Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
"ЛЭТИ" имени В.И. Ульянова (Ленина)»
(СПБГЭТУ)
Кафедра ВТ
Курсовой проект
по дисциплине «Архитектура вычислительных систем»
вариант 3
Выполнил: Андриянов О.В.
гр. 8306
Преподаватель: Пузанков Д.В.
Санкт-Петербург
2011
1. Техническое задание
1.1. Предмет проектирования
Курсовая работа для бакалавров посвящается разработке программной модели однокристального RISC-процессора.
Проектируется процессор для встроенных применений (контроллер).
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.
4. Симулятор пишется на языке C++.
1.3. Исходные данные для курсового проектирования
Исходные данные для выполнения курсового проекта определяются как общими требованиями к разрабатываемому процессору, так и вариантом задания. Они приведены в табл. 1.
Таблица 1. Исходные данные (Гарвардская архитектура)
|
№ вар. |
Формат данных |
Адресность |
Способ адресации |
Регистровая память | |||||||||||||||
|
8 |
16 |
32 |
Н |
О |
П |
К |
Кол-во |
Тип |
Разряд-ность | ||||||||||
|
3 |
+ |
+ |
- |
3 |
+ |
+ |
+ |
- |
8 |
ФО |
16 | ||||||||
|
№ вар. |
Шина адрес-данные |
Память данных |
Память команд |
Ввод-вывод | |||||||||||||||
|
С |
Р |
Объем, Кбайт |
ШД
|
Объем, Кбайт |
ШК |
И |
П | ||||||||||||
|
3 |
+ |
- |
48 |
16 |
64 |
64 |
- |
+ | |||||||||||
1.4. Средства реализации модели
Способом реализации для варианта 3 является С++ приложение.
1.5. Результаты проектирования
В процессе выполнения курсового проекта разрабатываются:
- архитектура ЦП;
- приложение (программный эмулятор).
В процессе разработки архитектуры определяются:
1. Форматы команд и данных.
2. Регистровая модель процессора (включая пользовательские и системные регистры).
3. Структура выводов кристалла.
4. Система команд (включая семантику их выполнения и установку флажков).
5. Обобщенный алгоритм функционирования процессора (включая алгоритмы выполнения основных команд).
6. Алгоритмы выполнения основных операций на шине (чтение, запись, ввод, вывод, захват шины, прерывание). Необходимо предусмотреть пакетный режим обмена между ОП и кэш-памятью.
7. Внутренняя организация (до структурного уровня) (включая механизмы виртуальной памяти, механизмы защиты памяти и механизмы работы с кэш-памятью).
В процессе разработки модели создаются:
UMLдиаграммы, описывающие функционирование модели;
- собственно приложение;
- комплект документации на программную систему.
Должны быть разработаны, как минимум, следуюшие UMLдиаграммы:
- диаграммы вариантов использования (usecasediagrams);
- диаграмма классов (classdiagram).
В состав документации на созданное приложение входят:
- руководство оператора;
- руководство системного программиста;
- программа и методика испытания.
Документация оформляется в соответствии с действующими ГОСТ.