Зміст
Введення
1 Алгоритм рішення функціональної задачі
2 Вибір системи команд спеціалізованої ЕОМ
3 Формати команд та операндів
4 Змістовні графи мікропрограм операцій АЛУ
5 Розробка об'єднаної мікропрограми роботи АЛУ
6 Закодовані алгоритми мікропрограм
7 Проектування керуючого автомата
Введення
Метою курсового проектування є закріплення знань по курсу: В«Організація ЕОМ і систем В», отриманих в результаті вивчення лекційного курсу та виконання лабораторного практикуму.
Об'єктом курсового проектування є процесор спеціалізованої ЕОМ.
В процесорі виділяють пристрій, в якому виконуються всі основні (Арифметичні і логічні) операції. Це пристрій називають арифметико-логічним пристроєм (АЛП). Якщо всі основні операції виконуються за один такт (це має місце в більшості сучасних мікропроцесорів), АЛП є частиною операційного автомата процесора; якщо ж деякі або всі основні операції виконуються алгоритмічно за багато тактів, АЛУ має власний пристрій керування.
Розробка процесора спеціалізованої ЕОМ включає в себе наступні етапи:
- Розробка алгоритму рішення функціональної задачі.
- Вибір системи команд спеціалізованої ЕОМ.
- Визначення форматів команд і операндів.
- Розробка алгоритмів мікропрограм виконання мінімально необхідного набору операцій АЛУ.
- Розробка об'єднаної мікропрограми роботи АЛП.
- Розробка структурної схеми операційного автомата АЛП.
- Розробка керуючого автомата АЛП.
1 Алгоритм рішення функціональної задачі
Укрупнений алгоритм розв'язання поставленої задачі представлений на малюнку 1.1. Алгоритм обчислення функцій F наведено відповідно на рисунку 1.2.
Рис.1.1 Укрупнений алгоритм
Для обчислення функції F можна скористатися статечним рядом:
1
Функція Arth (x) розкладається [3] в ступеневій ряд:
Цей ряд сходиться при | x | <1,
Рис.1.3
. Суму ряду зручно знаходити за допомогою рекурентних співвідношень. Загальний член ряду виражається в даному випадку через попередній член ряду за допомогою рівності:
2 Вибір системи команд спеціалізованої ЕОМ
Для двохадресна системи команд без ознаки засилання основні операції над двома операндами будуть виглядати так:
,
де
А 1 - перша адреса в команді;
А 2 - Другий адресу в команді;
* - Позначення операції.
Введемо позначення:
N. Найменування операції. X. Y
X - Перший операнд і результат операції.
Y - Другий операнд (якщо він не бере участь, то ставиться -).
Для двохадресна системи команд без ознаки засилання програма буде виглядати так:
Частина команд в цій програмі мають дві адреси, а частина - одна адреса, тому і система команд ЕОМ повинна складатися з одноадресних і двоадресного команд.
3 Формати команд та операндів
Будемо вважати, що оперативна пам'ять (ОП) складається з 256 осередків довжиною в один байт кожна.
двохадресна система команд без ознаки засилання містить 13 різних найменувань команд, для кодування яких поле КО повинно мати 4 розряду.
Оскільки в даному випадку маються одноадресна команди і двоадресного команди, для їх відмінності введено однорозрядних поле коду довжини команди (КДК) і прийнято вважати: КДК = 1 - для одноадресних і КДК = 0 - для двоадресного команд.
Розряди 5-7 першого байта всіх команд тут не використовуються. Формат команд наведено на малюнку 3.1.
В Як операнда буде використовуватися 16-розрядне слово, кома вважається фіксованої перед старшим розрядом, а ОП оперує з однобайтові словами. Формат операнда в ОП представлений на малюнку 3.2:
Такий операнд завантажується за два звернення до ОП, тут старші розряди операнди і знак містяться в першому байті, а молодші розряди - у другому.
4 Змістовні графи мікропрограм операцій АЛУ
Числа представляються в 16-розрядному форматі, старший (нульовий) розряд використовується для представлення знака числа, для операції додавання використовується модифікований додатковий код, тому регістр RG має 17 розрядів (0:16) (поле RG (1:16) - для зберігання першого доданка), регістр RG1 має 16 розрядів RG1 (0:15) - для другого доданка, однорозрядною полю ознаки переповнення спочатку присвоєно нульове значення, при операції складання доданки поміщаються за молодшим розрядам, результат (сума) поміщається в поле RG (1:16), додаток константи означає додаток 1 до молодшого розряду слова.
Змістовний алгоритм складання представлений на малюнку 4.1:
Рисунок 4.1 - Алгоритм операції додавання
Опис слів, використаних в мікропрограмі додавання, представлені в таблиці 4.1:
Таблиця 4.1
Тип
Слово
Пояснення
ILO
RG (0:16)
Доданок (Сума)
IL
RG1 (0:16)
Доданок
ILO
ПП
Ознака переповнення
Змістовний алгоритм віднімання представлений на малюнку 4.2:
Малюнок 4.2 - Алгоритм віднімання
Опис слів, використаних в мікропрограмі віднімання представлені в таблиці 4.2:
Таблиця 4.2
Тип
Слово
Пояснення
ILO
RG (0:16)
зменшується (різниця)
IL
RG1 (0:16)
віднімається
ILO
ПП
Ознака переповнення
Змістовний алгоритми множення і ділення представлені на малюнках 4.3 і 4.4:
Опис...
