Министерство образования и науки российской федерации
Санкт-Петербургский государственный электротехнический
университет «ЛЭТИ»
Кафедра ВТ
Курсовая работа
по учебной дисциплине «Архитектура ВС»
на тему «разработка программной модели однокристального RISC-процессора»
на тему «ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ СБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА»
Выполнил:
Студент Буров А.Д.
Группа 9306
Руководитель:
Пузанков Д.В.
С
анкт-Петербург
– 2012
Оглавление
Оглавление 2
1.Задание на курсовое проектирование 3
1.1. Исходные данные 3
1.2. Общие требования к разрабатываемому процессору 3
2. Разработка структуры ЦП 5
2.1 Структурная схема разрабатываемой системы 5
2.2 Структура регистровой памяти 7
2.3.1 Форматы данных 8
2.3.2 Формат команд 9
2.3.3 Способы адресации 10
2.3.4 Система команд 11
2.4 Внутренняя организация 12
2.5 Основные алгоритмы функционирования 15
2.6 Алгоритмы выполнения отдельных операций. 16
2.7 Алгоритмы выполнения операций на шине. 18
Задание на курсовое проектирование
Разработать архитектуру однокристального RISCпроцессора для встроенных применений, который может использоваться, например, в составе систем управления в реальном масштабе времени.
1.1. Исходные данные
Формат данных:16 разрядов с ФТ, 32 разряда с ФТ, 32 разряда с ПТ.
Адресность: 2.
Способ адресации:относительный, прямой и косвенный.
Регистровая память:8 универсальных 32-ти разрядных регистра.
Шина адрес – данные:совмещенная шина адреса и данных.
Память данных:объём – 32 Кб, 16 разрядов шины данных.
Память команд:объём – 32 Кб, 32 разрядов шины команд.
Ввод – вывод:общее адресное пространство.
Прерывания:векторная система прерываний.
1.2. Общие требования к разрабатываемому процессору
Система команд должна удовлетворять следующим требованиям.
1. Операции обращения к памяти отделены от операций, связанных с обработкой данных.
2. Операции, связанные с преобразованием данных, выполняются по принципу регистр-регистр.
3. В общем случае аппаратно поддерживаются операции над целыми числами со знаком и без знака, а также над числами, представленными в формате с плавающей точкой (ПТ).
4. Система команд должна быть функционально полной и включать команды общего назначения, команды для обработки чисел с ПТ и привилегированные команды.
5. Процессор должен иметь векторную систему прерываний.
6. Процессоры должны иметь встроенную кэш-память.
Программная модель представляет собой симулятор, который должен удовлетворять следующим требованиям:
1. Отображать содержимое регистров общего назначения, системных регистров и регистров, используемых для хранения чисел с плавающей точкой.
2. Симулятор должен позволять выполнять покомандное выполнение программы.
3. Выполняемая программа хранится в отдельном файле и представляет собой псевдоассемблерный код.
Отличительной особенностью гарвардской архитектуры является наличие отдельной памяти команд. Принимается, что память команд размещается внутри кристалла, кроме того, возможно подключение дополнительной внешней памяти команд.
Раздельная реализация памяти команд и памяти данных упрощает организацию конвейера по выборке команд из памяти и по размещению их в очередь для дальнейшего исполнения. Такая организация позволяет избежать конфликтов при обращении к памяти, которые имеют место при использовании традиционной архитектуры, однако не снимает проблем, связаннных с реализацией команд переходов.