ЛР8. Отладка индивидуального задания на эмуляторе «CUU», страница 3

Таблица 4

Обозначение	Тип команд	Длина команды, байт
П3	Трехадресная с прямой адресацией	4
П2	Двухадресная с прямой адресацией	3
П1	Одноадресная с прямой адресацией	2
КР2	Двухадресная с косвенной регистровой адресацией	2
КР1	Одноадресная с косвенной регистровой адресацией	2
Р	Прямая регистровая адресация (двухадресные форматы RR и RS)	2

Пример выполнения учебой задачи

1. Получить у преподавателя вариант задания. Варианты заданий приведены в табл. 3. Код задания определяет номер задачи, характеристику команды и структуру ЦУУ (см. перечень задач на стр. 15 и табл. 4 и 5).

Параметры структуры ЦУУ

Таблица 5

Местонахождение компонент и код структуры ЦУУ

Компоненты ЦУУ	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Программный счетчик	РОН	РОН	РОН	РОН	РС	РС	РС	РОН	РС
Индексный регистр	РОН	РОН	РОН	РОН	РИ	РИ	РОН	РИ	РИ
Адрес возврата	РВ	ОП	Стек	Стек	Стек	Стек	ОП	ОП	РВ
Указатель стека	-	-	РОН	-	РОН	-	-	-	-

2. Разработать алгоритм решения задач.

1. Для реализации полученного алгоритма разработать необходимый набор машинных команд. Машинные команды выбирать с учетом форматов и типов (см. рис. 1). Адресность арифметических и логических команд указана в задании. Число команд в наборе не должно превышать 16, так как под поле кода операции выделено четыре разряда.

1. Разработать микропрограммы машинных операций (рис. 4)

.

1. Разработать обобщенную микропрограмму работы ЦУУ. Исходные данные для проектирования микропрограммы : разработанный набор машинных команд, список допустимых микроопераций (см. табл. 2) и алгоритмы выполнения машинных операций. В микропрограмме необходимо предусмотреть выборку машинных команд из оперативной памяти в регистр команд (с учетом длины команды), расшифровку кода операции выбранной команды и выполнение соответствующей операции, а также переход к выбору и выполнению следующей команды программы. Микропрограмма должна обеспечивать загрузку начального (нулевого) адреса в программный счетчик и окончание вычислений после выполнения машинной программы.

Ввод n

Переход к подпрограмме

Настройка i := n

i := i-1

C_i := a_i +b_i

i=0?

НЕТ

Вывод C₁

ДА

Возврат из подпрограммы

Вывод n

Рис.4 Схема алгоритма программы

1. Построить закодированный граф микропрограммы, пользуясь списками микроопераций и логических условий.

2. В соответствии с закодированным графом микропрограммы разработать управляющий автомат по схеме Мура или Мили и построить списки переходов. Списки переходов содержат всю информацию, необходимую для построения управляющего автомата ЦУУ.

3. Синтезировать управляющий автомат на основе программи-руемых логических матриц и регистра, включенного в режим записи по тактовому сигналу (см. Рис. 3) [2]:

а) определить разрядность памяти управляющего автомата по формуле К= log₂N ,где N- число состояний автомата;

б) определить число m управляющих сигналов, формируемых управляющим автоматом;

в) определить необходимое число ПЛМ для реализации УА (каждая ПЛМ имеет 16 входов, 8 выходов и может реализовать до 68 конъюнкций) и распределить между ПЛМ управляющие сигналы и сигналы возбуждения;

г) для каждой ПЛМ построить таблицы соединений. На входы ПЛМ подавать коды состояний и осведомительные сигналы, а с выходов снимать сигналы возбуждения D (с первой ПЛМ) и управляющие сигналы (с первой и последующих ПЛМ).

1. В соответствии с алгоритмом и набором машинных команд составить машинную программу в мнемокодах. Программу оформить в виде стандартной подпрограммы с параметрами. Обращение к программе осуществляется через нулевую ячейку памяти.

