Разработка процессора специализированной ЭВМ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

2. РАЗРАБОТКА ОБЪЕДИНЕННОЙ МИКРОПРОГРАММЫ РАБОТЫ АЛУ

2.1 Алгоритм сложения

2.2 Алгоритм вычитания

2.3 Алгоритм ускоренного умножения

2.4 Алгоритм деления с восстановлением остатка

2.5 Микропрограмма поразрядной логической операции И-НЕ 14

2.6 Алгоритм возведения в куб

2.7 Кодирование операций АЛУ

2.8 Объединенный алгоритм функционирования процессора

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО НАБОРА МИКРООПЕРАЦИЙ

4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОПЕРАЦИОННОГО АВТОМАТА С ОБЩИМИ МИКРООПЕРАЦИЯМИ

5. РАЗРАБОТКА ОБЪЕДИНЕННОГО ЗАКОДИРОВАННОГО АЛГОРИТМА МИКРОПРОГРАММЫ ПРОЦЕССОРА

6. ПРОГРАММА РАБОТЫ МИКРОПРОГРАММНОГО АВТОМАТА

7. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

арифметическое микропрограмма алгоритм операционный

Целью курсового проектирования является закрепление знаний по курсу: «Организация ЭВМ и систем», полученных в результате изучения лекционного курса и выполнения лабораторного практикума.

Объектом курсового проектирования является процессор специализированной ЭВМ.

В процессоре выделяют устройство, в котором выполняются все основные (арифметические и логические) операции. Это устройство называют арифметико-логическим устройством (АЛУ). Если все основные операции выполняются за один такт (это имеет место в большинстве современных микропроцессоров), АЛУ является частью операционного автомата процессора; если же некоторые или все основные операции выполняются алгоритмически за много тактов, АЛУ имеет собственное устройство управления.

Разработка процессора специализированной ЭВМ в рамках данного курсового проекта включает в себя следующие этапы:

Разработка алгоритма решения функциональной задачи

Определение минимального набора операций АЛУ

Разработка алгоритмов микропрограмм выполнения минимально необходимого набора операций АЛУ

Разработка объединенной микропрограммы работы АЛУ

Разработка структурной схемы операционного автомата АЛУ

Выбор системы команд специализированной ЭВМ

Разработка управляющего автомата АЛУ

Оценка времени реализации алгоритма

1. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Операции:

Сложение

Вычитание

Ускоренное умножение

Деление с восстановлением остатка

Возведение в куб

Поразрядные логические:

И-НЕ

Вид кода операндов:

Обратный

Тип второго формируемого по результатам вычислений признака

Нечетный результат

Способ построения операционного автомата

С обобщенными микрооперациями

Структура микрокоманды для операционных и условных микрокоманд

Различная

Способ кодирования операционной части микрокоманды

Горизонтальный

Способ адресации микрокоманд

Принудительная

2. РАЗРАБОТКА ОБЪЕДИНЕННОЙ МИКРОПРОГРАММЫ РАБОТЫ АЛУ

2.1 Алгоритм сложения

При реализации алгоритма сложения используется обратный код (как это и предусмотрено индивидуальным заданием). Алгоритм микропрограммы приведен на рисунке 2.1.

Считается, что перед началом операции значение первого слагаемого присвоено слову RG[0:15], значение второго слагаемого слову RG1[0:15]. Одноразрядным словам признака нечетного результата (НР) перед началом операции присвоено нулевое значение.

Результат операции присваивается слову RG[0:15].

