4. Результати проектування

У процесі виконання курсового проекту повинні бути змодельовані:

1. формати команд і даних;

2. регістрова модель процесора, включаючи користувацькі і системні регістри;

3. структура виводів кристалу;

4. система команд, включаючи семантику їх виконання та встановлення прапорців;

5. узагальнений алгоритм функціонування процесора, включаючи алгоритми виконання основних команд;

6. алгоритми виконання основних операцій на шині (читання, запис, введення, виведення, захоплення шини, переривання), необхідно передбачити пакетний режим обміну між шиною і кеш пам'яттю;

7. внутрішня організація (до структурного рівня), включаючи механізми віртуальної пам'яті, механізми захисту пам'яті і механізми роботи з кеш- пам’яттю.

2. Послідовність виконаним курсового проекту’.

   1. Уточнення структури системи

Розробляється процесор призначений для використання в якості ЦП робочої станції (варіанти з традиційною архітектурою) або як вбудованого процесора.

Рисунок. 2.1 Загальна структура робочої станції.

Загальна структура робочої станції показана на рисунку 2.1. До складу станції входять кілька процесорних кристалів ОЗП. системний чіп, контролери зовнішніх пристроїв і відеоадаптер. Є дві шини: швидка системна шина і шина введення-виведення, розділені системним чіпом. Як шина вводу-виводу зазвичай використовується стандартна шина, наприклад PCI. Системний чип (чіпи) містять зовнішню логіку (таймери, RTC. контролери І Т.П.).

Рисунок. 2.2 Узагальнена структура, відповідно гарвардської

архітектури.

Узагальнена структура, відповідна гарвардської архітектури, наведена

на рисунку 2.2. Вона являє собою ЕОМ з однією платою, призначену для

вбудованих пристроїв. На платі розміщуються: ЦП, пам'ять даних,

лічильник-таймер, адаптер інтерфейсу. Крім того, на платі можуть

розміщуватися допоміжні схеми та іктерфейсні схеми для підключення

зовнішніх пристроїв (на рисунку 2.2 ці схеми не показані).

14

Λ

Розроблена плата не має власної дискової пам'яті, дисплея і клавіатур. Передбачається, що розробка і налагодження програмного забезпечення здійснюються на інструментальній машині з використанням крос-систем програмування. Основним завданням даного етапу проектування є уточнення структури і розрядності внутрішньої шини.

2. Розробка архітектури зовнішніх виводів

Для варіантів, які не потребують використання' співпроцесора, розробляється архітектура тільки ЦП. Для варіантів, що вимагають співпроиесор, розробляється архітектура ЦП і співпроцесора.

Рисунок 2.3 Рисунок. 2.4

Загальна архітектура зовнішніх виводів кристала ЦП та співпроцесора.

„ - . . . Wir.

При розробці архітектури зовнішніх висновків слід орієнтуватися на використання стандартних корпусів, які мають, відповідно, 40. 68, 132, 144. 168, 172 виводів. У випадку, якщо залишаються "зайві" виводи, вони можуть бути використані для наступних цілей:

• Дублювання контактів "Живлення'' і "Заземлення";

• Збільшення розрядності шини адреси;

• Введення декількох рівнів переривання.

Узагальнена архітектура зовнішніх виводів кристала ЦП показана на рисунку 2.3, а співпроцесора - на рисунку 2.4.

Процесор, зображений на рисунку 2.3, має поєднану шину адреси і даних (AD). Сигнал ALE використовується для фіксації адреси на зовнішньому рсгістрі-клямці. Пара сигналів HLD і HLDA використовується для реалізації механізму захоплення шини. Сигнали INT і INTA є сигналами запит)' та підтвердження переривання. Якщо на корпусі є достатня кількість вільних висновків, то доцільно ввести декілька рівнів запиту на переривання.

Лінії RD (Читання), WR (Запис), IN (Введення), OUT (Виведення), BHE (Дозвіл записи старшого байта) задають на шині операцію, яка виконується. Лінія FRAME використовується для організації режиму пакетного обміну між ОЗП і внутрішніми кешами. Поява даного сигналу на шині позначає початок транзакції, а зняття вказує на те, що наступний цикл передачі даних на шині є останнім.

Сигнал WAIT використовується для організації взаємодії з зовнішнім

математичним співпропесором.

На контакт WAIT надходить сигнал від співпроцесора про закінчення

обчислень. Контакт READY (Готовність) служить для прийому сигналу

готовності від повільних зовнішніх пристроїв.

На рисунку 2.4 показаний можливий варіант архітектури зовнішніх

виводів співпроцесора. У співпроцесора (рисунок 2.4) на виводі FPBUSY

16

видасться одиничний сигнал, вказуючи на те на те, що співпроцесор зайнятий. По лінії FPINT видається сигнал переривання в разі виникнення помилкової ситуації типу спроби поділу на нуль. Призначення інших висновків таке ж. як і однойменних висновків ЦП.

ЦП і співпроцесор взаємодіють наступним чином. ЦП декодує потік команд, якщо з'являється команда обробки з ПК, то ЦП переписує її на регістр команди співпроцесора, в якості якого може в окремому випадку виступати порт вводу-виводу, а потім продовжує роботу'. При необхідності обчислення пам'яті адреси виконуються в ЦП. Для перевірки доступності ЦП може використовуватися, наприклад, спеціальна команда WAIT.