пз (Курсовой проект (готовый) вариант 45)

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана

Кафедра «Автоматизированные системы управления и обработки информации»

Согласовано: Утверждаю:

«__»___________ «__»___________

______________ ______________

Курсовая работа Архитектуре ЭВМ

Вариант 45

Пояснительная записка

(тип документа)

Бумага формата A4

(вид носителя)

35

(количество листов)

Выполнил:

Студент гр. ИУ5-51

Корешков П.С.

«__»___________

______________

Москва – 2002

Содержание.

1. Задание

   1. Постановка задачи 1

      1. Постановка задачи

      2. Алгоритм работы интерфейса

1.2 Постановка задачи 2

1. Микропрограммы машинных операций.

   1. Умножение

   2. Сложение

   3. Вычитание модулей

   4. Вычитание модулей обратное

   5. Отрицание конъюнкции

   6. Отрицание (инверсия)

   7. АВ

   8. Подключение и отключение ВУ от интерфейса

2. Обобщенная микропрограмма.

3. Разработка операционной части ВУ

   1. Списки слов, МО, ЛУ (МО сгруппированы по ОЭ).

   2. Структурная схема операционной части.

   3. Функциональная схема операционной части.

4. Разработка управляющей части ВУ

   1. Закодированный граф обобщенной микропрограммы

   2. Список переходов.

   3. Программирование ПЛМ.

   4. Функциональная схема управляющей части.

5. Определения числа машинных тактов, необходимых для выполнения каждой операции.

6. Расчет максимально возможной частоты работы вычислительного устройства.

7. Разработка генератора синхроимпульсов.

8. Список использованной литературы.

1. Задание

1.1 Постановка задачи 1.

Спроектировать вычислительное устройство для выполнения заданного множества операций. Вычислительное устройство должно состоять из операционной части и блока управления и подключаться к интерфейсу.

Состав шин интерфейса:

1.Шины прямой передачи данных /входные/ разрядностью 6 бит.

2.Шины обратной передачи данных /выходные/ разрядностью 6 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/.

Таблица №1. Закодированный вариант задания.

Вариант

Выполняемые операции

Разрядность операндов

Код

Серия микросхем

45

У

А2

А4

А5

Л3

Л5

Л7

8

D

K555

Вычислительное устройство должно выполнять следующие операции(см. таблицу 1):

1. Умножение (У)

2. Сложение (А2)

3. Вычитание модулей (А4)

4. Вычитание модулей обратное (А5)

5. Отрицание конъюнкции (Л3)

6. Отрицание(инверсия) (Л5)

7. АВ (Л7)

1.1.2 Алгоритм работы интерфейса

Проектируемое вычислительное устройство (ВУ) посредством интерфейса «Общая шина» должно взаимодействовать с другими устройствами (см. рис.1).

Пусть инициатором работы вычислительного устройства является устройство А.

В этом случае устройство А выставляет на шинах адреса ША номер требуемого ВУ. И одновременно на шинах управления выдается сигнал ПРГОТ (проверка готовности ВУ). Ву, адрес которого совпадает с адресом на шинах ША, при условии, что оно свободно, выдает сигнал ГОТ. По этому сигналу устройство А выдает на входные шины код операции, которая должна быть выполнена в ВУ и одновременно на шины управления –сигнал КОП.

По сигналу КОП вычислительное устройство принимает с входных шин код операции, формирует сначала сигнал занятости ЗАН и запускает микропрограмму соответствующей операции. Адрес ВУ должен присутствовать на шинах адреса ША до окончания выполнения операции. После окончания выполнения операции ВУ снимает сигнал занятости ЗАН. После этого устройство А снимает адрес с шины ША, освобождая интерфейс для работы с другими устройствами. После того, как устройство А инициализировало работу ВУ, вычислительное устройство занято – оно выполняет соответствующую операцию по микропрограмме. Для выполнения микропрограммы необходимо ввести исходные данные из устройства А, а после окончания вычислений отослать результат вновь в устройство А.

1.2 Постановка задачи 2

Спроектировать генератор синхроимпульсов на базе мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме, для следующих параматров:

1. Частота следования импульсов:

0,15*N [кГц], N-номер варианта

1. Скважность импульсов:

Q=tи/T=0,4, где tи - длительность импульса, Т-период следования импульсов.

1. Генератор должен быть совместим по сигналам с ТТЛ-схемами.

2. Нагрузочная способность генератора- не менее 30 логических элементов серии 555.

3. Напряжение питания +5В

2. Микропрограммы машинных операций.

Для реализации вычислительного устройства, выполняющего операции указанные в задании к курсовой работе необходимо разработать микропрограммы для каждой из операций. Микропрограмма должна обеспечивать корректное считывание операндов с входной шины данных, выполнение самой операции и выдачу результата на выходную шину данных. При этом необходимо учесть, что работа вычислительного устройства должна быть согласована с работой внешнего устройства. Для выполнения этой задачи используются микропрограммы подключения и отключения вычислительного устройства от интерфейса.

