Разработка прототипа ядра МикроЭВМ (Функциональный состав и емкость основной памяти: SRAM – 2M, FLASH-FILE – 512K, разрядность памяти – 32 бита)

Министерство общего и профессионального образования РФ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ВТ

Курсовой проект по дисциплине «Схемотехника»

“Разработка прототипа ядра МикроЭВМ”

Факультет:                АВТ
Группа:                      АМ – 210
Студент:                    Волков А.С.

Преподаватель:         Соболев В. И.

Новосибирск 2005г

                                                           Содержание                                                                Стр.    

1. Задание и цели курсового проекта. 3

1.1 Цели работы: 3

1.2 Цель разработки: 3

1.3 Общие исходные данные. 3

1.4 Индивидуальные исходные данные. 3

2. Машинные команды. 4

2.1 Форматы машинных команд. 4

2.1.1 Команда типа регистр-регистр. 4

2.1.2 Команда типа регистр-память. 4

2.1.3 Команда типа память-регистр. 4

2.1.4 Команда типа «ветвление». 5

3.Форматы данных. 5

4. Компоновка структуры ОБ. 5

4.1 Формат статусного регистра. 7

4.2. Расчет длительности цикла операционного блока. 7

5. Разработка микропрограммного устройства управления. 8

5.1 Расчет времени цикла микропрограммного устройства управления. 9

6. Разработка основной памяти микроЭВМ... 9

7. Формат микрокоманд. 11

8. Разработка схемы синхронизации и схемы начальной установки. 12

9.  Блок схемы алгоритмов выполнения машинных команд. 15

10. Выводы: 16

11. Список используемой литературы и документации. 17

1. Задание и цели курсового проекта.

1.1 Цели работы:

·  Освоение элементов методологии проектирования аппаратных средств                                

      вычислительной техники;

·  Приобретение практического опыта разработки функциональных устройств и узлов,                                                 

      выполнение схемотехнических расчетов и оформление схемной документации;

·  Закрепление и углубление знаний о современной элементной базе.

1.2 Цель разработки:

Разработка прототипа ядра микроЭВМ со следующими характеристиками:

·  Высокое быстродействие (производительность);

·  Простота и надежность схемных решений.

·  Минимальные схемные затраты

1.3 Общие исходные данные.

Прототип ядра микроЭВМ должен соответствовать следующим требованиям к его характеристикам и параметрам:

·  Система команд гипотетическая. Формат команд: одно-, двухадресные и безадресные. Допускается детализация структуры ядра только для одно- и двухадресного форматов команд;

·  Количество программно - доступных регистров общего назначения не менее 8;

·  Формат представления данных в процессоре – с фиксированной точкой целочисленный в дополнительном коде и с разрядностью слова, определяемой индивидуальными исходными данными;

·  Минимальный доступный элемент данных памяти, непосредственно адресуемый процессором, - слово;

·  Разрядность адреса памяти равна разрядности данных;

·  Структура магистрали – трехшинная;

·  Процессор должен быть оснащен схемными средствами поддержки начальной установки;

1.4 Индивидуальные исходные данные.

·  Состав, элементная база и разрядность операционного блока:

·  AM29332 (с использованием внешнего по отношению к МПС регистрового файла AM29334 в качестве РОН). Данные - 32-х разрядные.

·  Требования к микропрограммному устройству управления:

·  Секвенсор - AM29331, число слов МПП – 8К

·  Функциональный состав и емкость основной памяти:

·  SRAM – 2M, FLASH - FILE – 512K. разрядность памяти – 32 бита

2. Машинные команды.

Команда состоит из одного или двух 32 – разрядных слов и должна размещаться в основной памяти. В поле команды, занимающем крайний левый байт, размещается код операции (КОП). За этим полем следует два 6-ти разрядных поля, определяющих адреса используемых в команде РОН, далее расположено 11-разрядное поле для задания правой границы обрабатываемого поля и ширины операнда (P0-P5,  W0-W4).

2.1 Форматы машинных команд.

2.1.1   Команда типа регистр-регистр.

 

|0                  7|8               13|14              19|20           25                 30

На микропрограммном уровне АЛУ способно выполнять операции типа регистр-регистр, поэтому данная операция является основной. Оба операнда находятся во внутренних регистрах МПС, адреса которых определены двумя 6- разрядными полями микрокоманды RG1 и RG2. Поле КОП задает код операции, которая будет выполняться АЛУ над операндами. Приемником результата является RG2. Команда является 32-битной, последние два бита не используется и оставлен как запас.