МТ1804 (1015482)
Текст из файла
9
МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
КАФЕДРА 401
А.В.Бруханский
МИКРОТРЕНАЖЕР МТ1804
Учебное пособие
к лабораторной работе
МОСКВА
2002
Цель работы – ознакомление с архитектурой микропрограммируемых устройств с разрядно-модульной организацией на примере микропроцессорного комплекта КР1804.
Выпускаемые промышленностью универсальные микропроцессоры (МП) в зависимости от способа организации процесса выполнения программы относят либо к процессорам с программным управлением (макропрограммируемые), либо к процессорам с микропрограммным управлением (микропрограммируемым). Процессоры с программным управлением, к которым относятся, в частности, МП Pentium фирмы Intel, имеют фиксированное число исполняемых инструкций (команд), алгоритм выполнения которых определяется внутренней логической организацией процессора. Разработчик устройств на базе таких процессоров не может изменить или дополнить систему команд макропрограммируемого процессора с целью ее оптимизации под решаемую задачу.
Напротив, микропрограммирумые процессоры предоставляют разработчикам возможность создавать собственную систему команд, в максимальной степени соответствующую области применения создаваемого устройства, специфике задач и типу обрабатываемых данных. Данный тип архитектуры МП позволяет создавать наиболее эффективные, с точки зрения времени выполнения и объема занимаемой памяти, программы, однако требует большой предварительной работы по конструированию своей системы команд и разработке микропрограмм, реализующих выполнение каждой команды.
Микропрограммный тип архитектуры МП часто сочетается с другой архитектурной особенностью – разрядно-модульной организацией (секционированные). Большинство известных процессоров имеют фиксированную разрядность выполнения операций: 8,16,32 или 64 разряда. При необходимости изменение разрядности обработки данных осуществляется программным путем, то есть за счет усложнения программы. В то же время выпускаются процессоры, состоящие из отдельных разрядных секций, и допускающие аппаратное наращивание разрядности обрабатываемых данных путем параллельного включения нужного количества таких секций. Аналогичным образом решается задача расширения адресного пространства микропрограммируемого процессора – применением требуемого числа секций устройства управления адресацией микрокоманд.
Микропроцессорный комплект серии К1804, выпускаемый отечественной промышленностью, и его зарубежный аналог Am2900, выпускавшийся фирмой AMD, относятся к микропрограммируемым разрядно-модульным процессорным комплектам БИС, основные микросхемы которого представляют собой 4-разрядные секции. Комплект изготавливается по технологии и схемотехнике ТТЛШ (транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки) и работает при частоте тактового генератора 10 МГц (длительность цикла выполнения микрооперации – 0,1 мкс).
Данная лабораторная работа посвящена изучению
-
внутренней организации основных микросхем, входящих в комплект К1804,
-
набора инструкций, выполняемых арифметико-логическим устройством (АЛУ) и функциональных возможностей схемы управления адресацией микрокоманд, входящих в комплект,
-
структуры лабораторного макета микропрограммируемого вычислителя – «микротренажера МТ1804», реализованного на микросхемах рассматриваемого комплекта,
-
формата микрокоманды и приемов составления типовых микропрограмм для устройства МТ1804.
Рассмотрим более подробно принципы работы микропроцессорного вычислителя, реализующего микропрограммный принцип обработки данных. Структурная схема такого устройства с микропрограммным управлением показана на рис.1.
Рис 1.
Процесс выполнения очередной команды, записанной в ОЗУ программ (на рисунке не показано), начинается с записи ее кода в регистр команд процессора. Дешифратор команд преобразует код команды в адрес первой микрокоманды, с которой начинается выполнения этой команды. Схема управления адресом выдает адрес первой микрокоманды на адресный вход ПЗУ микрокоманд (управляющей памяти). Считанная из памяти микрокоманда записывается в регистр микрокоманд. Одна группа разрядов микрокоманды поступает на АЛУ, указывая ему тип выполняемой микрооперации и адреса, участвующих в ней операндов. Другая группа разрядов поступает на схему управления адресом микрокоманды, сообщая адрес следующей микрокоманды в ПЗУ микрокоманд и условие перехода на этот адрес. Остальные разряды микрокоманды управляют устройствами ввода-вывода и процессом выборки команд и операндов из ОЗУ программ.
АЛУ выполняет требуемую микрооперацию, помещает результат по адресу, указанному в микрокоманде, и передает признаки (флаги), зависящие от результата, схеме управления адресом. Схема управления с учетом значения флагов формирует адрес очередной микрокоманды в цепочке микрокоманд и снова выдает его на вход ПЗУ. Этот процесс продолжается до тех пор, пока по признаку, содержащемуся в последней микрокоманде цепочки, схема управления не перейдет к выполнению новой команды из ОЗУ программ. Код новой команды к этому времени оказывается снова записанным в регистр команд.
Наличие регистра микрокоманд, часто называемого конвейерным регистром, позволяет совместить во времени выполнение микрокоманды схемой АЛУ и выборку следующей микрокоманды схемой управления адресацией, и тем самым повышает производительность вычислителя.
В связи с большим количеством полей в микрокоманде, управляющей функционированием разнообразных устройств, ее разрядность может достигать нескольких сотен бит. С целью сокращения числа разрядов микрокоманды некоторые из ее полей предварительно кодируют. Сокращенный код такого поля содержит информацию о номере набора управляющих сигналов для некоторого устройства, например, для схемы управления адресацией, обеспечивающий выполнение этим устройством конкретной функции. При этом требуемый набор управляющих сигналов формируется отдельной логической схемой, в качестве которой часто используют ПЗУ или ПЛИС. Эта логическая схема выполняет функцию дешифратора (раскодировщика) номера набора управляющих сигналов, поступающего на ее адресный или логический вход вместе с дополнительной информацией.