2. Составить карту памяти. ЦУУ взаимодействует с памятью объемом 256 байт. Память имеет страничную организацию и состоит из 16 страниц по 16 байт в каждой. Для составления карты памяти необходимо распределить страницы за программой обращения к подпрограмме, за самой подпрограммой, а также за параметрами, исходными данными, результатами и стеком и указать соответствующие полные адреса.

3. Закодировать машинные команды в шестнадцатеричной системе счисления и составить программу в машинных кодах в соответствии с картой памяти и допустимыми полями машинных команд (см. рис.1).

4. Промоделировать работу ЦУУ на ЭВМ:

а) вызвать программу моделирования. На экране должно высветиться меню задач. Моделирование проводить в режиме диалога с ЭВМ;

б) последовательно выполняя пункты меню задач, ввести в ЭВМ подготовленное при домашней проработке описание ЦУУ (списки переходов, программу в машинных кодах и исходные данные для проверки работы ЦУУ). Для выполнения нужного пункта в меню задач необходимо ввести номер соответствующего пункта и нажать клавишу ввода.

З амечание. В режиме контроля и редактирования на экран дисплея вызывается соответствующая информация. Эту информацию можно исправить непосредственно на экране. После внесения всех изменений нажать клавишу ввода. Курсор перемещать клавишами

< > , < >,< >,< >.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Постановку задачи и исходные данные

2. Алгоритм решения задач.

3. Программу в мнемокодах.

4. Программу в машинных кодах.

5. Карту памяти.

6. Фотографии памяти.

7. Микропрограмму.

8. Закодированный граф микропрограммы.

9. Список переходов.

10. Таблицы соединений ПЛМ.

11. Протокол работы ЦУУ.

Перечень задач

1. Вычислить

С_i = 2А_i – B_i , i=1,п

1. Вычислить:

Сi = Ai + 2Bi , i=1,n .

1. Переписать из массива А в массив В все числа, большие единицы.

1. Поменять местами в массивах А и В элементы с одинаковыми порядковыми номерами*.

1. Вычислить

_n

С= (А_i +B_i), i=1,n^*

ⁱ⁼¹

1. Найти максимальный элемент в массиве А и записать его в оперативную память*.

1. Найти минимальный элемент в массиве А и записать его в оперативную память*.

1. В массиве А все отрицательрые элементы преобразовать в дополнительный код и найти их сумму*.

1. П оменять местами соответствующие элементы в массивах А, В и С по схеме

А_i B_i C_i , i =1,n^*

10. Выполнить преобразование Сi (7:0) = Ai(7:4).0000, i=1,n*.

11. Вычислить полную сумму четных элементов двух массивов А и В.

12. Вычислить полную сумму нечетных элементов двух массивов А и В.

13. Подсчитать число четных элементов в массивах А и В*.

14. Подсчитать число нечетных элементов в массивах А и В*.

15. В массивах А и В найти сумму элементов , лежащих в интервале 3…9*.

1. 16. Вычислить Сi= Ai + Bi, i=1,n. Вывести на дисплей п и Сi.

*Размерность массивов n задать командой ввода.

Результаты всех задач вывести на дисплей.

2. Пример выполнения задания учебной задачи

Пусть требуется выполнить вариант 16 с кодом задания 16-П3-8 (16-номер задачи, П3-формат команды и способ адресации, 8- параметры структуры).

1. Задача 16. Разработать центральное устройство управления специализированного процессора, предназначенного для выполнения операций

С_i=A_i+B_i, i=1,n ,

где n- параметр, задаваемый командой ввода; А, В, С – массивы размерностью по 16 однобайтовых слов.

Вывести n и С₁ на экран дисплея.

1. ЦУУ должно обрабатывать трехадресные команды с прямой адресацией операндов;

КОП

R

S1

S2

S3

Все команды должны быть длиной по четыре байта, даже если отдельные поля не используются.

1. ЦУУ должно включать:

   1. общую часть: регистр общего назначения, аккумулятор, буферный регистр, арифметико-логическое устройство, схему инкремента-декремента, регистр команд, регистр адреса и управляющий автомат;

   2. изменяемую часть (в соответствии с заданием):

а) программный счетчик – должен размещаться в РОН (используем для него, например, РОН[1]);