Рисунок 2.1 - Блоксхема алгоритма сложения

Для проектирования структуры операционного устройства необходимо определить тип каждого из использованных в микропрограмме слов. Выделяют четыре типа слов. Если значения присваиваются слову вне микропрограммы, а используются внутри нее, слово считается входным и обозначается символом I. Если значения слову присваиваются и используются только внутри микропрограммы, его считают внутренним и обозначают символом L. Если значения присваиваются слову только внутри микропрограммы и существуют лишь в пределах только одного такта, его считают вспомогательным и обозначают символом А. Если же значения слову присваиваются в микропрограмме, а используются вне ее, слово считается выходным и обозначается символом О. Некоторые слова можно отнести сразу к нескольким типам, поэтому они обозначаются сразу несколькими символами. Например, ILO означает, что значения слову могут присваиваться и использоваться до входа в микропрограмму, в микропрограмме и при выходе из нее.

Описание слов, использованных в микропрограмме сложения, приведено в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Описание слов, использованных в микропрограмме сложения

Тип	Слово	Пояснение
ILO	RG[0:15]	Слагаемое, сумма
IL	RG1[0:15]	Слагаемое
L	RG2[0:15]	Слагаемое
ILO	ПП	Признак переполнения
ILO	НР	Признак нечетного результата

2.2 Алгоритм вычитания

В большинстве компьютеров операция вычитания не используется. Вместо нее производится сложение обратных или дополнительных кодов уменьшаемого и вычитаемого.

Микропрограмма вычитания представлена на рисунке 2.2. Описание слов микропрограммы приведено в таблице 2.2.

Как и при сложении, значения слагаемых до начала операции присваиваются слову RG[0:15] и слову RG1[0:15]. Последнее в этой операции играет роль вычитаемого.

Рисунок 2.2 - Блоксхема алгоритма вычитания

Таблица 2.2

Описание слов, использованных в микропрограмме вычитания

Тип	Слово	Пояснение
ILO	RG[0:15]	Уменьшаемое, разность
IL	RG1[0:15]	Вычитаемое
L	RG2[0:15]	Уменьшаемое
ILO	ПП	Признак переполнения
ILO	HP	Признак нечетности результата

2.3 Алгоритм ускоренного умножения

В отличие от обычного умножения в каждом цикле анализируется несколько младших бит множителя. Для умножения используется алгоритм вычисления произведения, начиная с младших разрядов множителя.

В каждом цикле определяется частичное произведение (ЧП) множимого А на t разрядов множителя В и сдвига сразу на t разрядов (t = 1, 2, 3, 4).

Рассмотрим случай при t = 2 и четном количестве значащих разрядов множителя В. На рисунке 2.3 изображен множитель В.

зн		р1	р2
0	1	n-2	n-1	n

Рисунок 2.3 - Вид множителя В

В каждом цикле анализируется 2 младших разряда р1 и р2, и определяется ЧП|A| сразу на 2 разряда.

Таблица 2.3

Зависимость ЧП от р1 и р2

р1р2	ЧП	Сдвиг В и С вправо
00	0	2
01	|A|	2
10	2|A|	2
11	3|A|	2

Чтобы не вводить дополнительное оборудование при умножении на 3, комбинацию 11 представляют как 10, где = -1. В этом случае в данном цикле нужно вычесть множимое, а следующую пару разрядов увеличить на 1 (3 = 4 - 1). В результате уменьшается время умножения.

В С (сумма ЧП) вводится два дополнительных разряда после запятой, так как после прибавления удвоенного |A| результат может оказаться больше 2n.

В каждом цикле к С прибавляется ЧП сразу на 2 разряда множимого |B|. Затем В и С сдвигаются вправо на два разряда.

Если р1р2 = 00, то к С ничего не прибавляется.

Если р1р2 = 01, то к С прибавляется |A|.

Если р1р2 = 10, то к С прибавляется 2|A|.

