Форматы команд и операндов

Введение

 

Целью курсового проектирования является закрепление знаний по курсу: «Организация ЭВМ и систем» , полученных в результате изучения лекционного курса и выполнения лабораторного практикума.

Объектом курсового проектирования является процессор специализированной ЭВМ.

В процессоре выделяют устройство, в котором выполняются все основные (арифметические и логические) операции. Это устройство называют арифметико-логическим устройством (АЛУ). Если все основные операции выполняются за один такт (это имеет место в большинстве современных микропроцессоров), АЛУ является частью операционного автомата процессора; если же некоторые или все основные операции выполняются алгоритмически за много тактов, АЛУ имеет собственное устройство управления.

Разработка процессора специализированной ЭВМ включает в себя следующие этапы:

- Разработка алгоритма решения функциональной задачи.

- Выбор системы команд специализированной ЭВМ.

- Определение форматов команд и операндов.

- Разработка алгоритмов микропрограмм выполнения минимально необходимого набора операций АЛУ.

- Разработка объединенной микропрограммы работы АЛУ.

- Разработка структурной схемы операционного автомата АЛУ.

- Разработка управляющего автомата АЛУ.

Алгоритм решения функциональной задачи

 

Укрупненный алгоритм решения поставленной задачи представлен на рисунке 1.1. Алгоритм вычисления функций F приведен соответственно на рисунке 1.2.

 

Рис.1.1 Укрупненный алгоритм

 

Для вычисления функции F можно воспользоваться степенным рядом:

1

Функция Arth(x) разлагается [3] в степенной ряд:

 

Этот ряд сходится при |x|<1,

Рис.1.3

. Сумму ряда удобно находить с помощью рекуррентных соотношений. Общий член ряда  выражается в данном случае через предыдущий член ряда с помощью равенства:

 

Выбор системы команд специализированной ЭВМ

 

Для двухадресной системы команд без признака засылки основные операции над двумя операндами будут выглядеть так:

,

где

А₁ – первый адрес в команде;

А₂ – второй адрес в команде;

* - обозначение операции.

Введем обозначение:

N . Наименование операции . X . Y

X – первый операнд и результат операции.

Y – второй операнд (если он не участвует, то ставится -).

Для двухадресной системы команд без признака засылки программа будет выглядеть так:

Часть команд в этой программе имеют два адреса, а часть – один адрес, поэтому и система команд ЭВМ должна состоять из одноадресных и двухадресных команд.

Форматы команд и операндов

 

Будем считать, что оперативная память (ОП) состоит из 256 ячеек длиной в один байт каждая.

Двухадресная система команд без признака засылки содержит 13 различных наименований команд, для кодирования которых поле КО должно иметь 4 разряда.

Поскольку в данном случае имеются одноадресные команды и двухадресные команды, для их различия введено одноразрядное поле кода длины команды (КДК) и принято считать: КДК=1 - для одноадресных и КДК=0 - для двухадресных команд.

Разряды 5-7 первого байта всех команд здесь не используются. Формат команд приведен на рисунке 3.1.

В качестве операнда будет использоваться 16-разрядное слово, запятая считается фиксированной перед старшим разрядом, а ОП оперирует с однобайтовыми словами. Формат операнда в ОП представлен на рисунке 3.2:

Такой операнд загружается за два обращения к ОП, здесь старшие разряды операнды и знак содержатся в первом байте, а младшие разряды – во втором.