Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архив1 / doc92 / Веретенников.doc
Скачиваний:
25
Добавлен:
03.08.2013
Размер:
323.07 Кб
Скачать

Министерство образования и науки РФ

Новосибирский государственный технический университет

Кафедра вычислительной техники

Курсовой проект

по дисциплине «Организация ЭВМ»

Разработка гипотетической ЭВМ. Разработка сопроцессора

ввода-вывода

Факультет: АВТ

Группа: АМ-215

Выполнил: Веретенников В. А.

Проверил: Гребенников В. Ф.

Новосибирск, 2005 г.

Оглавление:

1. Цель курсового проекта 4

2. Задание на курсовой проект 4

2.1. Общие исходные данные 4

2.2. Индивидуальные исходные данные 4

3. Разработка структурной схемы ЭВМ 5

3.1. Центральный процессор 5

3.2. Кэш команд 6

3.3. Адресный сопроцессор 6

3.4. Основная память 6

3.5. Система прерывания программ 7

3.6. Система приоритетного арбитража системной шины 8

3.7. Таймер 8

3.8. Система ввода-вывода 8

3.9. Клавиатура 8

3.10. Мышь 9

3.11. Блок синхронизации и сброса 9

4. Разработка сопроцессора ввода-вывода 10

4.1. Структурная схема сопроцессора ввода-вывода 10

4.2. Управляющая информация для операций ввода-вывода 10

4.3. Разработка блока чтения команд и управления 11

Заключение 17

Список литературы 18

Приложение 1. Структурная схема ЭВМ 19

Приложение 2. Структурная схема центрального процессора 20

Приложение 3. Структурная схема сопроцессора ввода-вывода 21

Приложение 4. Функциональная схема блока чтения команд и управления 22

  1. Цель курсового проекта

Целью курсового проектирования является углубление и закрепление теоретических знаний студентов, приобретение навыков разработки узлов ЭВМ на структурном, функциональном и алгоритмическом уровнях.

  1. Задание на курсовой проект

    1. Общие исходные данные

Разработать структурную схему гипотетической ЭВМ, функциональную схему и алгоритм работы конкретного блока, входящего в состав этой ЭВМ. Курсовой проект состоит из двух частей: первая часть посвящена разработке структурной схемы гипотетической ЭВМ, описанию ее функционирования. В состав ЭВМ входят как общие для всех вариантов блоки, так и дополнительные, определяемые индивидуальным заданием. Вторая часть проекта посвящена разработке функциональной схемы и алгоритмов работы конкретного блока, входящего в состав ЭВМ, и его детальному описанию.

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 16 Мбайт.

    1. Индивидуальные исходные данные

  • Структура двухшинная;

  • есть адресный сопроцессор;

  • прерывания с индивидуальными линиями на уровне команд;

  • кэш команд;

  • ОП обычная;

  • ввод-вывод: сопроцессор в селекторном режиме;

  • контроля нет;

  • разрабатываемый блок – сопроцессор ввода-вывода, детально разрабатывается (до уровня принципиальной схемы) та часть, которая читает команды.

  1. Разработка структурной схемы эвм

Структурная схема ЭВМ представлена в приложении 1. Она отображает состав ЭВМ и основные связи между устройствами.

Структура разрабатываемой ЭВМ – двухшинная. Имеются две шины: 32-разрядная шина адреса/данных ADи шина управленияCB. Адрес и данные по шинеADпередаются поочерёдно в двух тактах. Признаком адреса является сигналALE#, выставляемый ведущим устройством.

Далее рассмотрены отдельные устройства ЭВМ.

    1. Центральный процессор

32-разрядный центральный процессор (ЦП) предназначен для выполнения команд, располагающихся в основной памяти, координирования работы всех узлов ЭВМ, обработки прерываний.

Структурная схема ЦП представлена в приложении 2.

Работа ЦП основана на принципе микропрограммного управления.

Структурно ЦП состоит из двух блоков:

  • операционный блок (ОБ);

  • микропрограммное устройство управления.

Состав ОБ:

  • Микропроцессорный модуль, состоящий из 2-х микропроцессорных секций IDT49C402. Модуль имеет встроенный набор регистров. Сдвиговые операции осуществляются с помощью блока логики сдвигов.

  • Блок логики сдвигов. Предназначен для поддержки сдвиговых операций.

  • Блок статусного регистра. Имеется возможность считывать и изменять содержимое статусного регистра.

  • Входной и выходной регистры данных RG_AD_IN32 иRG_AD_OUT32. Адреса вычисляет арифметический сопроцессор.

  • Параллельный умножитель Am29C323. Предназначенный для аппаратной поддержки операций умножения одинарной и многократной точности.

Состав МУУ:

  • Регистр команд RG_COM32. Предназначен для приёма и хранения машинной команды.

  • Преобразователь начального адреса ПНА. Предназначен для формирования начального адреса микроалгоритма, соответствующего коду операции.

  • Секвенсер микрокоманд Am29C331-2. Предназначен для управления последовательностью микрокоманд.

  • Микропрограммная память МПП. МПП хранит все микроалгоритмы, необходимые для управления работой ЦП.

  • Регистр микрокоманд RGMK. Предназначен для хранения микрокоманды в течение микроцикла.

МУУ выполнено по схеме двухступенчатого конвейера. Выборка следующей микрокоманды и выполнение операции в ОБ выполняются параллельно.

В состав ЦП входит кэш команд COM_CACHEдля увеличения производительности. Кэш команд рассмотрен в п. 3.2.

В состав ЦП входит арбитр системной шины BUSARB. Арбитр шины совместно с арбитрами других ведущих устройств и схемой приоритетного арбитража осуществляет синхронизацию доступа к системной шине. Назначение выводов арбитра системной шины представлено в табл. 3.1.1.

Табл. 3.1.1. Выводы арбитра системной шины

Обозначение

Тип вывода

Функциональное назначение

REQ#

Вход

Запрос шины устройством

LOCK#

Вход

Запрет освобождения системной шины

BPRN#

Вход

Приоритетное разрешение доступа к шине

BUSY#

Вход/выход

Занятость шины

CBRQ#

Вход/выход

Общий запрос шины

BREQ#

Выход

Сигнал запроса шины

AEN#

Выход

Разрешение доступа к системной шине для устройства

Соседние файлы в папке doc92