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

8 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

84507. Тромбоцити, їх фізіологічна роль 38.42 KB
  Тромбоцити або кров’яні пластинки – безколірні двояковпуклі утворення які за своїми розмірами в 2 – 8р. В крові тромбоцити перебувають в неактивному стані. Активовані тромбоцити виділяють ряд речовин які необхідні для гемостазу – тромбоцитарні фактори згортання тромбоцитарний тромбопластин антигепариновий фактор фібриноген тромбостенін судиннозвужуючий фактор фактор аґреґації. Окрім участі в гемостазі тромбоцити здійснюють транспорт креаторних речовин що є важливим для збереження структури судинної стінки.
84508. Судинно-тромбоцитарний гемостаз, його фізіологічне значення 44.97 KB
  Гемостаз емостаз сукупність механізмів які забезпечують зупинку кровотоку з судин при їх пошкодженні. Судиннотромбоцитарний Коагуляційний Судиннотромбоцитарний гемостаз СТГз – сукупність судинних та клітинних тромбоцитарних реакцій які забезпечують закриття пошкоджень в стінці судин тромбоцитарним тромбом і зупинку кровотечі із судин мікроциркуляторного русла прекапіляри капіляри посткапіляри тобто судин з низькою лінійною швидкістю кровотоку та низьким тиском. Рефлекторний спазм судин – у відповідь на подразнення їх стінок...
84509. Коагуляційний гемостаз, його фізіологічне значення 62.99 KB
  В результаті таких змін утворюється фібриновий згусток – тромб що закриває отвір пошкодження у судині.Перетворення фібриногену у фібрин; Взаємний зв’язок цих фаз полягає в тому що продукт попередньої реакції ініціює наступну автокаталітичний процес. Утворення фібрину – складний процес. Спочатку утворюється фібринмономер потім він полімеризується – утворюється фібринполімер.
84510. Коагулянти, антикоагулянти, фактори фібринолізу, їх фізіологічне значення 43.06 KB
  Збереження рідкого стану крові – одного з найбільш важливих параметрів гомеостазу – головна функція системи регуляції аґреґатного стану крові та колоїдів. Прискорення згортання крові називають гіперкоагулемією а сповільнення – гіпокоагулемією. Рідкий стан крові забезпечується такими механізмами. Стінки судин та форменні елементи крові мають негативний заряд що відштовхує клітини крові від судин.
84511. Фізіологічна характеристика системи АВО крові. Умови сумісності крові донора і реципієнта. Проби, перед переливанням крові 50.77 KB
  Групову належність необхідно враховувати при переливанні крові. Кров донора (людина, у якої беруть кров для переливання) та реципієнта (людина, якій переливають кров) мають бути сумісними. Це означає, що плазма крові реципієнта не повинна містити аглютинінів до аглютиногенів еритроцита донора.
84512. Фізіологічна характеристика резус-системи крові Значення резус-належності при переливанні крові та при вагітності 45.14 KB
  Резус система як і система АВ0 є основною груповою системою крові. Резус система влаштована відносно простіше ніж система АВ0. Найбільш важливим сильним та поширеним аглютиногеном системи резус є Д Rh.
84513. Загальна характеристика системи травлення. Травлення в ротовій порожнині. Жування, ковтання 43.53 KB
  Система травлення забезпечує фізичну та хімічну обробку їжі та всмоктування отриманих продуктів у внутрішньому середовищі. Після потрапляння їжі в організм вона підлягає. Гідроліз та всмоктування їжі органи травної системи виконують разом та узгоджено це досягається завдяки механізмам регуляції.Механічна обробка їжі – подрібнення перемішування.
84514. Склад слини, її роль в травленні 43.47 KB
  Слина виділяється: І.Змішані Слина – змішаний секрет всіх слинних залоз. Змішана слина має 994 – 995 води решта – органічні та неорганічні речовини які забезпечують оптимум рН для дії ферментів. Слина розчиняє речовини що діють на смакові рецептори зволожує ротову порожнину змочує їжу формує та покириває харчову грудку сприяє ковтанню.
84515. Механізми утворення слини, первинна та вторинна слина 41.82 KB
  В дольках ацинусах слинних залоз утворюється первинний секрет який є ізотонічним однаковим за йонним складом по відношенню до плазми крові і містить ферменти що секретуються ацинарними клітинами. Секреторний цикл – це послідовна зміна станів секреторних клітин які виділяють ферменти та слиз. Для клітин які виділяють ферменти можна визначити такі фази секреторного циклу: 1.