Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана

Факультет «Информатика и системы управления»

Кафедра «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

Курсовая Работа

По дисциплине «Архитектура ЭВМ»

21

(кол-во листов)

Выполнил

Студент группы ИУ5-52

Кравченко Т.В.

Москва, 2006г

Содержание

1. Техническое задание

2. Разработка обобщенной микропрограммы

1. Общий алгоритм

2. Операция Арифметического сдвига

3. Операция Сложения

4. Операция обратного вычитания

5. Логические Операции

6. Обобщенная микропрограмма

1. Списки слов, микроопераций и логических условий

3.1 Списки слов

3.2 Списки микроопераций

3.3 Списки Логических условий

4. Закодированный граф микропрограммы

5. Синтез операционных элементов

5.1 Триггеры управляющих шин

5.2 Регистры

5.3 Счетчик

5.4 Буферный элемент

5.5 Мультиплексоры

5.6 АЛУ

5.7 Дешифратор

5.7 Прочие элементы

6. Списки переходов

7. Синтез ПЛМ

8. Разработка управляющего автомата

9. Определение числа машинных тактов, необходимых для выполнения каждой операции.

10. Расчет максимально возможной частоты вычислительного устройства.

11.Заключение

12.Список использованной литературы

1. Техническое задание

Спроектировать вычислительное устройство для выполнения заданного множества операций:

1) Арифметический сдвиг

2) Сложение

3) Вычитание обратное

4)

5)

6)

7)

Вычислительное устройство должно иметь разрядность 8 и работать с операндами в дополнительном коде.

Вычислительное устройство должно состоять из операционной части и блока управления и подключаться к интерфейсу.

Cостав шин интерфейса:

1.Шины прямой передачи данных /входные/ разрядностью 8 бит;

2.Шины обратной передачи данных /выходные/ разрядностью 8 бит;

3.Управляющие шины:

- проверка готовности устройства ПРГОТ;

- сигнал занятости устройства ЗАН;

- код операции КОП;

- передача данных по входным шинам ДАННЫЕ;

- передача результата по выходным шинам РЕЗ;

- запрос на передачу данных ЗАПР;

- подтверждение приема результата ПРРЕЗ;

- готовность устройства ГОТ;

- сигнал прерывания при делении на нуль ПР.

2. Разработка обобщенной микропрограммы.

2.1. Общий алгоритм.

Обобщенная микропрограмма представляет алгоритм работы ВУ и используется при проектировании управляющего и операционного автоматов.

Опишем общий алгоритм работы ВУ.

При появлении номера устройства (41) на шине адреса и сигнала ПРГОТ на шине управления, вычислительное устройство (ВУ), при условии, что оно не занято (ЗАН = 0), выдает сигнал ГОТ. После этого внешнее устройство, которое запрашивало операцию, выставляет ее код на шине данных и подает сигнал КОП. По сигналу КОП ВУ считывает код операции в регистр команд D и начинает выполнение одной из операций по микропрограмме.

По завершении операции ВУ выставляет на шине управления сигнал РЕЗ и сам результат на выходной шине до получения сигнала ПРРЕЗ. После выдачи результата, ВУ снимает сигнал с шины ЗАН. После этого внешнее устройство снимает адрес устройства с шины адреса, освобождая интерфейс. Для запроса данных устройство выдает сигнал ЗАПР. Перед появлением данных на входной шине интерфейса внешнее устройство подает сигнал ДАННЫЕ.

2.2 Операция Арифметического сдвига

КОП 001

При арифметическом сдвиге знак не сдвигается, сдвигаются только числовые разряды. При сдвиге вправо освобождающиеся разряды заполняются содержимым знакового разряда, а при сдвиге влево - нулями.

Перед выполнением операции сдвигаемое слово считывается в регистр А, а константа сдвига заносится в счетчик. Потом организуется цикл с проверкой направления сдвига и последующим выполнением в зависимости от направления.

2.3 Сложение

КОП 010

Два операнда А и В подаются на АЛУ, где производится сложение слов.Результат заносится в регистр С.

