Курсач и прога по АрхВС 9 вариант / CPU_Model / Pavlov_9306_otchet_po_programmnoy_modeli

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина)»

(СПБГЭТУ)

Кафедра ВТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «АРХИТЕКТУРА ЭВМ»

«Разработка программной модели

RISC процессора для встроенных применений»

Выполнил :

студент группы 9306

Павлов М.В.

Проверил:

зав. кафедрой ВТ профессор Пузанков Д.В.

Санкт-Петербург

2012 г.

Разработка программной модели

1. Общие требования к модели

Созданное приложение должно обеспечивать реализацию следующих функций:

• покомандное выполнение программ, написанных на языке ассемблера и введенных в программу через текстовое поле;

• отображение состояний всех программно доступных регистров и ячеек памяти;

• на созданное приложение должна быть разработана документация.

2. Язык и среда разработки

Приложение реализовано на языке Java с использованием библиотек графического инфтерфейса SWT, Jface и средства построения графического интерфейса WindowBuilder в среде разработки Eclipse 4.2.

1. Документация

1. Техническое задание

   1. Введение

Программная модель процессора предназначена для наглядного представления функционирования RISC процессора.

2. Основание для разработки

Основанием для разработки программной модели является курсовой проект по дисциплине «Архитектура вычислительных систем».

3. Назначение разработки

Программная модель процессора показывает работу процессора: выполнение арифметических и логических команд, команд управления, переходов и работы с памятью.

4. Условия эксплуатации

Выполнение программной модели процессора должно быть обеспечено для однопользовательского режима работы.

5. Требование к составу и параметрам технических средств

Задача должна решаться на ПЭВМ типа IBM РС или совместимой с ней с процессором PentiumIII 500 и выше, ОЗУ не менее 128Мб, HDD не менее 4 Гб, монитор SVGA (цветной) 15", видеокарта 64 Мб, клавиатура 102 кл., манипулятор типа "мышь".

3. Проектирование программной модели

   1. Описание вариантов использования программы

Диаграмма прецедентов представлена ниже.

Рис. 1. Диаграмма прецедентов

2. Построение диаграммы программных классов

Программа состоит из 2 объектов – CPUModelAppWindow, отвечающего за графический интерфейс, и включенную в него CPUModel, моделирующую ЦП. CPUModel: при разборе введенной программы вызывается метод CPUModel.parseProgram(). При выполнении однократно или многократно вызываются методы run_one_takt(), выполняющий одну команду в модели, и updateGUI(), обновляющий графический интерфейс.

Диаграмма классов представлена ниже.

Рис.2 – Диаграмма классов

3. Создание прототипа интерфейса пользователя

В таблице ниже представлено описание экранных форм.

Таблица 1

Экранная форма	Элементы управления	Действия пользователя	Отклик системы
Основная экранная форма	Кнопка: «В память»	Нажатие кнопки«В память»	Загрузка команд из текстового поля выше в память команд
	Кнопка: «Старт»	Нажатие кнопки«Старт»	Выполнение команд до команды HALT.
	Кнопка: «Такт»	Нажатие кнопки«Такт»	Выполнение одной команды.
	Кнопка: «Потактный режим»	Нажатие кнопки «Потактный режим»	Переключение режима с обычного (кнопка «Старт» включена) на потактный (кнопка «Такт» включена).
	Кнопка: «Адрес старта»	Нажатие кнопки«Адрес старта»	Установка адреса в памяти команд откуда начинается выполнение программы (стартовый адрес ПС) из текстового поля справа.
	Кнопка: «Сброс»	Нажатие кнопки«Сброс»	Сброс ПС в стартовый адрес.
	Кнопка: «Перезагрузка»	Нажатие кнопки«Перезагрузка»	Создание модели заново – очистка ПС, регистров и памяти.
	Таблица : «Память данных»	Нажатие на ячейку в столбце «Значение»	Появление текстового поля, где можно ввести число. При нажатии в другой области таблицы поле исчезнет и число запишется в соответствующую ячейку памяти данных.

