Разработка ядра микроЭВМ на заданной элементной базе с обеспечением максимального быстродействия и надёжности, страница 2

Целью данной КР является разработка ядра микроЭВМ на заданной элементной базе с обеспечением максимального быстродействия и надёжности. Под надёжностью понимается отсутствие в схемах критических временных соотношений, риска сбоя и гонок сигналов.

2.  Исходные данные

Состав, элементная база и разрядность операционного блока:

Процессорный модуль:        К1804ВС1

Схемы обслуживания:  К1804ВР1, К1804ВР2

Разрядность:                  16 бит

Особенности:                в состав ОБ входит параллельный умножитель.

Необходимо обеспечить аппаратное умножение двойной и одинарной точности.

Состав, элементная база и разрядность микропрограммного устройства управления:

Секвенсор:                     К1804ВУ4

Разрядность:                  4Кслова

Особенности:                Микропрограммная память со средствами контроля паритета

Состав, элементная база и разрядность основной памяти:

EPROM:128 Kb

SRAM:128 Kb

Разработать принципиальную схему микропрограммного устройства управления и блока синхронизации, в соответствии с принятыми ГОСТ-ами.

3.   Доопределение исходных данных [5]

3.1 Форматы машинных команд

Команда состоит из одного или двух 16-тиразрядных слов и должна размещаться в основной памяти с соблюдением целочисленных границ слов.

В 16-ти разрядной команде в поле команды, занимающей крайний левый байт, находится код операции. За этим полем следует два 4-хразрядных поля, определяющих адреса используемых в команде РЗУ. Формат 16-тиразрядной команды приведен на рис. 1.

      Для ЭВМ с микропрограммным управлением простой формат команды является наиболее эффективным.

3.2.  Типы адресации

Команда типа регистр-регистр

              КОП – код операции;

R1 – регистр источник данных;

R2 – регистр источник/приемник данных.

Команда типа регистр-память

КОП – код операции;

R1 – регистр источник/приёмник данных;

X2 – адрес приёмника/источника данных.

Команда типа память-память

КОП – код операции;

Х1 – адрес источника данных;

X2 – адрес приёмника данных.

Регистр - индексируемая память

КОП – код операции;

R1 – регистр источник данных;

Х2 – адрес приёмника данных;

d -  смещение.

Регистр – память – непосредственные данные

КОП – код операции;

R1 – регистр источник/приемник;

Х2 – регистр содержащий адрес ячейки памяти;

I - непосредственные данные.

            Восьмиразрядный код операции позволяет представить 256 основных команд. В зависимости от кода операций любой регистр может служит либо аккумулятором, либо индексным регистром. Поле R1 указывает на регистр источник, поле R2 указывает на регистр источник/приемник.

3.3       Типы и форматы данных

            Все данные имеют формат16 бит и хранятся в памяти в виде 16 разрядных слов, при считывании из памяти и записи в память действия производятся над 16-ти разрядным словом.

Диапазоны чисел:

·  беззнаковое целое (16 бит)       0..65535 (unsigned int)

·  целое со знаком (16 бит)         -32768..32767 (int)

4.   Обобщения по проектированию ядра микроЭВМ

Для разработки детализированной структуры ядра микроЭВМ необходимо понимание взаимодействия элементов системы м/у собой, поэтому необходимо ввести подуровни схемного описания (от высшего к низшему).

В начале рассматривается  взаимодействие основных элементов системы, далее элементы системы будут рассматриваться как отдельные подсистемы и т.д. до тех пор пока не будет чёткого представления «что и как» делать. Затем, как по рекурсии, необходимо подниматься вверх в структурном описании систем и подсистем.

Первый этап. Рассмотрение обобщенной структуры взаимодействия элементов ядра микроЭВМ.

Пояснения к рис.8:

1-  Команда(Kom)

2-  Код ветвления (статус)

3-  Вх/Вых. данных в/из ОБ

4-  Сгенерированный адрес ОБ для ОП

5-  Адрес ячейки для чтения/записи данных

6-  Данные для чтения/записи по поступившему адресу

7-  Микрокод управления БС

8-  Управляющие микрокоманды поступающие в ОБ( управление операционными ресурсами системы)

9-  Линия синхронизации.