Министерство образования и науки Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

"ЛЭТИ" ИМЕНИ В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине "Архитектура ЭВМ"

Выполнил: Шальнев К.А

Гр. 8361

Вариант №23

Проверил: Анисимов А.В.

Санкт Петербург

2011

Содержание:

1. Техническое задание…………………………………………………………стр.3

2. Структура системы………………………………………………………….. стр.4

3. Архитектура внешних выводов…………………………………………….. стр.5

4. Выбор формата данных…………………………………………………….. стр.6

5. Определение модели памяти и структура регистровой памяти………….. стр.7

6. Форматы команд…………………………………………………………….. стр.9

7. Система команд……………………………………………………………… стр.10

8. Внутренняя организация……………………………………………………. стр.12

9. Основные алгоритмы функционирования………………………………… стр.15

10. Алгоритмы выполнения отдельных операций……………………………. стр.18

11. Вывод………………………………………………………………………… стр.20

12. Список лит-ры………………………………………………………………. стр.21

Общие требования к разрабатываемому процессору: 3

2)Структура системы 4

3)Архитектура внешних выводов 5

5) Определение модели памяти и структуры регистровой памяти 7

Модель памяти 7

Способы адресации 9

Форматы команд 10

7) Система команд 11

Обращение пересылки 11

Арифметические операции с ФТ 11

Логические оперции с ФТ 11

Команды переходов и прерываний 11

Операции управления 12

Арифметические операции с ПТ 12

8)Внутренняя организация 13

Структурно-функциональная схема процессора 14

9)Основные алгоритмы функционирования 16

Чтение команды из ОЗУ 17

Декодирование команды 17

Обработка регистровой команды (RG-RG) 18

Обработка команды типа регистр – память (RG-ОЗУ) 18

Обработка условного ввода / вывода (В/В) 18

Обработка безусловных переходов (Б/П) 19

Обработка условных переходов (У/П) 19

Обработка прерываний 19

10) Алгоритмы выполнения отдельных операций 19

Выборка команды 19

Арифметические и логические операции 20

Передача управления 21

11) Вывод 22

12) Список использованной литературы. 23

1) Техническое задание:

Курсовой проект посвящается разработке программной модели однокристального RISC-процессора. Проектируется процессор общего назначения, предназначенный для использования в качестве центрального процессора рабочей станции, ориентированной на работу в многопользовательском режиме.

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. Для процессора должны быть предусмотрены механизмы поддержки многозадачности.

7. Процессоры должны иметь встроенную кеш-память.

Исходные данные:

№ варианта	23
Формат данных (бит)	8 32 64
Регистровая память: Количество (шт.) Тип Разрядность (бит)	32 универсальные 32
Шина адреса/данные	Совмещенная
Наличие сопроцессора	Нету
Основная память: Размер (МБ) Разрядность шины данных	4096 32
Ввод-вывод	Изолированный
Адресность	2
Способ адресации	Относительная Косвенная

2. Структура системы

Разрабатываемый процессор предназначен для использования в качестве центрального процессора рабочей станции. Обобщенная структура рабочей станции показана на рисунке.

Процессорный кристалл

ОЗУ

Процес-сорный кристалл

ЦП

Кэш-память команд

Блок интер-фейса

Кэш-память данных

Системная шина

Системный ЧИП

Системное ПЗУ

Шина ввода-вывода

Контроллер SCSI

Видео-адаптер

Контроллер ввода-вывода

Сетевой адаптер

В состав станции входят:

- процессорный кристалл, составляющий предмет разработки;

- ОЗУ;

- системный чип;

- контроллеры внешних устройств;

- видеоадаптер.

Имеются две шины – быстрая системная шина и шина ввода-вывода, разделенные системным чипом. В качестве шины ввода-вывода обычно используется стандартная шина, например PCI. Системный чип (чипы) содержит внешнюю логику (таймеры, часы реального времени, и т. п.).

2. Архитектура внешних выводов

На рис. изображена архитектура внешних выводов разрабатываемого процессора. В соответствии с техническим заданием, процессор имеет совмещенную 32-разрядную шину данных и адреса(AD).

Сигнал ALE используется для фиксации адреса на внешнем регистре-защелке, а пара сигналов HLD и HLDA –для реализации механизма захвата шины. Сигналы INT и INTA – являются сигналами запроса и потверждения прерывания. Если на корпусе имеется достаточное число свободных выводов, то целесообразно ввести несколько уровней запроса на прерывание.

Линии RD(чтение),WR(запись),IN(ввод),OUT(Вывод),BHE(Разрешение записи старшего байта)задают выполняемую на шине операцию.

Линия FRAME используется для организации режима пакетного обмена между ОЗУ и внутренними кэшами. Появление данного сигнала на шине означает начало транзакции, а снятие – что следующий цикл передачи данных на шине является последним.

Сигнал WAIT используется для организации взаимодействия с внеш­ним математическим сопроцессором. На контакт WAIT поступает сигнал от сопроцессора об окончании вычислений. Контакт READY (Готовность) слу­жит для приема сигнала готовности от медленных внешних устройств. На­значения выводов питания, RESET и CLC (Синхронизация) очевидны.