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

82614. Организация и проведение соревнований. Старт 99 KB
  Квалифицированная работа судейской бригады стартеров имеет очень важное значение для успеха всего соревнования по бегу. Её состав зависит от уровня и характера соревнований. Судья-стартер должен быть тактичным, спокойным, выдержанным, правильно ориентироваться в разметке стартов на беговой дорожке...
82615. Текстовые задачи на проценты 70 KB
  Цели: образовательная сформировать умение применять знания процентов при решении задач, связанных с банковскими расчетами; добиться усвоения учащимися понятия «сложный процентный рост»; отработать навыки использования формулы при вычислении суммы вклада.
82616. Виды и характер соревнований по легкой атлетике 91 KB
  Организация проведения и правила соревнований по легкой атлетике Виды и характер соревнований по легкой атлетике Соревнования по легкой атлетике проводятся на открытом воздухе стадион шоссе лесной массив и в закрытых помещениях спортивные манежи залы.
82617. Школа передвижений (с элементами легкой атлетики). Режим дня 565.5 KB
  Режим дня школьника это чередование труда и отдыха в определенном порядке. От того насколько правильно организован режим дня школьника зависит состояние здоровья физическое и психическое развитие работоспособность и успеваемость в школе.
82618. Возникновение Олимпийских игр 98.5 KB
  Античные Олимпийские игры. Олимпийские игры крупнейшие международные комплексные спортивные соревнования современности которые проводятся каждые четыре года. Как же оно всё-таки возникло это легендарное это удивительное явление под названием Олимпийские игры...
82619. История развития легкой атлетики 38 KB
  Зарождение легкоатлетического спорта берёт своё начало в глубокой древности. Первобытные люди приобретали навыки быстроты, выносливость и ловкости. Древний человек научился использовать в качестве метательного оружия разнообразные предметы: палку, острогу, копьё.
82620. Организация и судейство соревнований 92.5 KB
  Деятельность судейской коллегии по легкой атлетике Коллегия судей соответствующей федерации для проведения соревнований назначает главную судейскую коллегию ГСК которая состоит из главного судьи главного секретаря их заместителей и помощников в зависимости от ранга соревнований.
82621. Возрождение Олимпийских игр 374 KB
  По-настоящему древними Играми стали интересоваться лишь когда начались раскопки Олимпии спящей под многовековыми наслоениями. Олимпийские игры просто должны были состояться Однако дело ведь это очень сложное: целые горы организационной работы.
82622. Виды легкой атлетики и их характеристика 89 KB
  Легкая атлетика - вид спорта, объединяющий такие дисциплины как: ходьба, бег, прыжки (в длину, высоту, тройной, с шестом), метания (диск, копье, молот, и толкание ядра) и легкоатлетические многоборья. Один из основных и наиболее массовых видов спорта. Лёгкая атлетика относится к весьма консервативным видам спорта.