................................................
Список литературы........................................................................................................................
Приложения.......................................................................................................................................
Приложение А.............................................................................................................................
1. ВВЕДЕНИЕ
Вычислительные машины (ВМ) представляют собой комплекс технических средств, имеющих общее управление, предназначенный для автоматической обработки информации по заданной программе. Цифровые ЭВМ оперируют с информацией, представленной в дискретной форме в виде общепринятой для записи и чтения символике набором цифр, букв и знаков какого-то заранее установленного алфавита, имеющего конечное число символов.
В конце 60-х годов начался серийный выпуск сравнительно небольших и дешевых мини-ЭВМ. Их предназначали для предприятий и организаций, где установка высокопроизводительных ЭВМ была экономически невыгодной. В их задачу первоначально входила автоматизация профессиональной работы в различных организациях, работа на предприятиях в качестве проблемно ориентированных ЭВМ. В 1977-78 году был начат выпуск семейства малых ЭВМ (СМ ЭВМ). Их часто называли управляющими вычислительными комплексами, так как они чаще всего использовались в системах управления различного рода. Однако, СМ третьей очереди, разработанные в последние годы относятся уже к ЭВМ четвертого поколения и имеют большую производительность, поэтому круг их применения резко расширился, и их активно используют в качестве автоматизированных рабочих мест, объединяют в вычислительные системы, и поручают им расчет экономических и статистических задач. С появлением больших интегральных схем связано развитие другого класса машин – микро-ЭВМ, и, как достижение этого направления - появление мощных профессиональных ПЭВМ, которые используются на рабочих местах для автоматизации труда, несложных расчетов и различного рода проектирования.
Проектирование микро-ЭВМ включает в себя разработку устройства управления и операционного устройства. Устройство управления содержит два блока (центральное и местное устройства управления).
Устройства управления являются микропрограммными устройствами. Центральное устройство управления предназначено для выборки команд, их декодирования и подготовки операндов, а также поддержания работы местного устройства управления. Местное устройство управления управляет работой АЛУ, формирует сигналы управления передачей данных между отдельными элементами проектируемой микро-ЭВМ. Последовательность формирования управляющих сигналов определяется микропрограммами, хранящимися в ПЗУ микрокоманд обоих устройств.
Операционная часть микро-ЭВМ включает в себя регистры общего назначения (для хранения операндов) и АЛУ. Функционирование микро-ЭВМ осуществляется программой, которая хранится в оперативной памяти.
Для написания программ используют языки низкого и высокого уровней. Языки низкого уровня — машинно-зависимые языки, так как при программировании любого класса задач на этих языках непосредственно учитываются особенности построения и функционирования ЭВМ, на которой будет решаться данная задача. В отличие от машинного языка языки низкого уровня называют машинно-ориентированными языками. Преимуществом использования этих языков является то, что по сравнению с программами на машинном языке программы на машинно-ориентированном языке получаются более короткие. Примером широко используемого машинно-ориентированного языка является язык Ассемблер.
Языки высокого уровня — машинно-независимые языки, так как при программировании задач на этих языках отпадает необходимость знать, на какой ЭВМ будет решаться данная задача. Средства этих языков ориентированы на дальнейшее сокращение трудоемкости программирования. К языкам высокого уровня относят процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные языки.
2. КОМАНДЫ микро-ЭВМ
2. Команды микро-ЭВМ.
В проектируемой микро-ЭВМ реализована следующая система команд:
· MOV – команда пересылки данных;
· MUL – команда умножения;
· ADD – команда сложения;
· DIV – команда деления;
· INC – команда инкремента;
· LOOP – команда перехода на метку при организации циклов;
· END – команда окончания программы.
2.1. Формат команд.
Последовательность команд программы и массивы данных хранятся в ОЗУ. Для разработки системы команд необходимо определить формат команды.
С учётом количества реализуемых в нашей микро-ЭВМ команд, количества способов адресации, разрядности шины адреса ОЗУ (для непосредственной адресации) и количества регистров общего назначения примем, что команда будет состоять из 24 разрядов. Такая разрядность ещё эффективна тем, что команда может целиком за 1 такт пересылаться из ОЗУ в регистр команд, поскольку шина данных имеет 24-битную разрядность для работы с операндами.