Если р1р2 = 11 = 10, где = -1, то из С вычитается |A|, а к [n-2] разряду В прибавляется 1. Но прибавление 1 возможно при наличии в В цепей переноса, как в счетчике. Более экономичным является не прибавление 1, а запоминание того, что нужно было прибавить с помощью двоичной переменной, например d. Для этого d присваивают единичное значение, когда в каждом цикле пара р1р2 расшифровывается в соответствии с ранее сформированным значением d и формируется новое значение d. Наглядно это продемонстрировано в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Зависимость ЧП и d от р1р2 и старого значения d

Старое значение d	р1р2	ЧП	Новое значение d	Комментарий
0 0 0	00 01 10	0 |A| 2|A|	0 0 0
0	11	-|A|	1	Т.е. следующую пару надо увеличить на 1
1 1 1 1	00 01 10 11	|A| 2|A| -|A| 0	0 0 1 1

Значение d всегда совпадает со знаком суммы ЧП, так как ЧП всегда больше суммы ЧП из-за двух сдвигов в конце такта вправо.

При построении алгоритма требуется много условных вершин для реализации таблицы, приведенной выше, поэтому целесообразно ввести следующие обозначения:

f1 = 1, если ЧП = |A|;

f2 = 1, если ЧП = 2|A|;

f3 = 1, если ЧП = -|A|;

d = C[0];

p1 = B[15], p2 = B[16].

Из таблицы выведем f1, f2, f3:



Рисунок 2.4 - Алгоритм ускоренного умножения



2.4 Алгоритм деления с восстановлением остатка

Алгоритм деления с восстановлением остатка имитирует деление уголком. Деление ведется в прямом коде, поэтому входные слова необходимо привести к операционному виду.

Считается, что перед началом операции деления значение делимого присвоено слову RG[0:15], а делителя - слову RG1[0:15]. Одноразрядному слову НР перед началом операции присваиваются нулевые значения.

Результат операции присваивается слову RG[0:15].

Микропрограмма операции деления с восстановлением остатка приведена на рисунках 2.5 - 2.6, описание слов в таблице 2.5.

В процессе деления в RG3 формируются частичные остатки (ЧО). ЧО удваиваются и могут принимать значения из диапазона . Следовательно, для размещения остатка требуется 16 цифровых разрядов и знаковый разряд, то есть слово RG3 должно быть 17-разрядным.

Чтобы получить округленный результат, необходимо выработать 16 цифр частного, для размещения которых слово RG5 должно иметь 16 цифровых разрядов.

При делении нечетность результата фиксируется одноразрядным словом НР.

Рисунок 2.5 - Алгоритм деления с восстановлением остатка (часть 1)

Рисунок 2.5 - Алгоритм деления с восстановлением остатка (часть 2)



Таблица 2.5

Описание слов, использованных в микропрограмме деления с восстановлением остатка

Тип	Слово	Пояснение
ILO	RG[0:15]	Делимое, частное
IL	RG1[0:15]	Делитель
L	RG3[0:16]	Делимое, остаток, частное
L	RG5[0:17]	Частное
L	CT[0:4]	Счетчик циклов
ILO	НР	Признак нечетности результата
ILO	ПП	Признак переполнения

Стоит обратить внимание на то, что в каждом цикле выполняется либо одна, либо две операции суммирования. Можно ускорить деление с использованием метода деления без остатка.

2.5 Микропрограмма поразрядной логической операции И-НЕ

И-НЕ - это сочетание последовательно выполняемых операций конъюнкции и отрицания. Конъюнкция - это сложное логическое выражение, которое считается истинный в том и только том случае, когда оба простых выражения являются истинными, во всех остальных случаях данное сложное выражение ложно. Логическая операция отрицания заключается в инвертировании каждого разряда операнда.

Обозначается: .

Таблица 2.6

Таблица истинности для И-НЕ

А	В	С=
0 0 1 1	0 1 0 1	1 0 0 0

Считается, что перед началом операции значение первого операнда присвоено слову RG[0:15], а второго - слову RG[0:15]. Одноразрядному слову НР перед началом операции присвоено нулевое значение.

Результат операции присваивается слову RG[0:15].

Микропрограмма поразрядной логической операции И-НЕ приведена на рисунке 2.7, описание слов - в таблице 2.7.