Рис.3. Основная экранная форма

4. Руководство оператора

   1. Общие сведения

Данное приложение обеспечивает:

- полное и покомандное выполнение программ, представленных в виде списка команд и введенных в программу;

- отображение состояний всех программно доступных регистров и ячеек памяти.

Приложение работает ОС Windows с установленной 32-разрядной виртуальной машиной Java, может быть перекомпилировано под другие ОС и разрядность.

2. Функциональное назначение

Данное приложение предназначено для наглядной демонстрации функционирования RISC-процессора; позволяет полностью или покомандно выполнять программы, и отображает регистры, память и сведения о команде.

3. Используемые технические средства

Для создания данной программы использовалась среда разработки Eclipse 4.2 с плагином WindowBuilder.

4. Входные данные

Входными данными для приложения являются исходные тексты программ, представленных в виде списка команд, например вот код для вычисления факториала (0x1 = 0x0!) :

rdmw R2 0x2 //в 0х2 –1 .

rdmw R3 0x3 //в 0х3 0

rdmw R0 0x0 //х - аргумент

mov R1 R0 //промежуточный результат

add R0 R0 R2 //х = x - 1

jz 0x8 //если x == 0 конец

mul R1 R1 R0 // x*(x-1)*(x-2)*...*1

jmp 0x4

wrmw R1 0x1 //запись ответа

halt

5. Выходные данные

Входными данными для приложения является результат выполнения введенной программы.

6. Условия выполнения программы

Приложение функционирует корректно при условии корректности исходных кодов программ.

Персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) должна обладать следующими характеристиками:

1. тип процессора PentiumIII 500 и выше;

2. объем ОЗУ – не менее 128Мб;

3. объем жесткого диска – не менее 4Гб;

4. видеокарта – 32Мб;

5. стандартная клавиатура;

6. манипулятор типа "мышь".

7. Настройка программы

Приложение требует наличия установленной виртуальной машины Java (версии не ниже 1.6).

8. Вызов и загрузка

Приложение вызывается двойным нажатием по иконке файла CPUModel.jar, либо выполнением в командной строке java –jar <путь к файлу программы>CPUModel.jar.

Код программы заносится в текстовое поле ниже надписи «Текст программы» и нажатием кнопки «В память». При успешном занесении строки таблицы «Память команд» с номерами с первого по кол-во строк в программе должны принять ненулевые значения.

9. Выполнение основных функций

После занесения команд в память команд для полного выполнения нужно нажать «Старт» - тогда выполнение будет идти до команды HALT. Для покомандного выполнения нужно нажать «Такт» - выполнится одна команда. Переключать доступность этих двух режимов можно кнопкой «Потактный режим».

10. Выход из программы

Для осуществления выхода из программы достаточно закрыть ее окно или нажать кнопку «Выход».

11. Проверка программы

Основной метод проверки работоспособности программы заключается в установлении соответствия между данными, отображаемыми в полях и таблицах программы, и изменением данных, производимых в рамках программы.

12. Сообщения оператору

При ошибке на этапе разбора или выполнения в текстовом поле «Сообщения» появится сообщение об ошибке, выполнение или разбор будут продолжены со следующей команды. В таблице 2 приводятся все исключительные ситуации, которые могут возникнуть при работе с ПК.

Таблица 2 «Описание исключительных ситуаций»

Ситуация	Описание
Неизвестная команда в строке	Во введенном коде программы неизвестная команда
Неизвестная запись операнда в строке	Номер регистра или адрес памяти не преобразовать к числу
Ошибка при разборе текста программы - строка не содержит номер регистра в ожидаемом месте	Строка не содержит номер регистра в ожидаемом месте
Ошибка при разборе текста программы - неизвестная или неполная команда	неизвестная или неполная команда
Неизвестная ошибка при разборе текста программы	Неизвестная ошибка при разборе
Неизвестный код операции	Неизвестный код операции
неверный способ адресации	неверный признак адресации операнда

Заключение

В результате проделанной работы разработана программная модель RISC-процессора для вcтроенных применений (микроконтроллера), получены новые знания и навыки.

6