Таким образом, в курсовом проекте для реализации команд микро-ЭВМ был использован следующий формат:
|
КОП |
СА |
DD |
SS |
RES |
|
0 {3 бита} 2 |
3 {2 бита} 4 |
5 {7 бит} 11 |
12 {7 бит} 18 |
19 {5 бит} 23 |
·
·
· DD – (Destination) приёмник (РОН или приращение при индексной адресации);
· SS – (Source) источник (РОН, число или приращение при индексной адресации);
· RES – (Reserved) зарезервировано: биты 19 – 23 не используются.
2.2. Кодировка команд.
Все команды кодируются тремя битами в поле «КОП». Применяются следующие коды:
|
Код |
Команда |
|
000 |
MOV |
|
001 |
MUL |
|
010 |
ADD |
|
011 |
DIV |
|
100 |
INC |
|
101 |
LOOP |
|
111 |
END |
2.3. Кодировка регистров.
Регистры общего назначения кодируются тремя младшими битами в полях DD и SS. Применяются следующие коды:
|
Код |
Регистр |
|
000 |
AX |
|
001 |
BX |
|
010 |
CX |
|
011 |
CC |
|
100 |
SI |
2.4. Кодировка способов адресации.
Для выбора систем адресации необходимо определиться в том, какие операции по пересылке будет необходимо выполнять в микро-ЭВМ. В разрабатываемой микро-ЭВМ команды должны выполнять пересылку данных:
· SS в регистр общего назначения (РОН) CC или SI;
·
·
·
А также в командах должна быть реализована возможность прямо в самой команде указывать адрес следующей команды (или адрес ячейки памяти в ОЗУ) при переходе по условию.
Отсюда выбираем следующие способы адресации, которые кодируются двумя битами в поле «СА»:
|
Код |
Способ адресации |
|
00 |
Регистр – непосредственный операнд |
|
01 |
Регистр – регистр |
|
10 |
Регистр – ОЗУ (приращение индекса) |
|
11 |
ОЗУ (приращение индекса) – регистр |
3. Программа реализации функции
Ниже приведён текст программы для реализации заданной функции, её интерпретация в кодах и размещение в ОЗУ.
|
Операция |
Операнды |
КОП |
Адрес |
|
|
MOV |
CC |
10 |
000’00’0000011’0001010’00000 |
0000000 |
|
MOV |
SI |
15 |
000’00’0000100’0001111’00000 |
0000001 |
|
@: MOV |
AX |
0 [SI] |
000’10’0000000’0000000’00000 |
0000010 |
|
MOV |
BX |
AX |
000’01’0000001’0000000’00000 |
0000011 |
|
MUL |
AX |
BX |
001’01’0000000’0000001’00000 |
0000100 |
|
MOV |
BX |
10 [SI] |
000’10’0000001’0001010’00000 |
0000101 |
|
MUL |
AX |
BX |
001’01’0000000’0000001’00000 |
0000110 |
|
MOV |
BX |
20 [SI] |
000’10’0000001’0010100’00000 |
0000111 |
|
MOV |
CX |
30 [SI] |
000’10’0000010’0011110’00000 |
0001000 |
|
ADD |
BX |
CX |
010’01’0000001’0000010’00000 |
0001001 |
|
DIV |
AX |
BX |
011’01’0000000’0000001’00000 |
0001010 |
|
MOV |
40 [SI] |
AX |
000’11’0101000’0000000’00000 |
0001011 |
|
INC |
SI |
100’01’0000000’0000100’00000 |
0001100 |
|
|
LOOP |
@ |
101’00’0000000’0000010’00000 |
0001101 |
|
|
END |
111’00’0000000’0000000’00000 |
0001110 |
Поскольку все операции производятся над 24-разрядными числами, то и в ОЗУ они хранятся в 24-разрядных ячейках. Размещение данных в ОЗУ:
|
Переменная |
Адрес (десятичный) |
Адрес (двоичный) |
|
a1 |
15 |
0001111 |
|
… |
… |
… |
|
a10 |
24 |
0011000 |
|
b1 |
25 |
0011001 |
|
… |
… |
… |
|
b10 |
34 |
0100010 |
|
c1 |
35 |
0100011 |
|
… |
… |
… |
|
c10 |
44 |
0101100 |
|
d1 |
45 |
0101101 |
|
… |
… |
… |
|
d10 |
54 |
0110110 |
|
F1 |
55 |
0110111 |
|
… |
… |
… |
|
F10 |
64 |
1000000 |
4. Центральное устройство управления
Центральное устройство управления в проектируемой микро-ЭВМ реализуется на микропрограммном управлении, за исключением подготовительных и некоторых промежуточных операций, которые реализуются на жёсткой логике.
4.1. Микропрограммное устройство управления (МПУУ).