Состав микропроцессорного комплекта К1804
В состав разрядно-модульного микропроцессорного комплекта БИС К1804 входят следующие микросхемы:
К1804ВС1 и К1804ВС2 – четырехразрядные процессорные секции, выполняющие функции АЛУ. Отличием микросхемы К1804ВС2 является более развитая система команд, включающая операции умножения, деления и нормализации чисел;
К1804ВУ1 и К1804ВУ2 – четырехразрядные секции управления адресом микрокоманды (СУАМ), предназначенные для формирования адреса микрокоманды под воздействием управляющих сигналов. Микросхема К1804ВУ2 отличается меньшим количеством выводов за счет объединения адресных и исключения маскирующих входов;
К1804ВУ3 – схема управления следующим адресом (УСА), выполняющая преобразование сильнокодированного поля микрокоманды в набор управляющих сигналов для микросхемы СУАМ;
К1804ВУ4 – 12-разрядная схема управления последовательностью микрокоманд, объединяющая функции трех секций СУАМ и УСА и предназначенная для работы в составе относительно простых микропрограммируемых контроллеров с числом микрокоманд не более 212 = 4096;
К1804ИР1 – четырехразрядный параллельный регистр, состоящий из 4-х D‑триггеров; служит для записи и хранения информации;
К1804ВР1 – схема ускоренного переноса;
К1804ВР2 – схема управления состояниями и сдвигами (СУСС); предназначена для выполнения различных функций обслуживания АЛУ.
Рассмотрим архитектурные особенности процессорной секции К1804ВС1. Ее структурная схема приведена на рис. 2.
Таблица 1.
Рис 2. Процессорная секция К1804ВС1
Таблица 2.
Таблица 3.
Структурная схема схемы управления адресом микрокоманды К1804ВУ1 представлена на рис.3.
Рис 3. Схема управления адресом микрокоманды К1804ВУ1
На рис.4 представлена структурная схема обучающего устройства «Микротренажер МТ1804»
Рис 4. Структурная схема «Микротренажера МТ1804»
Таблица 4.
Таблица 5.
Таблица 6. Кодировка поля управления следующим адресом микрокоманды
| № | P3 | P2 | P1 | P0 | Функция |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Переход на адрес из регистра МК, если F0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | Переход на адрес из регистра МК |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | Продолжить (переход на следующий адрес) |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | Переход на адрес по значению переключателей |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | Переход к подпрограмме, если F0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | Переход к подпрограмме |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | Возврат из подпрограммы |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | Переход по стеку |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | Окончить цикл и вытолкнуть из стека, если F=0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | Загрузить стек (и продолжить) |
| 10 | 1 | 0 | 1 | 0 | Вытолкнуть из стека ( и продолжить) |
| 11 | 1 | 0 | 1 | 1 | Окончить цикл и вытолкнуть из стека, если C4 |
| 12 | 1 | 1 | 0 | 0 | Переход на адрес из регистра МК, если F=0 |
| 13 | 1 | 1 | 0 | 1 | Переход на адрес из регистра МК, если F3 |
| 14 | 1 | 1 | 1 | 0 | Переход на адрес из регистра МК, если OVR |
| 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | Переход на адрес из регистра МК, если C4 |
Таблица 7. Пример составления микропрограммы
| № тетр. | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||||
| Адрес памяти | Адрес перехода | Управл. .следующ.адресом | Сдвиг - MS2 | Прием-ник резуль-тата | Сдвиг – MS1 | Источ-ники операн-дов | Вх.перенос | Опера-ция АЛУ | Адрес по каналу A | Адрес по каналу B | Непосредственные данные | Результат выполнения |
| 0 | 0 0 1 0 | Х 0 1 1 | Х 1 1 1 | Х 0 1 1 | 0 0 0 0 | 0 0 0 1 | R0 = 1 | |||||
| 1 | 0 0 1 0 | Х 0 1 1 | Х 0 1 1 | Х 0 1 1 | 0 0 0 0 | R0 Y | ||||||
| 2 | 0 0 1 0 | Х 0 1 1 | Х 1 1 1 | Х 0 1 1 | 0 0 1 1 | 0 1 1 1 | R3 = 7 | |||||
| 3 | 0 0 1 0 | Х 0 1 1 | Х 0 1 1 | Х 0 1 1 | 0 0 1 1 | R3 Y | ||||||
| 4 | 0 0 1 0 | Х 0 1 1 | Х 0 0 1 | 0 0 0 0 | 0 0 1 1 | 0 0 0 0 | R0 = R0+R3 | |||||
| 5 | 0 0 1 0 | 0 1 0 1 | 1 0 1 1 | Х 0 1 1 | 0 0 0 0 | Сдвиг R0 вправо | ||||||
| 6 | 0 0 1 0 | 0 1 1 1 | 1 0 1 1 | Х 0 1 1 | 0 0 0 0 | Сдвиг R0 влево | ||||||
| 7 | 0 0 1 0 | 0 0 1 1 | 0 0 1 1 | 1 0 0 0 | 0 0 0 0 | R0=R0+1 | ||||||
| 8 | 0 0 1 0 | 1 1 0 0 | 0 0 1 1 | 0 0 1 1 | 0 0 0 0 | R0Q ------- | ||||||
| 9 | 0 0 1 0 | 1 1 1 0 | 0 0 1 1 | 0 0 1 1 | 0 0 0 0 | R0Q ------- | ||||||
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
