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

13485. Оценка качества управления САР 288.5 KB
  Лабораторная работа №8. Тема: Оценка качества управления САР Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления 1. Цель работы Исследовать влияние структуры и параметров системы на качество переходных процессов и статическую ошибку. Определить показатели к...
13486. Исследование характеристик типовых динамических звеньев (усилительное и апериодическое звено 1-го порядка) 881 KB
  Лабораторная работа №2 на тему: Исследование характеристик типовых динамических звеньев усилительное и апериодическое звено 1го порядка Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления 1. Цель работы. 1.1. Исследование взаимосвязей между параметрами ...
13487. Исследование характеристик типовых динамических звеньев (апериодическое звено 2-го порядка, колебательное и консервативное звенья) 720.5 KB
  Лабораторная работа №3 по предмету Теория автоматического управления на тему: Исследование характеристик типовых динамических звеньев апериодическое звено 2го порядка колебательное и консервативное звенья 1. Цель работы. 1.1. Исследование взаимосвязей ме
13488. Исследование характеристик типовых динамических звеньев (идеальное интегрирующее звено, реальное интегрирующее звено, изодромное звено) 866 KB
  Лабораторная работа №4 по предмету Теория автоматического управления на тему: Исследование характеристик типовых динамических звеньев идеальное интегрирующее звено реальное интегрирующее звено изодромное звено 1. Цель работы. 1.1. Исследование взаимос...
13489. Исследование характеристик типовых динамических звеньев (идеального дифференцирующего звена, реального дифференцирующего звена, звена чистого запаздывания.) 1.12 MB
  Лабораторная работа №5 по предмету Теория автоматического управления на тему: Исследование характеристик типовых динамических звеньев идеального дифференцирующего звена реального дифференцирующего звена звена чистого запаздывания. 1. Цель работы. 1.1. Ис...
13490. Принципы функционирования среды Matlab и Simulink 178.5 KB
  Лабораторная работа №1 на тему: Принципы функционирования среды Matlab и Simulink Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления 1. Цель работы. 1.1. Ознакомление с основными правилами структурного метода построения типовых звеньев используя библиотеку объектов S...
13491. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ САУ 120.5 KB
  Лабораторная работа №7. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ САУ. Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование влияния параметров линейной системы рис. 1 на ее устойчивость; Изучение возможностей практического
13492. Синтез САУ 816 KB
  Лабораторная работа №9. Тема: Синтез САУ Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления Цель работы: 1. Изучение методики выбора типового регулятора и расчета его настроек. 2. Практическая оценка и исследование характеристик САР с типовым регулятором о...
13493. КОРРЕКЦИЯ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ САУ 209.5 KB
  Лабораторная работа №10. Тема: КОРРЕКЦИЯ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ САУ Дисциплина: ОПД.Ф.15. Теория автоматического управления 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Эта работа нацелена на приобретение студентами навыков анализа и синтеза САУ : 1 определение характеристик С...