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

17103. Вкладені цикли. Упорядкування елементів масиву 49.5 KB
  Лабораторна робота № 15 Тема: Вкладені цикли. Упорядкування елементів масиву. Мета: навчитися складати програми упорядкування масивів Обладнання: ПК інструкция до практичної роботи. Обладнання:ПК Хід роботи Правила техніки безпеки в класі комп'ютерної технік
17104. Вкладені цикли. Рахування подвійної суми елементів 77.5 KB
  Лабораторна робота № 1617 Тема: Вкладені цикли. Рахування подвійної суми елементів. Мета:навчитися методиці підготовки та зміни змінних у вкладених циклах складати програми рахування подвійної суми. Обладнання: ПК інструкція до практичної роботи. Хід роботи. 1....
17105. Поняття алгоритму. Блок схема запису алгоритмів 95.5 KB
  Лабораторна робота № 1 Тема: Поняття алгоритму. Блок схема запису алгоритмів. Мета: ознайомитись з поняттям алгоритм розглянути властивості алгоритму способи запису алгоритмів ознайомитись з правилами креслення схем алгоритму. Обладнання: інструкція до пр...
17106. Загальна блок-схема 152.5 KB
  Лабораторна робота №2 Тема: Загальна блоксхема. Мета: розглянути схеми конструювання алгоритмів. Обладнання: інструкція до практичної роботи олівець лінійка. Хід роботи. 1.Правила Т/Б в кабінеті комп'ютерної техніки. Методичні вказівки. Алгоритми можна пре
17107. Циклічні алгоритми 61.5 KB
  Лабораторна робота № 3 Тема: Циклічні алгоритми. Мета: навчитися складати схеми циклічних алгоритмів. Обладнання: інструкція до практичної роботи олівець лінійка. Хід роботи. Правила Т/Б в кабінеті комп'ютерної техніки. Методичні вказівки. Базова ст...
17108. Вкладені цикли 58 KB
  Лабораторна робота № 4 Тема: Вкладені цикли. Мета: навчитися складати алгоритми з вкладеними циклами. Обладнання: інструкція до практичної роботи олівець лінійка. Хід роботи Правила Т/Б в кабінеті комп'ютерної техніки. Методичні вказівки. Можливі в
17109. Програмування програм багатомодульної структури 68 KB
  Лабораторна робота № 18 Тема: Програмування програм багатомодульної структури. Мета: навчитися програмувати програми багатомодульної структури. Обладнання: ПК інструкція до практичної роботи. Хід роботи. 1.Правила техніки безпеки в класі комп'ютерної техніки. ...
17110. Розробка програм з функціями. Оголошення, визначення і виклик функцій 109.5 KB
  Лабораторна робота № 19 Тема: Розробка програм з функціями. Оголошення визначення і виклик функцій Ціль роботи: виробити практичні навички в написанні програм з виділенням функцій їхнім оголошенням визначенням і використанням. Обладнання: ПКПО Borland C Теорети...
17111. Розробка програм з покажчиками 88.5 KB
  Лабораторна робота № 20 Тема: Розробка програм з покажчиками Ціль роботи: вивчити конструкції й оператори мови С для роботи з покажчиками. Обладнання: ПКПО Borland C Теоретичні відомості Самим могутнім інструментом у С безумовно є покажчики і для того щоб опанув...