25

gМосковский Государственный Технический Университет им. Н. Э. Баумана

Факультет «Информатики и систем управления»

Кафедра ИУ5

Отчет к лабораторной работе

по курсу «Архитектура ЭВМ»

по теме:

«Центральное устройство управления»

Вариант №47

27

(количество листов)

­

Выполнил Принял

Студент группы ИУ5-52 Преподаватель кафедры ИУ-5

Сивашов Юрий Белоусова Валентина

Владимирович Ивановна

____________________ ____________________

«___»_______________2008г. «___»_______________2008г.

Оценка___________

Москва, 2008 г.

Оглавление стр.

1. Постановка задачи и исходные данные 3

2. Алгоритм решения задачи 4

3. Программа в мнемокодах 5

4. Микропрограммы машинных операций 6

5. Обобщенная микропрограмма, описывающая работу ЦУУ 9

6. Закодированный граф обобщенный микропрограммы 10

7. Разработка управляющего автомата и списка переходов 12

8. Синтез управляющего автомата 13

9. Составление программы решения задачи 20

10. Моделирование программы с помощью CUU.EXE 22

Приложение №1 26

Приложение №2 27

1. Постановка задачи и исходные данные

Цель работы – освоение практических методов проектирования центрального устройства управления процессора, изучение структуры процессора, назначения и взаимодействия его блоков, разработка системы команд для заданного класса задач, а также микропрограмм машинных операций, синтез управляющего автомата и проверка работы спроектированного устройства моделированием на ЭВМ.

Требуется выполнить вариант 47 с кодом задания 15-П2-3 (задача 15, формат команды и способ адресации П2, параметры структуры ЦУУ 3).

1.1. Задача 15.

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

Размерность массивов n задавать командой ввода

Вывести результаты на экран дисплея.

1.2. Формат команды и способ адресации П2.

ЦУУ должно обрабатывать одноадресные команды с прямой адресацией:

коп R

S2

S1

Все команды должны быть длиной 3 байта, даже если какое – то поле не будет использовано.

1.3. Параметры структуры ЦУУ 3.

ЦУУ должно включать:

общую часть:

- регистр общего назначения;

- аккумулятор;

- буферный регистр;

- арифметико-логическое устройство;

- схему инкремента-декремента;

- регистр команд;

- регистр адреса;

- управляющий автомат;

изменяемую часть (в соответствии с заданием):

- программный счетчик – PОН; (POH[0])

- индексный регистр – РОН; (POH[1])

- адрес возврата из подпрограммы – Стек;

- указатель стека – РОН. (POH[2])

2. Алгоритм решения задачи

Разработать алгоритм программы решения задач (рис.1).

Рис.1 Схема алгоритма программы

3. Программа в мнемокодах

Разработать систему машинных команд, необходимую и достаточную для решения задачи 2. Команды должны быть двухадресными с прямой адресацией. В соответствии с алгоритмом выбрать следующую систему команд (табл. 1). Каждой команде присвоить мнемокод, облегчающий ее понимание, и двоичный четырехразрядный код операции. Неиспользуемые поля команды заполнить нулями. Система команд содержит десять команд.

Таблица 1.Система команд

Формат команды	Мнемокод	КОП	Примечание
КОП  - S1 S2	УИ	0000	«Установка индексов» ДисплейРОН[1] ОП[S1] POH[4] ОП[S1] POH[5]
КОП  -S1 -	ПВ	0001	«Переход с возвратом» (переход к подпрограмме) РОН[0]  SP S1  РОН[0]
КОП  - S1 -	СРА	0010	«Сравнение из массива А» PC + 4, если i<=3 или i>=9 PC :=  PC + 2, если 3<i<9
КОП  - S1-	СРB	0011	«Сравнение из массива B» PC + 4, если i<=3 или i>=9 PC :=  PC + 2, если 3<i<9
КОП  - S1-	УП	0100	«Условный переход по ненулевому индексу» РОН[0]+3, при i = 0 РОН[0] = S1, при i ≠ 0
КОП  - -  -	ПБК	0101	«Переход безусловный» SP  РОН[0]
КОП  -  -  -	ДИ	0110	«Декремент индекса» POH[1]:=POH[1]-1
КОП  - --	ВЫВ	0111	«Вывод на экран» POH[6] Дисплей РОН[7] Дисплей
КОП  -  -  -	Стоп	1000	«Остановка» «Стоп»  Дисплей

4. Микропрограммы машинных операций

Для каждой команды необходимо разработать микропрограмму.

Рассмотрим перечень микропрограмм:

1. «Установка индекса» (УИ) – по этой команде байт данных в шестнадцатеричной системе счисления заносится с экрана дисплея в РОН[1], а также в регистры заносятся границы.

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 2.

Рис. 2 Микропрограмма операции «Установка индекса».

1. «Переход с возвратом» (ПВ) - используется для обращения к подпрограмме. При этой команде запоминается адрес следующей команды основной программы в ячейке возврата, и управление передается по адресу, указанному в поле S1 команды ПВ. В соответствии с заданием адрес возврата должен храниться в оперативной памяти. Для перехода к подпрограмме необходимо в программный счетчик, расположенный в РОН[0], записать содержимое регистра, указанного в поле S1 команды ПВ (адрес перехода).

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 3.

Рис. 3 Микропрограмма операции «Переход с возвратом».

1. «Декремент индекса» (ДИ) – команда уменьшает на единицу значение регистра РОН[1], в котором по условию задания хранится индекс.

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 4.

Рис. 4 Микропрограмма операции «Декремент индекса».

1. «Сравнение из массива А» (СРА) – команда загружает из ячейки по адресу S1+POH[1] (элемент массива А с определённым индексом) значение. Проверяет на принадлежность интервалу 3...9, если да, то прибавляет к РОН[6].

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 5.

Рис. 5 Микропрограмма операции «Сравнение из массива А».

1. «Сравнение из массива B» (СРА) – команда загружает из ячейки по адресу S1+POH[1] (элемент массива B с определённым индексом) значение. Проверяет на принадлежность интервалу 3...9, если да, то прибавляет к РОН[7].

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 5.

Рис. 6 Микропрограмма операции «Сравнение из массива А».

1. «Вывод из РОНов на дисплей» (ВЫВ) – команда выводит полученную сумму на экран на дисплей.

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 7.

Рис. 7 Микропрограмма операции «Вывод из РОН в ОП и на дисплей».

1. «Условный переход по нулевому индексу» (УП) - команда анализирует содержимое индексного регистра. Если оно равно нулю, то осуществляется переход к следующей команде, а если не равно, то выполняется переход к команде, адрес которой указан в поле S1 команды ПУ.

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 8.

Рис. 8 Микропрограмма операции «Условный переход по нулевому индексу».

1. «Переход безусловный» (ПБУ) - команда реализует безусловный переход по косвенному адресу, т.е. по адресу, который хранится в ячейке возврата в оперативной памяти.

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 9.

A=SP

POH[0]:=A

Рис. 9 Микропрограмма операции «Переход безусловный».

1. «Остановка» (Стоп) - по этой команде происходит выключение центрального устройства управления. Эта команда должна быть последней исполняемой в программе пользователя. Она выдает на пульт управления специальный сигнал о завершении работы процессора, а само ЦУУ переходит в состояние ожидания (исходное состо­яние).

Микропрограмма этой операции приведена на рисунке 10.

СТОП

Рис. 10 Микропрограмма операции «Остановка».

5. Обобщенная микропрограмма, описывающая работу ЦУУ