Блок микрокоманд подготавливает операнды, управляет работой АЛУ, формирует сигналы управления передачей данных между отдельными элементами проектируемой микро-ЭВМ. Последовательность формирования управляющих сигналов определяется микропрограммами, хранящимися в ПЗУ микрокоманд.
4.2. Список микроопераций.
|
Обозн. |
Микрооперация |
Управляющие сигналы |
|
1 |
MUL_АОП := ШД/ША_8 MUL_АОП := СчКом |
MUL_АОП: С=«1»; M=«0» MUL_АОП: С=«1»; M=«1» |
|
1 |
Синхронизация MUL_АОП |
MUL_АОП: С=«1» |
|
2 |
Rg_АОП := MUL_АОП |
Rg_АОП: С=«1» |
|
3 |
ШД_24 := ОЗУ (чтение) |
ОЗУ: Read=«1» |
|
4 |
RgКом := ШД_24 |
RgКОП, RgDD, RgSS: С=«1» |
|
5 |
MUL_КОП := RgКОП_СА |
RgКОП: Z=«1»; MUL_КОП: С=«1» |
|
6 |
ОЗУ := ШД_24 (запись) |
ОЗУ: Write=«1» |
|
7 |
Предустановка Сч_МО |
Сч_МО: ПУ=«1» |
|
8 |
Выдача данных из RgDD |
RgDD: Z=«1» |
|
9 |
Выдача данных из RgSS |
RgSS: Z=«1» |
|
10 |
Дешифрация ДшЗапРОН |
ДшЗапРОН: С=«1» |
|
11 |
Дешифрация ДшЧтРОН |
ДшЧтРОН: С=«1» |
|
12 |
MUL_S/D := «S» MUL_S/D := «D» MUL_S/D := «1» MUL_S/D := «-1» |
MUL_S/D: С=«1», М=«00» MUL_S/D: С=«1», М=«01» MUL_S/D: С=«1», М=«10» MUL_S/D: С=«1», М=«11» |
|
12 |
Синхронизация MUL_S/D |
MUL_S/D: С=«1» |
|
13 |
Rg1_СМ := ШД/ША_8 |
Rg1_СМ: С=«1» |
|
14 |
Rg2_СМ := ШД/ША_8 |
Rg2_СМ: С=«1» |
|
15 |
Синхронизация СМ – сумма |
СМ: С=«1» |
|
16 |
ШД/ША_8 := BF_СМ |
BF_СМ: С=«1» |
|
17 |
RgCC := ШД/ША_8 |
RgCC: С=«1» |
|
18 |
ШД/ША_8 := RgCC |
RgCC: Z=«1» |
|
19 |
ШД/ША_8 := RgSi |
RgSi: Z=«1» |
|
20 |
Rg1_АЛУ := ШД_24 |
Rg1_АЛУ: С=«1» |
|
21 |
Rg2_АЛУ := ШД_24 |
Rg2_АЛУ: С=«1» |
|
22 |
АЛУ := Rg1_АЛУ + Rg2_АЛУ АЛУ := Rg1_АЛУ * Rg2_АЛУ АЛУ := Rg1_АЛУ / Rg2_АЛУ |
АЛУ: С=«1», М=«01» АЛУ: С=«1», М=«10» АЛУ: С=«1», М=«11» |
|
22 |
Синхронизация АЛУ |
АЛУ: С=«1» |
|
23 |
ШД_24 := BF_АЛУ |
BF_АЛУ: С=«1» |
|
24 |
Предустановка СчКом |
СчКом: ПУ=«1» |
|
25 |
СчКом := СчКом + 1 |
СчКом: «+1»=«1» |
4.3. Разбиение микроопераций на группы (микрокоманды).