2.4 Вычитание обратное

КОП 011

Вычитание обратное представляется следующей формулой: С:=В-А. Но т.к. в АЛУ нет такой микрооперации, то представим в виде С:= А-В-1, что соответствует обратному вычитанию в дополнительном коде.

2.5 Логические операции

КОП 100, 101, 110, 111

Операнды подаются на схему АЛУ, а результат выводится в регистр С, а затем на выходную шину. Каждой из операций соответствует свой управляющий код АЛУ.

1. Обобщенная микропрограмма

см. Приложение 1

3. Списки слов, микроопераций и логических условий.

Обобщённый список слов, полей, логических условий и управляющих сигналов составляется на основании обобщенной микропрограммы. Построение таблицы микроопераций, осуществляется следующим образом. Выписываются все использованные виды микроопераций, каждому виду микроопераций ставится в соответствие индекс – Уi, который является обозначением управляющего сигнала, закрепленного за данным видом микроопераций. Вид микроопераций объединяет все одинаковые микрооперации (микрооперации с идентичной структурой, но разными операндами), встречающиеся в обобщенной микропрограмме.

Список используемых в микропрограмме слов и полей составляется следующ7им образом. Выписываются все слова, а также самостоятельно использующиеся при выполнении микроопераций поля слов. Затем каждому слову ставится в соответствие регистр. В результате получается таблица, в которой перечислены все используемые в микропрограмме слова, самостоятельно используемые поля этих слов, а также названия регистров, поставленных в соответствие каждому из этих слов.

Составление списка логических условий осуществляется следующим образом. Выписываются все виды логических условий, использованных в обобщенной микропрограмме и ставится каждому из них в соответствие индекс Xi, который является обозначением соответствующего осведомительного сигнала, закрепленного за данным видом логических условий.

3.1 Списки слов

Имя	Тип	Формат	Примечание
A	IL	A(0:7)	Первый операнд
B	IL	В(0:7)	Второй операнд
C	LO	С(0:7)	Результат
D	L	D(0:7) Напр.сдв = D(3) Конст.сдв = D(4:7)	Направление сдвига Константа сдвига
ЗАН	О	ЗАН(0)	Бит, хранящий состояние сигнала занятости ВУ
ЗАПР	О	ЗАПР(0)	Бит, хранящий состояние сигнала запроса на передачу данных в ВУ
ГОТ	О	ГОТ(0)	Бит, хранящий состояние сигнала готовности ВУ
РЕЗ	О	РЕЗ(0)	Бит хранящий состояние сигнала готовности передачи данных из ВУ

3.2 Списки микроопераций

Микрооперация	Управляющий сигнал
ГОТ:=1	y1
ГОТ:=0	y2
D:=Швх	y3
ЗАН:=1	y4
ЗАН:=0	y5
ЗАПР:=1	y6
ЗАПР:=0	y7
РЕЗ:=1	y8
РЕЗ:=0	y9
А:=Швх	y10
В:=Швх	y11
Швых:=С	y12
Сч:=D(4;7)	y13
A: = L1(A.0)	y14
A := R1(A(0).A)	y15
Сч:=Сч-1	y16
С:=А	y17
С:=A+B	y18
B:=A-B-1	y19
C:=!B	y20
B:=	y21
B:=	y22
С:=	y23
С:=	y24

3.3. Список логических условий.

Логическое условие	Условное обозначение условия	Примечание
ПРГОТ^(ША=N)^( )	Х1	Проверка готовности ВУ;
КОП	Х2	Сигнал, вместе с которым на шине данных появляется код операции;
	Х3	Условия для определения кода операций;
	X4
	X5
	X6
	X7
	X8
	Х9
ДАННЫЕ	Х10	Сигнал, вместе с которым на шину данных подаются операнды;
D(3)	Х11	Проверка направления сдвига
Сч = 0	Х12	Проверка на равенство счетчика нулю (конец цикла);
ПРРЕЗ	Х13	Сигнал подтверждения приема результата;

Код Операции

B1	Арифметический сдвиг
B2	Сложение
B3	Вычитание Обратное
B4
B5
B6
B7

1. Закодированный граф микропрограммы

Закодированный граф микропрограммы составляется на основе графа обобщенной микропрограммы и обобщённого списка слов, полей, логических условий и управляющих сигналов.