Проектирование микро-ЭВМ. Программа вычисления матрицы. Кодирование программ и регистров, формат команды. Микропрограммное устройство управления. Граф-схемы выполнения операций. Прошивка ПЗУ микрокоманд, точек входа. Разработка принципиальной схемы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра "Электронно-вычислительные системы"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине "Теория проектирования ЭВМ”

Тема: " Разработка микроЭВМ, выполняющую программу вычисления 2-х матриц размерностью 4*4"

Выполнил: ст. ДОУ, 2010 г.н. Родионова А.А.

Руководитель: Базарова С.Б.

г. Улан-Удэ 2012г.

ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра "Электронно-вычислительные машины"

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

Дисциплина: Теория проектирования ЭВМ

Исполнитель: Родионова А.А.

Руководитель: Базарова С.Б.

Срок выполнения проекта по графику: 20% к ___ нед., 40% к__нед., 60% к___нед., 100% к___нед.

1. Тема проекта: Разработка микроЭВМ, выполняющую программу вычисления 2-х матриц размерностью 4*4.

2. Техническое задание: Вариант 11. Требуется разработать микро-ЭВМ для вычисления матрицы , где и - известные матрицы разрядностью 4*4, элементы матрицы

числа в формате с плавающей запятой.

Графическая часть:

Лист 1: Структурная схема

Лист 2: Принципиальная схема

Лист 3: Временные диаграммы

Содержание расчетно-пояснительной записки (объем не менее 20 страниц, список литературы не менее 10 источников).

Исполнитель: ________ Родионова А.А.

Руководитель проекта: ________ Базарова С.Б.

Дата выдачи: "____" __________ _____ г.

Cодержание

• Введение
• 1. Программа вычисления матрицы
• 1.1 Система команд микро-ЭВМ
• 1.2 Кодирование команд
• 1.3 Кодирование регистров
• 1.4 Кодирование способов адресации
• 1.5 Формат команды
• 1.6. Текст программы
• 1.7 Размещение программы в ПЗУ
• 2. Структура микро-ЭВМ
• 3. Устройство управления
• 3.1 Микропрограммное устройство управления (МПУУ)
• 3.2 Формат и адресация микрокоманд
• 3.3 Список микроопераций
• 3.4 Разбиение микроопераций на группы (микрокоманды)
• 3.5 Формат микрокоманд
• 4. Граф-схемы выполнения операций
• 4.1 Граф-схема подготовительных операций - операций выборки команд из ОЗУ
• 4.2 Граф-схема алгоритма команды MOV
• 4.3 Граф-схема алгоритмов команд MUL,ADD
• 4.4 Граф-схема алгоритма команды INC
• 4.5 Граф-схема алгоритма команды JNE
• 4.6 Граф-схема алгоритма команды CMP
• 5. Прошивка ПЗУ микрокоманд
• 5.1 Прошивка ПЗУ микрокоманд
• 5.2 Прошивка ПЗУ точек входа
• 6. Разработка принципиальной схемы
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

В конце 60-х годов начался серийный выпуск сравнительно небольших и дешевых мини-ЭВМ. Их предназначали для предприятий и организаций, где установка высокопроизводительных ЭВМ была экономически невыгодной. В их задачу первоначально входила автоматизация профессиональной работы в различных организациях, работа на предприятиях в качестве проблемно ориентированных ЭВМ. В 1977-78 году был начат выпуск семейства малых ЭВМ (СМ ЭВМ). Их часто называли управляющими вычислительными комплексами, так как они чаще всего использовались в системах управления различного рода. Однако, СМ 3-ей очереди, разработанные в последние годы относятся уже к ЭВМ четвертого поколения и имеют большую производительность, поэтому круг их применения резко расширился, и их активно используют в качестве автоматизированных рабочих мест, объединяют в вычислительные системы, и поручают им расчет экономических и статистических задач. С появлением больших интегральных схем связано развитие другого класса машин - микро-ЭВМ, и, как достижение этого направления - появление мощных профессиональных ПЭВМ, которые используются на рабочих местах для автоматизации труда, несложных расчетов и различного рода проектирования.

Проектирование микро-ЭВМ включает в себя разработку устройства управления и операционного устройства. Устройство управления содержит два блока (центральное и местное устройства управления). Центральное устройство управление в курсовом проекте реализуется на жесткой логике. Местное устройство управление является микропрограммным устройством. Центральное устройство управления предназначено для выборки команд, их декодирования и подготовки операндов, а также поддержания работы местного устройства управления. Местное устройство управления управляет работой АЛУ, формирует сигналы управления передачей данных между отдельными элементами проектируемой микро-ЭВМ. Последовательность формирования управляющих сигналов для МУУ определяется микропрограммой, хранящейся в ПЗУ микрокоманд устройства.

Проектирование микро-ЭВМ включает в себя разработку устройства управления и операционного устройства. Устройство управления содержит два блока (центральное и местное устройства управления). Центральное устройство управления в курсовом проекте реализуется на жесткой логике. Местное устройство управления является микропрограммным устройством. Центральное устройство управления предназначено для выборки команд, их декодирования и формирует сигналы управления передачей данных между отдельными элементами проектируемой микро-ЭВМ. Местное устройство управления управляет работой АЛУ. Последовательность формирования управляющих сигналов для МУУ определяется микропрограммой, хранящейся в ПЗУ микрокоманд устройства.

Программа вычисления матрицы

хранится в оперативной памяти.

1. Программа вычисления матрицы

1.1 Система команд микро-ЭВМ

Разработанная ЭВМ оперирует с 32-разрядными данными, представленными в формате с плавающей запятой. Формат данных показан на рис. 1.

Рис. 1. Формат данных

Система команд разбивается на группы: пересылка данных, арифметические операции, команды передачи управления, команды условных переходов.

В проектируемой микро-ЭВМ реализована следующая система команд: MOV - команда пересылки данных; MUL - команда умножения; ADD - команда сложения; INC - команда инкремента; CMP - команда сравнения; JNE - команда условного перехода; END - команда окончания программы.

1.2 Кодирование команд

Все команды кодируются тремя битами в поле "КОП" команды.

Общее количество типов различных команд - 7. Исходя и этого закодируем все встречающиеся типы команд. Кодировка команд представлена в таблице 1.

Таблица 1. Кодировка команд

Команда	Код команды
MOV	000
MUL	001
ADD	010
INC	011
CMP	100
JNE	101
END	110

1.3 Кодирование регистров

Одним из необходимых программно-доступных элементов являются регистры общего назначения. Они предназначены для промежуточного хранения данных, а также для хранения операндов АЛУ. Для вычисления заданной функции нам понадобилось восемь 32-битовых регистров, которые участвуют во многих командах. В этих случаях регистры общего назначения кодируются трехбитовым кодом, который размещается в соответствующем поле (или полях) формата команд. Регистры общего назначения кодируются тремя битами в полях Рг (приемник) и SS (источник). Кодировка регистров представлена в таблице 2.

Таблица 2. Кодировка регистров

<...

Регистр	Код регистра
AX	000
BX	001
CX	010
DX	011