Структурная схема процессора
Содержание 1. Постановка задачи….………………………………………………………………………3 2. Определение форматов команд и их кодировка….……………………………………..4 3. Структурная схема процессора………………….………………………………………..6 4. Разработка блока арифметико-логического устройства (АЛУ) ………………………..7 5. Разработка блока регистров (БР)…. ……………………………………………………..10 6. Разработка устройства управления (УУ)…...……………………………………………11 7. Разработка формата микрокоманд. Микрокод….……………………………………….14 8. Кодировка микрокоманд…………………………………………………………………..16 8. Примеры программ…………………..……………………………………………………17 9. Оценка производительности и сложности процессора………………………………....19 Постановка задачи Синтезировать структуру простого магистрального процессора с одним АЛУ, выполняющего 8 заданных команд. Разработать формат команд, кодировку команд. Разработать структурную схему процессора, функциональные схемы всех блоков процессора, функциональную схему процессора в целом с указанием всех шин и управляющих сигналов. Разработать формат микрокоманд, организацию управления всеми устройствами процессора, микрокод для каждой из заданных команд. Привести примеры выполнения каждой команды с указанием значения всех основных сигналов и содержимого основных регистров на каждом такте. Привести 2 примера небольших программ с указанием значения основных сигналов и содержимого основных регистров на каждом такте. Определить максимальную тактовую частоту процессора. Определить производительность процессора в операциях в секунду (IPS), а также выраженную в числе выполняемых тестовых программ в секунду. Указать способы повышения производительности процессора. Характеристика процессора: простой процессор магистрального типа с одноблочным универсальным АЛУ. Разрядность регистров РОН и АЛУ процессора – 8 бит. Число РОН – 4. Адресуемая память - 256 слов (байт). Устройство управления – микропрограммное с ПЗУ микропрограмм. Способ выполнения команд – последовательное выполнение. Адресация памяти – прямая. Особенности АЛУ: Тип сдвигателя – комбинационный на любое число разрядов в одну сторону. Адресность команд – трёхадресные (типа add r1, r2, r3). Адресная арифметика – на отдельном АЛУ. Операции АЛУ: · ADD – сложение; · SHR – сдвиг вправо логический; · NOR – ИЛИ-НЕ; · EQU – проверка на равенство. Особенности УУ: Варианты адресации – регистровая, прямая, косвенная регистровая, косвенная регистровая по базе. Логика обработки команд – комбинационная Выполняемые команды: · LD – загрузка из памяти; · ST – сохранить в память; · ADD – сложение; · SHR – сдвиг вправо логический; · JE – переход по нулю; · NOR – ИЛИ-НЕ; · JMP – безусловный переход; · XCH – обмен регистров. Ограничения на формат и загрузку команд:команды, имеющие разную длину, не выравниваются до максимальной длины, команды считываются по 8-разрядной шине данных памяти за разное количество шагов. Не декодировать разные форматы в разные адреса!!!
Определение форматов команд и их кодировка Необходимо реализовать 8 различных команд. Для кодирования 8 различных команд потребуется 3 бита кода команды (КК). Выберем следующие коды команд:
Способы адресации:
Здесь Rx, Ry, Rz – регистры из числа РОН, (могут повторяться); adr – адрес памяти. Форматы команд:
Структурная схема процессора Рис. 1. Структурная схема процессора
АЛУ соединено двумя шинами (А и В) с блоком РОН для выборки операндов в командах. Выход результата работы блока АЛУ осуществляется по одной шине С, которая связана с блоком РОН для записи результата. Поскольку запись в РОН может происходить как с выхода АЛУ, так и из памяти, то необходимо предусмотреть мультиплексор шины C. Адрес следующей команды находится в регистре PC (Program Counter) процессора. Он относится к управляющим регистрам процессора. Регистр PC выводит адрес на шину адреса процессора, как отмечалось выше, в данном случае разрядность шины выбрана равной 8 битам. После выполнения обычных команд PC увеличивается на единицу, а при выполнении условных команд (JE и JMP) он может перезаписываться адресом, указанным в команде. Следующая выполняемая команда загружается в регистр команд IR и хранится там до загрузки очередной. Регистр команд связан с блоком управления (с него поступает код команды), с блоком РОН (так как в команде закодированы регистры-операнды, со входом регистра PC, с мультиплексором на шине А, B, C и с мультиплексором на шине данных Main Memory.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1844)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |