Зміст
Введення
1 Алгоритм рішення функціональної завдання
2 Вибір системи команд спеціалізованої ЕОМ
3 Формати команд та операндів
4 Змістовні графи мікропрограм операцій АЛП
5 Розробка об'єднаної мікропрограми роботи АЛП
6 Закодовані алгоритми мікропрограм
7 Проектування керуючого автомата
Введення
Метою курсового проектування є закріплення знань з курсу: «Організація ЕОМ і систем», отриманих в результаті вивчення лекційного курсу і виконання лабораторного практикуму.
Об'єктом курсового проектування є процесор спеціалізованої ЕОМ.
У процесорі виділяють пристрій, в якому виконуються всі основні (арифметичні та логічні) операції. Це пристрій називають арифметико-логічним пристроєм (АЛП). Якщо всі основні операції виконуються за один такт (це має місце в більшості сучасних мікропроцесорів), АЛП є частиною операційного автомата процесора, якщо ж деякі або всі основні операції виконуються алгоритмічно за багато тактів, АЛУ має власний пристрій управління.
Розробка процесора спеціалізованої ЕОМ включає в себе наступні етапи:
Розробка алгоритму рішення функціональної задачі.
Вибір системи команд спеціалізованої ЕОМ.
Визначення форматів команд та операндів.
Розробка алгоритмів мікропрограм виконання мінімально необхідного набору операцій АЛП.
Розробка об'єднаної мікропрограми роботи АЛП.
Розробка структурної схеми операційного автомата АЛП.
Розробка управляючого автомата АЛП.
1 Алгоритм рішення функціональної завдання
Укрупнений алгоритм розв'язання поставленої задачі представлений на малюнку 1.1. Алгоритм обчислення функцій F наведено з огляду на малюнку 1.2.
Рис.1.1 Укрупнений алгоритм
Для обчислення функції F можна скористатися статечним рядом:
Функція Arth (x) розкладається [3] в степеневий ряд:
Цей ряд збігається при | x | <1,
. Суму ряду зручно знаходити за допомогою рекурентних співвідношень. Загальний член ряду
виражається в даному випадку через попередній член ряду за допомогою рівності:
2 Вибір системи команд спеціалізованої ЕОМ
Для двохадресна системи команд без ознаки засилання основні операції над двома операндами будуть виглядати так:
,
де
А 1 - перша адреса в команді;
А 2 - другий адреса в команді;
* - Позначення операції.
Введемо позначення:
N. Найменування операції. X. Y
X - перший операнд і результат операції.
Y - другий операнд (якщо він не бере участь, то ставиться -).
Для двохадресна системи команд без ознаки засилання програма буде виглядати так:
Частина команд у цій програмі мають дві адреси, а частина - одна адреса, тому й система команд ЕОМ повинна складатися з одноадресних і двохадресна команд.
3 Формати команд та операндів
Будемо вважати, що оперативна пам'ять (ОП) складається з 256 осередків довжиною в один байт кожна.
Двохадресна система команд без ознаки засилання містить 13 різних найменувань команд, для кодування яких поле КО повинно мати 4 розряду.
Оскільки в даному випадку маються одноадресних команди і двохадресна команди, для їх відмінності введено однорозрядною поле коду довжини команди (КДК) та прийнято вважати: КДК = 1 - для одноадресних і КДК = 0 - для двохадресна команд.
Розряди 5-7 першого байта всіх команд тут не використовуються. Формат команд наведено на малюнку 3.1.
В якості операнда буде використовуватися 16-розрядне слово, кома вважається фіксованою перед старшим розрядом, а ВП оперує з однобайтові словами. Формат операнда у ВП представлений на малюнку 3.2:
Такий операнд завантажується за два звернення до ОП, тут старші розряди операнди і знак містяться в першому байті, а молодші розряди - у другому.
4 Змістовні графи мікропрограм операцій АЛП
Числа представляються в 16-розрядному форматі, старший (нульовий) розряд використовується для представлення знака числа, для операції додавання використовується модифікований додатковий код, тому регістр RG має 17 розрядів (0:16) (поле RG (1:16) - для зберігання перших доданка), регістр RG1 має 16 розрядів RG1 (0:15) - для другого доданка, однорозрядною полю ознаки переповнення спочатку присвоєно нульове значення, при операції складання складові поміщаються по молодшим розрядам, результат (сума) міститься в полі RG (1:16) , додаток константи означає додаток 1 до молодшого розряду слова.
Змістовний алгоритм складання представлений на малюнку 4.1:
Малюнок 4.1 - Алгоритм операції додавання
Опис слів, використаних вбудованого складання, представлені в таблиці 4.1:
Таблиця 4.1
Тип | Слово | Пояснення |
ILO | RG (0:16) | Доданок (Сума) |
IL | RG1 (0:16) | Доданок |
ILO | ПП | Ознака переповнення |
Змістовний алгоритм вирахування представлений на малюнку 4.2:
Малюнок 4.2 - Алгоритм віднімання
Опис слів, використаних вбудованого вирахування представлені в таблиці 4.2:
Таблиця 4.2
Тип | Слово | Пояснення |
ILO | RG (0:16) | Зменшуване (різницю) |
IL | RG1 (0:16) | Від'ємник |
ILO | ПП | Ознака переповнення |
Змістовний алгоритми множення і ділення представлені на малюнках 4.3 і 4.4:
Описи слів, використаних у мікропрограма представлені в таблицях 4.3 та 4.4:
Таблиця 4.3
Тип | Слово | Пояснення |
ILO | RG (0:16) | Множник, твір |
IL | RG1 (0:16) | Множимое |
L | RG2 (0:16) | Множник, твір |
L | СТ (1:4) | Лічильник циклів |
Таблиця 4.4
Тип | Слово | Пояснення |
ILO | RG (0:16) | Ділене, залишок, приватне |
IL | RG1 (0:16) | Дільник |
L | RG2 (0:16) |