Информатика и выч. техника \ Организация ЭВМ

Разработка структурной схемы гипотетической ЭВМ и кеш-блока

Страницы работы

17 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Курсовая работа

по дисциплине «Организация ЭВМ»

Выполнил: Меркулов А.

Факультет: АВТФ

Группа: АМ-509

Преподаватель: Гребенников В.Ф.

Новосибирск 2008

Оглавление

Введение. 3

Структура проекта. 3

Исходные данные к проекту. 3

Индивидуальные данные. 3

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ.. 4

Центральный процессор (ЦП). 4

Операционный блок (ОБ) 5

Устройство управления (УУ) 5

Память. 6

Буфер TLB.. 8

Система прерываний. 8

Контроллер прямого доступа к памяти (КПДП) 9

Блок синхронизации. 9

Таймер. 9

Клавиатура. 10

Мышь. 10

Монитор. 11

НГМД и «Винчестер». 11

Разработка принципиальной схемы КЭШа команд и данных. 12

Выводы. 14

Список литературы.. 15

Приложение 1. Структурная схема ЦП. 16

Приложение 2. Принципиальная схема КЭШа. 17

Введение

Целью курсового проектирования является углубление и закрепление теоретических знаний студентов, приобретение навыков разработки узлов ЭВМ на структурном, функциональном и алгоритмическом уровнях.

Курсовой проект посвящен разработке структурной схемы гипотетической ЭВМ, принципиальной схемы и алгоритма(ов) работы конкретного блока, входящего в состав этой ЭВМ.

Структура проекта

Курсовой проект состоит из двух частей.

Первая часть посвящена разработке структурной схемы гипотетической ЭВМ, описанию ее функционирования. В состав ЭВМ входят как общие для всех вариантов блоки, так и определяемые индивидуальным заданием.

Вторая часть проекта посвящена разработке принципиальной схемы и алгоритмов работы конкретного блока, входящего в состав ЭВМ, и их детальному описанию.

Исходные данные к проекту

Типовое задание на выполнение курсового проекта включает в себя общие для всех вариантов и индивидуальные для каждого варианта исходные данные. Общие исходные данные определяют минимальный состав проектируемой ЭВМ и ее основные параметры.

В состав ЭВМ входят следующие блоки:

1. центральное обрабатывающее устройство (ЦОУ);

2. микропрограммное устройство управления (УУ);

3. оперативная память (ОП);

4. блок синхронизации (БС);

5. система прерывания программ (СПП);

6. таймер;

7. система ввода-вывода (СВВ);

8. монитор, клавиатура, мышь;

9. НГМД;

10. «Винчестер».

Основные параметры ЭВМ:

адресность ЭВМ - двухадресная;

длина команды - переменная.

Разрядность ЭВМ и минимальный объем оперативной памяти были выбраны следующими:

разрядность - 32;

емкость ОП - 1 Гбайт.

Индивидуальные данные

1. Трехшинная структура ЭВМ

2. Радиальная макро система прерываний

3. Кэш команд и данных, буфер TLB

4. Страничная оперативная память

5. Ввод /вывод ПДП

Разрабатываемый блок: Кеш.

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Согласно заданию, разрабатываемая гипотетическая структура ЭВМ должна иметь три шины:

АВ – адресная шина

DB – шина данных

CB – шина управления

Так как разрабатываемая ЭВМ является 32-х разрядной, то шины АВ и DB так же являются 32-х разрядными. Шина СВ служит для управления работой устройств ЭВМ (содержит сигналы вывода-ввода информации RD/WR, синхросигнал, сигнал сброса RST, и т.д.).

Оперативная память служит для хранения программы (набора команд, которые выполняет ЦП). Взаимодействие ЦП и оперативной памяти осуществляется при помощи шин адреса и данных. Периферийные устройства, такие как: клавиатура, монитор, НГМД, подключаются через соответствующие контролеры к шинам ЭВМ.

На основании вышесказанного, можно составить предварительную структурную схему ЭВМ (рисунок 1).

Рис. 1. Структурная схема ЭВМ.

Далее будут более подробно рассмотрены все устройства, входящие в состав ЭВМ.

Центральный процессор (ЦП).

Центральный процессор производит выполнение программ, хранящихся в ЗУ, а так же координирует работу устройств ЭВМ. В центральном процессоре можно выделить два основных блока: операционный и устройство управления. Центральный процессор подключается к шине данных через кэш команд и данных. Состав и структура этих блоков рассмотрена ниже. Общая структурная схема центрального процессора приведена в приложении 1.

Операционный блок (ОБ)

Основной частью операционного блока является АЛУ. АЛУ выполняет логические, арифметические и сдвиговые операции над поступающими на вход данными. Операция, выполняемая над входными данными, определяется микрокомандой, поступающей из УУ. АЛУ подключается к шине данных не напрямую, а через буферы (интерфейсные регистры). Так как разрабатываемая ЭВМ содержит кэш команд и данных, то входным регистр ОП подключен к дополнительной шине CPUB, которая седина через кэш с шиной данных (BD). Результат, сформированный АЛУ может поступать либо на DB, либо на шину адреса (через выходной регистр, буфер TLB и схему преобразования виртуального адреса в физический). В качестве АЛУ была выбрана микросхема Аm29332.