Все выше перечисленные микрооперации можно разбить на группы, называемые микрокомандами. Микрокоманды позволяют выполнять за 1 такт несколько независимых друг от друга микроопераций. Исходя из схемы проектируемой микро-ЭВМ видно, что максимальное число микроопераций, которые могут выполняться независимо друг от друга – 4. Следовательно, разбиваем множество микроопераций на 4 группы:
|
Код |
1 группа |
Код |
2 группа |
Код |
3 группа |
Код |
4 группа |
|
001 |
RgКом := ШД_24 |
001 |
Синхрониза-ция MUL_АОП |
001 |
Rg_АОП := MUL_АОП |
001 |
ШД_24 := ОЗУ (чтение) |
|
010 |
ОЗУ := ШД_24 (запись) |
010 |
Дешифрация ДшЗапРОН |
010 |
Предустановка Сч_МО |
010 |
MUL_КОП := RgКОП_СА |
|
011 |
Выдача данных из RgDD |
011 |
Rg2_СМ := ШД/ША_8 |
011 |
Выдача данных из RgSS |
011 |
Дешифрация ДшЧтРОН |
|
100 |
Rg1_СМ := ШД/ША_8 |
100 |
ШД/ША_8 := RgCC |
100 |
RgCC := ШД/ША_8 |
100 |
Синхрониза-ция MUL_S/D |
|
101 |
Синхронизация СМ |
101 |
ШД/ША_8 := RgSi |
101 |
Синхронизация АЛУ |
101 |
ШД/ША_8 := BF_СМ |
|
110 |
Предустановка СчКом |
110 |
Rg1_АЛУ := ШД_24 |
110 |
СчКом := СчКом + 1 |
110 |
ШД_24 := BF_АЛУ |
|
111 |
Rg2_АЛУ := ШД_24 |
В каждой группе формируется своя нумерация микроопераций, которая используется непосредственно при прошивке ПЗУ.
4.4. Формат микрокоманд.
В курсовом проекте использовалось три типа микрокоманд: команды условного и безусловного переходов и операционные команды. Прошивка микрокоманд в ПЗУ осуществлена горизонтально-вертикальным способом кодирования.
Общий формат микрокоманды:
|
Признак микрокоманды |
КОП1 |
КОП2 |
КОП3 |
КОП4 |
Бит выбора 1 |
Бит выбора 2 |
|
1 бит |
3 бита |
3 бита |
3 бита |
3 бита |
1 бит |
1 бит |
Таким образом, длина микрокоманды составляет 15 бит.
При использовании команд условного и безусловного переходов применяются следующие условности:
·
·
|
Код |
Условие |
|
000 |
СА = 00 |
|
001 |
СА = 01 |
|
010 |
СА = 10 |
|
011 |
Признак результата СМ = «0» |
|
100 |
Безусловный переход |
·
·
Если условие не выполняется, то переход на метку не происходит.
5. Граф-схемы выполнения операций
5.1. Граф-схема подготовительных операций –
операций выборки команд из ОЗУ.
|
Точка входа продолжения |
Начальная точка входа |
Альтернативная точка входа продолжения |
||||
|
000001 |
000000 |
000010 |
||||
|
НАЧАЛО |
||||||
|
25 |
СчК := СчК + 1 |
|||||
|
1 2 3 4 |
Синх-ция MUL_АОП (бит1 = «1») Rg_АОП := MUL_АОП ШД_24 := ОЗУ (чтение) RgКом := ШД_24 |
|||||
|
Rg_АОП := СчКом RgКом := ОЗУ (чтение) |
||||||
|
5 7 |
MUL_КОП := RgКОП_СА Предустановка Сч_МО |
Сч_МО := Т.Входа_КОП |
||||
5.2. Граф-схема алгоритма команды MOV.
|
Начало |
|
СА=00 |
|
СА=01 |
|
СА=10 |
|
Да (00) |
|
Нет |
|
Да (01) |
|
Нет |
|
Да (10) |
|
Нет (11) |
|
(8) Выдача данных из RgDD; (9) Выдача данных из RgSS; (10) Дешифрация ДшЗапРОН; (12) Синхронизация MUL_S/D (бит1= “0”, бит2= “0”) |
|
(8) Выдача данных из RgDD; (9) Выдача данных из RgSS; (10) Дешифрация ДшЗапРОН; (11) Дешифрация ДшЧтРОН |
|
(9) Выдача данных из RgSS; (12) Синхронизация MUL_S/D (бит1= “0”, бит2= “0”); (14) Rg2_СМ := ШД/ША_8 |
|
(19) ШД/ША_8 := RgSi; (13) Rg1_СМ := ШД/ША_8 |
|
(15) Синхронизация СМ; (16) ШД/ША_8 := BF_СМ; (1) Синхронизация MUL_АОП (бит1=«0»); (2) Rg_АОП := MUL_АОП |
|
(3) ШД_24 := ОЗУ (чтение); (8) Выдача данных из RgDD; (10) Дешифрация ДшЗапРОН |
|
(8) Выдача данных из RgDD; (12) Синхронизация MUL_S/D (бит1= “0”, бит2= “1”); (14) Rg2_СМ := ШД/ША_8 |
|
(19) ШД/ША_8 := RgSi; (13) Rg1_СМ := ШД/ША_8 |
|
(15) Синхронизация СМ; (16) ШД/ША_8 := BF_СМ; (1) Синхронизация MUL_АОП (бит1=«0»); (2) Rg_АОП := MUL_АОП |
|
(9) Выдача данных из RgSS; (11) Дешифрация ДшЧтРОН; (6) ОЗУ := ШД_24 (запись) |
|
000001 |
5.3. Граф-схема алгоритма команды MUL.