Рисунок 2.7 - Блоксхема поразрядной логической операции И-НЕ

Таблица 2.7

Описание слов, использованных в микропрограмме поразрядной логической операции И-НЕ

Тип	Слово	Пояснение
IL	RG[0:15]	Операнд, конъюнкция
IL	RG1[0:15]	Операнд
ILO	RG[0:15]	Операнд, отрицание
ILO	НР	Признак нечетного результата

2.6 Алгоритм возведения в куб

Фактически, алгоритм возведения в куб является буквальным повторением алгоритма умножения с той лишь разницей, что операнд A равен операнду В.

Микропрограмма возведения в куб приведена на рисунке 2.8, описание слов - в таблице 2.8. Считается, что перед началом операции значение операнда присвоено полю RG[1:16] слова RG[0:16].

Рисунок 2.8 - Микропрограмма возведения в куб

Таблица 2.8

Описание слов, использованных в алгоритме возведения в куб

Тип	Слово	Пояснение
ILO	RG[0:16]	Множитель, произведение
IL	RG1[0:15]	Множимое
L	CT[0:4]	Счетчик циклов
L	RG2[0:16]	Множитель, произведение
L	RG3[0:16]	Множитель, произведение

2.7 Кодирование операций АЛУ

Таблица 2.9

Объединенный список микроопераций

Операция	g0	g1	g2
Вычитание	0	0	0
Сложение	0	0	1
Возведение в куб	0	1	0
Умножение	0	1	1
Деление	1	-	0
И-НЕ	1	-	1



Для обеспечения целостности микропрограммы работы АЛУ введем микрооперации y34(ПП:=0) и y35(HP:=0), так как перед выполнением всех микропрограмм одноразрядным словам ПП и НР присваиваются нулевые значения

2.8 Объединенный алгоритм функционирования процессора

В объединенной микропрограмме пути развития процесса вычисления, соответствующие различным операциям, задаются набором переменных gi, с помощью которых кодируются наименования операций. Двоичные переменные gi играют роль логических условий, определяющих переходы в объединенной микропрограмме.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО НАБОРА МИКРООПЕРАЦИЙ

Исходным материалом для определения минимального набора операций АЛУ служит блоксхема алгоритма.

В таблице 3.1 приведен объединенный список микроопераций, используемых в объединенном алгоритме функционирования процессора.

Таблица 3.1

Список микроопераций

Обозначение	Микрооперация
y4
y1	RG2:=RG
y2	RG:=RG2+RG1+П
y28	ПП:=1
y3	HP:=1
y19	RG1:=RG[1:16]
y5	RG[1:15]:=
y6	RG3:=RG3[1:16].0
y7	RG3:=RG3[1].
y8	CT:=8
y9	RG4:=RG4+0.00.RG[1:15]
y10	RG4:=RG4+0.0.RG[1:15].0
y11	RG4:=RG4+1.11.
y12	RG3[1:16]:=RG4[16,17].RG3[1:14]
y13	RG4[1:17]:=RG4[0].RG4[0].RG4[1:15]
y14	CT:=CT-1
y15	RG4:=RG4+2-15
y16	RG:=0.RG4[3:17]
y17	RG:=1.
y20	RG3[1:16]:=RG
y29	RG5[0]:=1
y30	RG3[0]:=1
y22	RG3:=RG3+1.1.
y25	RG5[1:16]:=RG5[2:16].
y23	RG3:=RG3+0.0.RG1[1:15]
y31	RG3[0,2:16]:=RG5[0:15]
y32	RG3:=RG3+2-15
y33	RG:=RG3[0,2:16]
y26	RG:=RGRG1
y27	RG:=

В таблице 3.2 приведён список логических условий, используемых в объединённом алгоритме функционирования процессора.

