Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра вычислительной техники
Курсовая работа
по дисциплине «Организация ЭВМ»
Факультет: АВТ Преподаватель:
Группа: АМ-610 Гребенников В. Ф.
Студентка: Королевская В.Е.
Новосибирск, 2009
-
Цель работы
Углубление и закрепление теоретических знаний, приобретение навыков разработки узлов ЭВМ на структурном, функциональном и алгоритмическом уровнях, оформления технической документации.
Курсовой проект посвящен разработке структурной схемы гипотетической ЭВМ, функциональной схемы и алгоритма работы конкретного блока, входящего в состав этой ЭВМ.
-
Исходные данные
Общие исходные данные определяют минимальный состав проектируемой ЭВМ и ее основные параметры. В состав ЭВМ входят следующие блоки:
-
центральное обрабатывающее устройство (ЦОУ);
-
микропрограммное устройство управления (УУ);
-
оперативная память (ОП);
-
блок синхронизации (БС);
-
система прерывания программ (СПП);
-
таймер;
-
система ввода-вывода (СВВ);
-
монитор, клавиатура, мышь;
-
НГМД;
-
«Винчестер».
Основные параметры ЭВМ:
-
адресность ЭВМ - двухадресная;
-
длина команды - переменная.
Разрядность ЭВМ и минимальный объем оперативной памяти выбираются самостоятельно, но должны удовлетворять следующим ограничениям:
-
разрядность - не менее 16;
-
емкость ОП - не менее 1 Mбайт.
Индивидуальные данные:
Структура: трехшинная
Сопроцессор: адресный
Система прерываний: цепочечная макро
КЭШ: команд и данных
ОП: многоблочная
Ввод - вывод: по прерыванию
Контроль: по Хеммингу
Блок: адресных сопроцессоров.
-
Описание структуры ЭВМ
-
Организация ЭВМ
Организация ЭВМ в соответствии с индивидуальным заданием техшинная:
-
DB (шина данных) – обеспечивает обмен данными между всеми основными блоками ЭВМ, 32 разряда;
-
АВ (шина адреса) – используется для задания адреса памяти. Им может быть как адрес в ОЗУ, ПЗУ, так и адрес видеопамяти контроллера монитора – 32 разряда;
-
СВ (шина управления) – по ней осуществляется передача сигналов управления между блоками ЭВМ.
Данная структура обеспечивает 3 вида передачи данных:
-
процессор ↔ память;
-
процессор ↔ интерфейс;
-
память ↔ интерфейс.
В первых двух случаях передачей данных управляет процессор. Память и интерфейс по управляющему сигналу от процессора осуществляют передачу данных.
-
Центральный процессор
Процессор является основным блоком ЭВМ и в его состав входят:
-
ОБ (операционный блок);
-
МУУ (микропрограммное устройство управления).
В состав ОБ входят:
-
регистровое ЗУ (РЗУ);
-
арифметико-логическое устройство (АЛУ);
-
статусный регистр;
-
средства связи и внешней шиной адрес/данные;
В состав МУУ входят:
-
Регистр команд;
-
Преобразователь начального адреса (ПНА);
-
Секвенсер микрокоманд;
-
Микропрограммная память (ММП);
-
Регистр микрокоманд.
Код операции из регистра команд поступает на ПНА. Преобразованный адрес с ПНА идет на секвенсор. Секвенсор выбирает источник адреса и выдает его на вход МПП. На выходах последней появляется микрокоманда и фиксируется в регистре микрокоманд. В момент, когда микрокоманда начинает выполняться, секвенсор формирует адрес следующей микрокоманды.
На границе инструкций контроллер прерываний при активном состоянии линии запросов на прерывание выдает инструкцию вызова прерываний. Далее все штатным образом: выполняется микропроцедура обработки прерывания, которая сохраняет словосостояние процессора, активирует подтверждение прерывания, получат вектор процессора, выполняет обработчик.
-
Система прерываний
Прерывание можно охарактеризовать как автоматическое изменение в программе, вызванное условием или совокупностью условий, возникающих в некоторой части вычислительной системы. Для организации прерываний необходимы 2 части:
-
аппаратная;
-
программная.
Основные функции системы прерываний:
-
запоминание состояния прерываемой программы и осуществление перехода к прерывающей программе;
-
восстановление состояния прерванной программы и возврат к ней.
По заданию в разрабатываемой ЭВМ применяется цепочечная система прерываний с обработкой прерываний на макроуровне, т.е. на уровне команд по завершению исполнения микропрограммы, реализующей текущую команду.
В этой структуре предусмотрена своя линия запроса для каждого устройства. Структура с несколькими линиями запроса позволяет достичь наименьшего времени ответа, т.к. в ней устройство, пославшее запрос на прерывание, может быть сразу же идентифицировано. Эта структура позволяет сопоставить каждой линии запроса прерывания свой уровень приоритета и назначить соответствующую маску разрешения или запрета прерывания. Недостатками этой структуры является относительно большая ширина информационной шины и то обстоятельство, что каждый уровень приоритета может быть присвоен не более чем одному устройству.
При прерываниях на макроуровне время реакции определяется в основном длительностью выполнения одной команды.
При прерывании нужно запоминать все программно-доступные регистры общего назначения, регистр статуса, счетчик команд – слово состояния программы.