42431

Проектирование СPU

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Сигнал F управляет сдвигом ICTR счетчик команд т. длина команды 24 бит счётчик увеличивается на 3 учитывая адрес RM 10битный и счётчик такой же разрядности. IRG регистр команд состоит из 3 байт COP блок управления операциями формирует управляющие сигналы Сi CCRG регистр признаков: Сперенос О переполнение S знак Z ноль. Кодирование и структура команд CPU O LO 4 бита кода МО LSM 4 бита F0F1F2F3 для LSM 2 4битных адреса операндов FM 23 x 24 x 24 = 211 разновидностей операций FR RF 1 бит для направления...

Русский

2013-10-29

410 KB

9 чел.

Лабораторная работа №6

по курсу:

«Компьютерная схемотехника»

тема: «Проектирование СPU»

Выполнил: студент группы ИВ-83

НТУУ «КПИ» ФИВТ

Воробйов Виталий

ЗАДАНИЕ

На PLMT с параметром и ранее разработаных ICTR, LSM, RAM, FM  и AU разработать CPU (вычислитель), реализирующий комманды: +, -, пересылка FM  RAM, условных и безусловных переходов, ввода и вывода. Ранее разработаную программу выполнения многотактной операции в AU модернизировать для случая когда операнды и результат находяться в RAM. Оценить сложность и быстродействие.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАРИАНТА

Номер зачётной книжки => 8322

=(8322 mod 10 + 3) mod 6 + 4 = 9 входов максимум

RAM - AD<>

FM - P<>, Q<>

Умножение 1 способом  с 2n битами результата. Числа поданы в прямом коде.

ВЫПОЛНЕНИЕ

Структура СРU: 

Параметры СРU: 

RAM – 8K x 24

Адрес обращения к RAM 12-битный

Записью управляют сигналы WА, WD, WE

FM – 2 двунаправленные шины (AP<>,AQ<>), 12х24

Записью управляет сигнал WR

LSM - управляется кодом микрооперации F0F1F2F3 (4 бита)

SHU> - реализует сдвиг вправо для функциональной полноты AU. Сигнал F> управляет сдвигом

ICTR - счетчик команд, т.к. длина команды 24 бит, счётчик увеличивается на +3, учитывая адрес RAM 10-битный, и счётчик такой же разрядности.

IRG - регистр команд, состоит из 3 байт

COP - блок управления операциями (формирует управляющие сигналы Сi)

CCRG -  регистр признаков: С-перенос, О- переполнение, S- знак, Z- ноль.

Кодирование и структура команд CPU

AO/LO  4 бита кода МО LSM (4 бита F0F1F2F3 для LSM)

 2 4-битных адреса операндов FM

 23 x 24 x 24  = 211 разновидностей операций

FR/RF  1 бит для направления пересылки

 4-битный адрес ячейки в FM

 13-битный адрес ячейки в RAM

 21 x 24 x 210 = 215 разновидностей операций

JC  2 бита для условий (RZ, SI, CO, QO) и 1 бит для их отрицаний

 10 бит адреса перехода в RAM

 22 x 210 = 212 разновидностей операций

JMP  10 бит адреса перехода в RAM

 210 разновидностей операций

IN/OUT  1 бит для направления передачи

 10 бит для номера устройства (предположим, что количество устройств не больше ёмкости RAM)

 21 x 210 = 211 разновидностей операций

 211 + 215 + 212 + 210 + 211 > 215

Отсюда следует, что для задания команды можно использовать 3 байта. Однако, 3 байта дают возможность кодировать 224 команд. Следовательно, такое кодирование может быть избыточным.


OP

BY0

BY1

BY2

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

0

1

2

3

4

5

6

7

JMP

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

A RAM

JC

1

1

1

1

1

1

1

0

ACC

FR/RF

1

1

1

1

1

0

0/1

AFM

IN/OUT

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0/1

AO

0

1

0

0

0

0

1

1

1

AQ

AP

F0F1F2F3

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

CO

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

SI

1

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

Q0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

LO

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

SH>

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

1

CO

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

0

SI

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

Q0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

Мультиплексоры 2-1 и 3-1

Мультиплексор 2-1 служит для выбора адреса, подаваемого на RAM из ICTR или IRG.

DI

D

0

Ai

1

Bi

Реализуем данную функцию для однобитных соединений, на которых в последствии построим полноразрядный мультиплексор:

Полный мультиплексор на 13 бит

Мультиплексор 3-1 служит для выбора данных из RAM, или из FM, или из внешних устройств (DI).