Обозначение	Логическое условие
x1	g0
x2	g1
x3	g2
x4	f1
x5	f2
x6	f3
x7	RG[0]
x8	RG[1]
x9	RG3[0]
x10	RG3[1]
x11	CT = 0
x12	RG1[0]RG3[0]
x13
x14	d
x15
x16	RG5[16]

4. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОПЕРАЦИОННОГО АВТОМАТА С ОБЩИМИ МИКРООПЕРАЦИЯМИ

По таблице 3.1 составляем списки микроопераций, соответствующих каждому регистру.

Регистр RG:

Регистра RG1:

Регистр RG2:

Регистра RG3:

Регистр RG4:

Регистр RG5:

После соединения операционных элементов соответствующими шинами получаем для АЛУ структурную схему операционного автомата с общими микрооперациями.

Операционный автомат с общими микрооперациями имеет структурную схему, изображенную на рисунке ниже. Для вычисления любого двоичного значения в нем используется одна комбинационная схема КС. Равнодоступная по отношению к регистрам S1, S2, … SN. Операнды, участвующие в микрооперации, поступают на вход КС по шинам А1, А2. Для выборки слов на шину А1 используются управляющие сигналы , а для выборки слов на шину А2 - сигналы . Сигнал инициирует передачу сигнал - передачу .

Рисунок 4.1 - Структурная схема операционного автомата с общими микрооперациями (общий случай)

Схема КС настраивается на выполнение преобразования управляющим сигналом , где m = 1, 2, … , М. Вычисленное значение Z может быть занесено в любой регистр S1, S2, … SN. Загрузка результата Z в регистр S1 инициируется управляющим сигналом С1. Регистр Z используется для предотвращения критических гонок в операционном автомате. Если все регистры S1, S2, … SN состоят из двухступенчатых синхронных триггеров, необходимость в регистре Z отпадает.

Комбинационная схема автомата служит для выполнения набора микроопераций и вычисления набора осведомительных сигналов, необходимых для реализации заданного списка алгоритмов. Состав микроопераций и осведомительных сигналов определяет структуру КС.

В структурной схеме (рисунок 4.1) для передачи операндов используются шины А1 и А2, к которым регистры S1, S2, … SN подключены с помощью 2N управляющих шин, инициируемых с помощью 2N управляющих сигналов , . Если для экономии оборудования подключать регистры к шинам А1 и А2 с помощью меньшего числа управляющих шин, получится операционный автомат с частично закрепленными микрооперациями.

Микрооперации выборки слов из шины, преобразования слов в КС и загрузки результатов в регистры называют операторами в отличие от микроопераций используемых в микропрограмме. Таким образом, каждая микрооперация в операционном автомате с общими микрооперациями представляется последовательностью операторов. Логические условия обыкновенно представляются в виде , где - булева функция, аргументами которой являются двоичные переменные слова Z.

Для того, чтобы результат каждой микрооперации можно было пометить в любой из регистров S1, S2, … SN, все эти регистры должны иметь одинаковый формат, равный максимальному формату внутреннего слова, используемого в микропрограммах функции . Каждое внутренне слово, использованное в микропрограммах этих функций, помещается тогда в подрегистр соответствующего формата какого-либо из регистров . Обычно считается, что младший разряд подрегистра совпадает с младшим разрядом соответствующего регистра. При реализации каждой микропрограммы операционным автоматом с общими микрооперациями все внутренние слова микропрограммы закрепляются за определенными регистрами из множества . По этой причине в процессе проектирования операционного автомата с общими микрооперациями можно регистры отождествлять с подрегистрами соответствующего формата, предназначенными для хранения закрепленных за ними внутренних слов микропрограммы.

Процесс синтеза операционного автомата с общими микрооперациями можно разделить на несколько этапов.

Внутренним словам (тип L) ставятся в соответствие регистры с длинами , равными длинам слов.