Микропрограмма подключения опрашивает шины адреса и шину управления ПРГОТ. При этом вычисляется значение выражения ПРГОТ  (ЗАН)  (ША=N), где ПРГОТ – сигнал выставляемый внешним устройством на шину управления,

ЗАН – сигнал занятости вычислительного устройства, ША=N – условие совпадения адреса, передаваемого внешним устройством на адресные шины и адреса вычислительного устройства. Если выражение принимает значение равное 1, то осуществляется подключение путем формирования сигнала готовности (для этого предусмотрена микрооперация ГОТ=1), который указывает инициирующему устройству о готовности к работе. Далее выполнение микропрограммы приостанавливается до получения сигнала КОП=1, передаваемого внешним устройством по шине управления. Как только сигнал КОП=1 получен, производится считывание команды с входной шины данных, формируется сигнал ГОТ=0 и устанавливается сигнал ЗАН=1. На этом микропрограмма подключения заканчивает свою работу.

Микропрограмма выполнения одной из семи указанных операций выполняется при выполнении одного из семи логических условий (микропрограммы и условия сопоставлены взаимно однозначно). Которые формируются на основании анализа кода операции, указанного в команде. При выполнении условия микропрограмма любой операции принимает операнды, которые считываются с входной шины данных. Далее вычисляется результат, который затем выдается на выходные шины данных.

Считывание слова данных реализовано следующим образом. Микропрограмма операции генерирует сигнал запроса (для этого предусмотрена микрооперация ЗАПР=1), который осведомляет внешнее устройство о готовности вычислительного устройства к приему данных. В ответ внешнее устройство передает слово данных на входную шину данных, генерируя при этом сигнал ДАННЫЕ=1. Пока сигнал ДАННЫЕ не поступит на управляющую шину, выполнение микрооперации приостанавливается, как только сигнал будет получен, вычислительное устройство производит считывание слова данных, при этом снимается сигнал запроса данных (для этого предусмотрена микрооперация ЗАПР=0).В ответ внешнее устройство устанавливает сигнал ДАННЫЕ=0. Если для выполнения операции необходимо два операнда, то для считывания второго слова данных процедура считывания повторяется.

Непосредственное выполнение операции реализуется различными способами в зависимости от смысла операции вплоть до получения результата, который может быть представлен в виде одного или двух слов данных.

Выдача слова данных в интерфейс производится следующим образом. Микропрограмма формирует сигнал результата (для этого предусмотрена микрооперация РЕЗ=1). Затем выполнение микрооперации приостанавливается до получения сигнала ПРРЕЗ=1, которым внешнее устройство информирует об успешном принятии результата вычислений. Как только ПРРЕЗ = 1 вычислительное устройство устанавливает сигнал результата в ноль (для этого предусмотрена микрооперация РЕЗ=0) и выставляет результат на выходные шины данных. При необходимости выдачи второго слова данных процедура повторяется. После окончания выдачи результата выполняется микропрограмма отключения вычислительного устройства.

Микропрограмма отключения вычислительного устройства, снимает сигнал занятости устройства (для этого предусмотрена микрооперация ЗАН=0).

Разработанные микропрограммы выполнения машинных операций приведены ниже.

2.1 Умножение.

Алгоритм микропрограммы «умножение» приведен на рисунке 2.

Операция умножения выполняется над целыми двоичными числами со знаком.

Длина каждого операнда /множимого и множителя/ - одно слово.

Длина результата - два слова.

На входные шины данных сначала поступает множимое, а затем - множитель.

На выходные шины данных следует выдавать сначала старшие разряды произведения, а затем младшие.

Для подсчета количества частичных произведений использовать счетчик.

Выполнение микроопераций сложения выполнять с помощью микросхемы ALU.

2.2 Сложение

Алгоритм микропрограммы «сложение» приведен на рисунке 3.

При команде сложения с входных шин адреса последовательно считываются два операнда. В операциях типа “сложение” - это первое и второе слагаемые А и В

Выполнение микрооперации сложения удобно выполнять с помощью микросхемы ALU.

2.3 Вычитание модулей

Алгоритм микропрограммы «вычитание модулей» приведен на рисунке 4.

2.4 Вычитание модулей обратное

Алгоритм микропрограммы «Вычитание модулей обратное» приведен на рисунке 5.

2.5 Отрицание конъюнкции

Алгоритм микропрограммы «Отрицание конъюнкции » приведен на рисунке 6.

2.6 Отрицание (инверсия)

Алгоритм микропрограммы «Отрицание» приведен на рисунке 7.

2.7 АВ

Алгоритм микропрограммы «АВ» приведен на рисунке 8.

2.8 Подключение и отключение ВУ от интерфейса.

Микропрограмма отключения (рис. 9) постоянно опрашивает шину адреса и шину управления ПРГОТ. При совпадении адреса на тумблерном регистре (N) устройства с адресом на шинах адреса, при условии, что ПРГОТ=1 и устройство свободно (ЗАН=0) включается обобщенная микропрограмма соответствующего вычислительного устройства. Для этого в микропрограмме вычисляется значение логического выражения.