|
8 11 20 |
Выдача данных из RgDD Дешифрация ДшЧтРОН Rg1_АЛУ := ШД_24 |
Rg1_АЛУ := RgDD |
|
|
9 11 21 |
Выдача данных из RgSS Дешифрация ДшЧтРОН Rg2_АЛУ := ШД_24 |
Rg2_АЛУ := RgSS |
|
|
22 23 8 10 |
Rg2_АЛУ := ШД_24 (бит1=«1», бит2=«0») ШД_24 := BF_АЛУ Выдача данных из RgDD Дешифрация ДшЗапРОН |
RgDD := Rg1_АЛУ * Rg2_АЛУ |
|
|
000001 |
5.4. Граф-схема алгоритма команды ADD.
|
8 11 20 |
Выдача данных из RgDD Дешифрация ДшЧтРОН Rg1_АЛУ := ШД_24 |
Rg1_АЛУ := RgDD |
|
|
9 11 21 |
Выдача данных из RgSS Дешифрация ДшЧтРОН Rg2_АЛУ := ШД_24 |
Rg2_АЛУ := RgSS |
|
|
22 23 8 10 |
Rg2_АЛУ := ШД_24 (бит1=«0», бит2=«1») ШД_24 := BF_АЛУ Выдача данных из RgDD Дешифрация ДшЗапРОН |
RgDD := Rg1_АЛУ + Rg2_АЛУ |
|
|
000001 |
5.5. Граф-схема алгоритма команды DIV.
|
8 11 20 |
Выдача данных из RgDD Дешифрация ДшЧтРОН Rg1_АЛУ := ШД_24 |
Rg1_АЛУ := RgDD |
|
|
9 11 21 |
Выдача данных из RgSS Дешифрация ДшЧтРОН Rg2_АЛУ := ШД_24 |
Rg2_АЛУ := RgSS |
|
|
22 23 8 10 |
Rg2_АЛУ := ШД_24 (бит1=«1», бит2=«1») ШД_24 := BF_АЛУ Выдача данных из RgDD Дешифрация ДшЗапРОН |
RgDD := Rg1_АЛУ / Rg2_АЛУ |
|
|
000001 |
5.6. Граф-схема алгоритма команды INC.
|
9 11 13 |
Выдача данных из RgSS Дешифрация ДшЧтРОН Rg1_СМ := ШД/ША_8 |
Rg1_СМ := RgSS |
|
|
12 14 |
Синхронизация MUL_S/D (бит1= “1”, бит2= “0”) Rg2_СМ := ШД/ША_8 |
Rg1_СМ := 1 |
|
|
9 10 15 16 |
Выдача данных из RgSS Дешифрация ДшЗапРОН Синхронизация СМ – сумма ШД/ША_8 := BF_СМ |
RgSS := Rg1_СМ + Rg2_СМ |
|
|
000001 |
5.7. Граф-схема алгоритма команды LOOP.
|
(18) ШД/ША_8 := RgCC; (13) Rg1_СМ := ШД/ША_8 |
|
(12) Синхронизация MUL_S/D (бит1= “1”, бит2= “1”); (14) Rg2_СМ := ШД/ША_8 |
|
(15) Синхронизация СМ; (16) ШД/ША_8 := BF_СМ; (17) RgCC := ШД/ША_8 |
|
СМ«0» |
|
(12) Синхронизация MUL_S/D (бит1= “0”, бит2= “0”); (24) Предустановка СчКом |
|
000001 |
|
000010 |
Команда END на имеет граф-схемы, поскольку она реализуется аппаратно – при обнаружении кода END останавливается ГТИ.