В данном операционном автомате АЛУ внутренними словами являются RG[0:15], RG1[0:15], RG2[0:15], RG3[0:15], RG4[0:15], RR5[0:15], ПП, НР, поэтому для их хранения необходимо 8 регистров соответствующего формата.

Операнды совмещаются по младшим разрядам с шинами А1 и А2. Количество разрядов в слове , i = 1, 2, определяется максимальным числом разрядов в слове из множества .

В рассматриваемом случае слова А1, А2 должны иметь формат А1[0:17] и А2[0:17].

Для каждом микрооперации из полного списка Y микроопераций, реализуемых операционным автоматом, находятся все операторы, составляющие эту операцию.

Для нахождения операторов построим следующую таблицу? В которой укажем операторы, соответствующие микрооперациям, перечисленным в таблице 3.1, а также добавленными микрооперациями

Таблица 4.1

Операторы, составляющие операции из полного списка микроопераций

№ п/п	Микрооперации	Операторы
y4
y1
y2
y28
y3
y19
y5
y6
y7
y8	CT:= 8
y9
y10
y11
y12
y13
y14	CT := CT - 1
y15
y16
y17
y20
y29
y30
y22
y25
y23
y31
y32
y33				]
y26
y27
y34	ПП := 0
y35	HP := 0
y24	CT:=16

Таблица 4.1 содержит в себе список операторов, необходимых для реализации микроопераций из Y в автомате с общими микрооперациями. В ней перечислим операторы (микрооперации), выполняемые соответствующими подсхемами этого автомата. В таблицу занесем только попарно различные операторы, которым поставим в соответствие управляющие сигналы

Далее каждая операция кодируется набором символов, под воздействием которых она выполняется.



5. РАЗРАБОТКА ОБЪЕДИНЕННОГО ЗАКОДИРОВАННОГО АЛГОРИТМА МИКРОПРОГРАММЫ ПРОЦЕССОРА

Операторы объединённого алгоритма заменяются соответствующими микрокомандами, условные вершины - логическими условиями.

6. ПРОГРАММА РАБОТЫ МИКРОПРОГРАММНОГО АВТОМАТА

Микропрограммные устройства управления можно различать по способу организации управляющей памяти, по методу кодирования операционной зоны (ОЗ) МК и по типу адресации микрокоманд (МК).

Выберем способ логической организации памяти, при котором одно слово микропрограммной памяти (МПП) содержит одну МК.

Выбор метода кодирования ОЗ МК определяется системой команд процессора, структурной организацией ЦВМ, а также требованиями к быстродействию и стоимости.

Так как ОА синтезируется на основе принципа обобществления МО (раздел 4), то необходимы диагональные МК (рисунок 6.1), имеющие четыре поля А, В, ц, С ОЗ МК. Поля А и В определяют адрес регистра, источника операнда данной МО. Поле ц определяет код МО, выполняемой комбинационной схемой ОА. Если А = 0 (или В = 0), то МО, заданная полем ц, является унарной; если А = 0 и В = 0, то МО является нуль-арной. Поле С МК определяет адрес регистра-приемника результата выполнения данной МО.

Рисунок 6.1 - Формат операционной зоны с диагональным кодированием

Совокупность МК в МПП образует массив МК[0:P], в котором отдельные МК выделяются посредством адреса, равного номеру 0, 1, … , Р элемента массива. Способ адресации МК задает правило определения адреса следующей МК по информации, указанной в адресной зоне (АЗ) МК.

Способ адресации - принудительная адресация. Принудительная адресация заключается в том, что следующая МК выбирается по адресу, содержащемуся в поле адреса перехода регистра МК. Этот переход может осуществляться безусловно, т.е. независимо от значения осведомительного сигнала , либо формироваться исходя из текущего значения .

Для выделения операционных и управляющих МК введем одноразрядное поле признака R в старшем разряде МК. Если R = 0, то МК интерпретируется как операционная, если R = 1, то МК интерпретируется как управляющая.