C12

C13

 

0

0

RAM

0

1

FM

1

0

DI

Реализуем данную функцию для однобитных соединений, на которых, в последствии, построим полноразрядный мультиплексор:

Полный мультиплексор на 24 бита.


ICTR Регистр счетчика адреса

Счетчик команд на 13 разрядов, инкрементирует по +1, чтобы что бы считать следующую команду из RAM.

IRG

Регистр команд на 24 бита.

Символ регистра


CCRG Регистр словосостояния

Слово состояния должно учитывать 4 флага состояния, формируемых после каждой операции в арифметическом устройстве SI, RZ, CO, Q0, где SI – признак знака, RZ – признак ноля в результате, CO – признак переполнения на сумматоре, Q0 – разряд, теряемый при сдвиге на сдвигателе. Слова состояния будут перезаписываться при каждом выполнении команды из первой группы команд.

Символ регистра словосостояния

Счетчик тактов

Практически представляет собой двухбитный регистр, с возможностью увеличения на 1 и сброса в 0.

Символ счетчика тактов


Программа

Мы реализуем программу умножения первым способом в системе команд созданной системы:

In R1

In R2

In R3

In R4

In R6

In R7

FR R2, [00]

XOR R2, R3

FR R2, [01]

RF R2, [00]

RF R5, [01]

ll:

RRCZ R1

RRCC R2

JC ll1

JMP ll3

ll1: ADD R1, R3

JO ll2

JMP ll3

ll2: INC R2

ll3: INC R4

JC ll4

JMP ll

AND R5, R6

JZ fin

OR R1, R6

Fin:



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35984. Этапы развития PR в США 44.5 KB
  Общепринято выделять два основных этапа развития PR в США до конца 19 века и 20 век. Начало 17 века 10е годы 19 века. 10е годы 19 века конец 19 века. Начало 20 века середина 40х годов 20 века.
35985. Абстрактный экспрессионизм 44.38 KB
  Портрет и мечта Portrit nd Drem 1953 Пасха и тотем Ester nd the Totem 1953 Серость океана Ocen Greyness 1953 Глубина The Deep Марк Ротко Эмиграция в США Глава семейства Ротковичей опасаясь того что детей заберут на службу в царскую армию решил эмигрировать в США следуя примеру многочисленных еврейских семей бежавших от погромов. В Америку уже уехали двое братьев Якова Ротковича которые обосновались в Портленде штат Орегон и занялись производством одежды. Раннее творчество...
35987. Гидросфера: строение, физические свойства и химический состав. Мировой океан. Пресные воды 44 KB
  Пресные воды Гидросфера прерывистая водная оболочка Земли располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой и представляющая собой совокупность вод Мирового океана и поверхностных вод суши. В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане значительно меньше в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере в виде облаков и водяного пара.
35988. Понятия биогеоценоза и ландшафта. Биогеохимический круговорот веществ и энергии 44 KB
  Биогеохимический круговорот веществ и энергии Биогеоценозы природные образования с четкими границами состоящие из совокупности живых существ биоценозов занимающих определенное место. Экосистема представляет собой систему которая обеспечивает круговорот любого ранга а биогеоценоз это экосистема в конкретных условиях ландшафта с учетом свойств почвы рельефа составляющих ее компонентов. Совокупности однотипных БГЦ образуют ландшафты Биогеохимический круговорот веществ и энергии Биогеохимический круговорот веществ это повторяющиеся...
35990. Международный договор: понятие, признаки. классификация международных договоров. форма международного договора: язык, структура, наименование 44 KB
  форма международного договора: язык структура наименование. Признаки: явно выраженное волеизъявление сторон; исполнение договора обеспечивается санкциями; подпадает под регулирующее действие международного права; юридически обязателен только для его участников. Форма договора: письменная устная. Структура договора: это его составные части: название договора преамбула основная и заключительная части подписи сторон.
35991. Основные направления и методы снижения экологического риска от загрязнения окружающей среды 43.5 KB
  Различают следующие методы анализа риска Вероятностно-статистические методы анализа риска предполагают как оценку вероятности возникновения аварии так и расчет относительных вероятностей того или иного пути развития процессов. Кроме того применение упрощенных расчетных схем снижает достоверность получаемых оценок риска для тяжелых аварий.