6. Прошивка ПЗУ микрокоманд
|
# |
Адрес |
Код |
Примечание |
|
0 |
000000 |
1’100’000’010’000’0’0 |
Безусловный переход |
|
1 |
000001 |
0’000’000’110’000’0’0 |
СМ«0» - true |
|
2 |
000010 |
0’001’001’001’001’1’0 |
|
|
3 |
000011 |
0’000’000’010’010’0’0 |
|
|
4 |
000100 |
1’000’010’011’000’0’0 |
Точка входа MOV, if - СА=00 |
|
5 |
000101 |
1’001’010’010’000’0’0 |
if – СА=01 |
|
6 |
000110 |
1’010’001’100’000’0’0 |
if – СА=10 |
|
7 |
000111 |
0’100’101’000’000’0’0 |
СА=11 |
|
8 |
001000 |
0’011’011’000’100’0’1 |
|
|
9 |
001001 |
0’101’001’001’101’0’0 |
|
|
10 |
001010 |
0’010’000’011’011’0’0 |
|
|
11 |
001011 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
12 |
001100 |
0’100’101’000’000’0’0 |
СА=10 – true |
|
13 |
001101 |
0’000’011’011’100’0’0 |
|
|
14 |
001110 |
0’101’001’001’101’0’0 |
|
|
15 |
001111 |
0’011’010’000’001’0’0 |
|
|
16 |
010000 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
17 |
010001 |
0’011’010’011’011’0’0 |
СА=01 – true |
|
18 |
010010 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
19 |
010011 |
0’011’010’011’100’0’0 |
СА=00 – true |
|
20 |
010100 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
21 |
010101 |
0’011’110’000’011’0’0 |
Точка входа MUL |
|
22 |
010110 |
0’000’111’011’011’0’0 |
|
|
23 |
010111 |
0’011’010’101’110’1’0 |
|
|
24 |
011000 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
25 |
011001 |
0’011’110’000’011’0’0 |
Точка входа ADD |
|
26 |
011010 |
0’000’111’011’011’0’0 |
|
|
27 |
011011 |
0’011’010’101’110’0’1 |
|
|
28 |
011100 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
29 |
011101 |
0’011’110’000’011’0’0 |
Точка входа DIV |
|
30 |
011110 |
0’000’111’011’011’0’0 |
|
|
31 |
011111 |
0’011’010’101’110’1’1 |
|
|
32 |
100000 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
33 |
100001 |
0’100’000’011’011’0’0 |
Точка входа INC |
|
34 |
100010 |
0’000’011’000’100’1’0 |
|
|
35 |
100011 |
0’101’010’011’101’0’0 |
|
|
36 |
100100 |
1’100’000’001’000’0’0 |
Возврат к 000001 |
|
37 |
100101 |
0’100’100’000’000’0’0 |
Точка входа LOOP |
|
38 |
100110 |
0’000’011’000’100’1’1 |
|
|
39 |
100111 |
0’101’000’100’101’0’0 |
|
|
40 |
101000 |
1’011’000’001’000’0’0 |
if – СМ«0» |
|
41 |
101001 |
0’110’000’000’100’0’0 |
|
|
42 |
101010 |
1’100’000’010’000’0’0 |
Возврат к 000010 |
7. Разработка принципиальной схемы
В данном курсовом проекте при разработке принципиальной схемы были выбраны микросхемы серий К555 и КМ555 на основе ТТЛШ технологии. Данные серии обладают достаточно широкой элементной базой, исходя из которой, можно реализовать практически все узлы разрабатываемой микро-ЭВМ.
Подсчитав максимальное время задержки в схеме tmax = нс можно определить максимальную частоту генератора тактовых импульсов (ГТИ):
В разрабатываемой микро-ЭВМ все действия, связанные с ОЗУ, производятся над 24-разрядными знаковыми числами с плавающей запятой. Под программу выделяется 15 строк памяти ОЗУ и 50 строк – под данные. Отсюда можно рассчитать требуемый объём ОЗУ:
E = M * N,
Где E – объём памяти ОЗУ, M – число строк, N – разрядность строки.
E = (15 + 50) * 24 = 1560 бит.
Требуемый объём ПЗУ микрокоманд:
E = 43 * 15 = 645 бит.
Заключение
В данном курсовом проекте при разработке блока микропрограммного управления использовался смешанный автомат на жёстком и микропрограммном управлении, что позволило сократить объём используемой памяти ПЗУ микрокоманд и повысить быстродействие.
К выполненному проекту прилагается моделирующая программа работы микро-ЭВМ, позволяющая наглядно проследить все процессы выполнения команд.
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5. IBM PC», М.: «Диалог-МИФИ», 1998.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
Спецификация
|
Обозначение |
Наименование |
Кол-во |
Примечание |
|
Конденсаторы |
|||
|
С1 – С4 |
КМ-56-300-1мкФ ±5% |
||
|
Микросхемы |
|||