Программа работы микропрограммного автомата приведена в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Программа работы микропрограммного автомата

Логический адрес МК в МПП	Формат микрокоманды
	R	Операционная зона	Адресная зона
BEGIN(0)	1					0	1
1	0			17	4	0	2
2	0			17	5	0	3
3	1						4	42
4	1						5	13
5	1						6	7
6	0					0	7
7	0					0	8
8	0					0	9
9	1					13	11	10
10	0					0	11
11	1					7	41(END)	12
12	0					0	41(END)
13	1						14	15
14	0					0	15
15	1					7	17	16
16	0					0	17
17	1					10	18	19
18	0					0	20
19	0					0	20
20	0					0	21
21	1					4	22	23
22	0					0	27
23	1					5	25	24
24	0					0	27
25	1					6	27	26
26	0					0	27
27	0					0	28
28	0					0	29
29	0					0	30
30	1					11	21	31
31	1					14	33	32
32	0					0	33
33	1					10	35	34
34	0					0	35
35	1					15	36	37
36	0					0	38
37	0					0	38
38	1					3	39	15
39	1					7	41(END)	40
40	0					0	41(END)
END(41)	1					0	0
42	1						43	72
43	0					0	44
44	1					10	45	46
45	0					0	47
46	0					0	47
47	1					8	49	48
48	0					0	49
49	1					12	51	50
50	0					0	51
51	0					0	52
52	0					0	53
53	1					9	67	54
54	0					0	55
55	0					0	56
56	0					0	57
57	0					0	58
58	0					0	59
59	1					9	61	60
60	0					0	61
61	0					0	62
62	1					11	56	63
63	0					0	64
64	1					16	66	65
65	0					0	66
66	1					10	68	67
67	0					0	41(END)
68	0					0	69
69	1					7	41(END)	71
70	0					0	41(END)
71	0					0	41(END)
72	0					0	73
73	0					0	74
74	1					7	41(END)	75
75	0					0	41(END)

Таким образом, форматы операционных и управляющих МК имеют следующий вид (рисунок 6.1 и 6.2 соответственно).

Рисунок 6.1 - Формат операционной МК

Рисунок 6.2 - Формат управляющей МК

7. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

Управляющий или микропрограммный автомат (УА) является частью операционного устройства.

Рисунок 7.1 - Структура операционного устройства

УА с программируемой логикой - микропрограммное устройство управления (МУУ). Микропрограммный принцип управления ЦВМ заключается в том, что каждой МО или группе МО, выполняемых ОА, ставится в соответствие управляющее слово, называемое микрокомандой. Микрокоманды задаются множеством сигналов, инициирующих выполнение МО в ОА, и определяет порядок функционирования операционных устройств ЦВМ в течение одного такта (микроцикла). Алгоритм, записанный в терминах МК, называется микропрограммой, а память ЦВМ, используемая для хранения МК и МП - управляющей или микропрограммной памятью (МПП). В качестве МПП используется, как правило, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), а также программируемые ПЗУ и реже ПЛМ.

МУУ является частным случаем операционного устройства. Структурная схема МУУ для ОА с общими микрооперациями приведена на рисунке ниже.

Рисунок 7.2 - Структурная схема МУУ для ОА с общими микрооперациями

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

В результате проделанной работы был спроектирован специализированный процессор, который состоит из арифметико-логического устройства (ОА) и устройства управления (МУУ).

Данный специализированный процессор реализует операции:

Арифметические:

Сложение

Вычитание

Скоростное умножение

Деление с восстановлением остатка

Возведение в куб

Поразрядные логические:

И-НЕ

Процессор обрабатывает операнды, представленные в формате с запятой, зафиксированной перед старшим значащим разрядом. Вид кода операндов - обратный. Разрядность операндов - 16 бит, старший разряд - знаковый.

В результате выполнения операций формируется признак нечетности результата (НР).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Козин И.В., