Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архив1 / doc92 / Малахов (2).doc
Скачиваний:
28
Добавлен:
03.08.2013
Размер:
336.38 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Новосибирский государственный технический университет

Курсовой проект по дисциплине

«Организация ЭВМ»

Разработка ЭВМ

Группа: АМ-710

Выполнил: Малахов С.А.

Преподаватель: Гребенников В.Ф.

Новосибирск

2010

Оглавление

1. Цель работы 3

2. Задание 3

3. Разработка и описание структурной схемы ЭВМ 4

4. Центральный процессор 6

4.1. Операционный блок 6

4.2. Микропрограммное устройство управления 7

4.3. КЭШ 8

5. Оперативная память 10

6. Система прерываний 13

7. Блок синхронизации и таймер 13

8. Внешние устройства 14

8.1. Клавиатура 14

8.2. Мышь 14

8.3. Монитор 15

8.4. Жесткий диск 15

8.5. НГМД 15

9. Разработка функциональной схемы КПДП 16

10. Выводы 22

11. Список использованной литературы 23

1. Цель работы

Целью курсового проектирования является углубление и закрепление теоретических знаний студентов, приобретение навыков разработки узлов ЭВМ на структурном, функциональном и алгоритмическом уровнях. В ходе курсовой работы необходимо разработать структурную схему гипотетической ЭВМ, функциональную схему и алгоритм работы конкретного блока, входящего в состав этой ЭВМ.

2. Задание

Курсовой проект посвящен разработке структурной схемы гипотетической ЭВМ, функциональной схемы и алгоритма работы конкретного блока, входящего в состав этой ЭВМ.

В состав ЭВМ входят следующие блоки:

  • операционный блок (ОБ);

  • микропрограммное устройство управления (МУУ);

  • оперативная память (ОП);

  • блок синхронизации (БС);

  • система прерывания программ (СПП);

  • таймер;

  • система ввода-вывода (СВВ);

  • монитор, клавиатура, мышь;

  • жесткий диск.

Основные параметры ЭВМ:

  • адресность ЭВМ - двухадресная;

  • длина команды – переменная;

  • разрядность - 32;

  • емкость памяти – 24 Мбайт;

Индивидуальные исходные данные на выполнение курсового проекта:

  • Структура: трехшинная;

  • Сопроцессор: нет;

  • Система прерываний: с индивидуальными линиями и обращениями на уровне команд;

  • Кэш: разделенный команд и данных;

  • Оперативная память: многоблочная;

  • Ввод/вывод: ПДП;

  • Контроль ОП: нет контроля;

  • Блок для разработки: ПДП с контролем ввода/вывода по паритету, повторяющийся ПДП;

3. Разработка и описание структурной схемы эвм

Было решено разрабатывать структурную схему ЭВМ методом “нисходящего проектирования” – т.е. сверху вниз. Для начала рассмотрим обобщенную структуру ЭВМ, взаимодействие основных элементов системы между собой, далее элементы системы будут рассматриваться в отдельности.

В первую очередь ЭВМ состоит из:

  • центрального процессора (ЦП), отвечающего за обработку данных, выполняющего вычисления и т.п.;

  • основной памяти (ОП), в которой хранятся данные и команды;

  • устройств ввода-вывода (УВВ), отвечающих за связь с внешней средой.

ЦП обрабатывает данные в соответствии с заранее определенными инструкциями, при этом программа, состоящая из инструкций, и данные находятся в ОП.

Для загрузки программы и данных в память, а также для вывода результатов обработки из памяти необходим какой-либо способ связи с внешними объектами. Этой цели служат УВВ.

ЭВМ на уровне общей архитектуры представлена на рис. 1.

Рис. 1. ЭВМ на уровне общей архитектуры.

Как видно из риc. 1, ЦП, ОП и УВВ имеют общую шину, из этого следует тот факт, что в каждый момент через общую шину может происходить обмен данными только между одной парой устройств (например: ЦП – ОП). Так как по заданию необходимо реализовать прямой доступ к памяти (ПДП), то возможен обмен УВВ - ОП.

Система ввода-вывода отвечает за обмен информацией между ядром ЭВМ и разнообразными внешними устройствами. СВВ реализуется модулями ввода-вывода (МВВ), которые отвечают за обеспечение интерфейса с: ЦП и памятью; с одним или несколькими периферийными устройствами.

В соответствии с заданием структура ЭВМ трехшинная, рассмотрим эти шины:

  • DB(шина данных) – обеспечивает обмен данными между всеми основными блоками ЭВМ (разрядность шины: 32).

  • АВ (шина адреса) – используется для задания адреса памяти. По шине адреса обращение может идти как к ОП (основной памяти), так и к ВУ (внешним устройствам).

  • СВ (шина управления) – обеспечивает передача сигналов управления между различными блоками ЭВМ.

Внешние устройства (ВУ) присоединяются с помощью модулей ввода-вывода (контроллеров), осуществляющих согласование форматов данных, используемых в ВУ с форматом принятым в ЭВМ. Формат данных проектируемой гипотетической ЭВМ – 32бита.

Но для накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД) и жесткого диска реализован прямой доступ к памяти, который предоставляет возможность внешним устройствам и памяти непосредственно обмениваться данными без вмешательства ЦП. ПДП обеспечивает максимальную скорость ввода-вывода и максимальный параллелизм процессов. За прямой доступ к памяти отвечает контроллер прямого доступа к памяти (КПДП).

Стоит отметить, что при ПДП процессор не полностью освобождается от управления операциями ввода/вывода, он должен обработать прерывание, послать подтверждение прерывания и необходимые данные на КПДП, также во время операции передачи данных магистральная шина оказывается занятой и процессор не может взаимодействовать с памятью.

За работу монитора, мыши и клавиатуры отвечают отдельные контроллеры.

Исходя из индивидуального задания, к системе прерываний идут индивидуальные линии от всех ВУ (для наглядности они изображены только входящими в СПП).

В состав ЦП включены микропрограммное устройство управления (МУУ), основной блок (ОБ) и, согласно заданию, раздельный КЭШ команд и данных.

Структурная схема ЭВМ представлена на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема ЭВМ.

Операции считывания производят передачу информации от исполнителя задатчику, а операции записи – в обратном направлении. Вид операции задается комбинацией управляющих сигналов, которые задатчик посылает исполнителю.

Так же в приложении приведена детализированная структурная схема разрабатываемой ЭВМ.

Соседние файлы в папке doc92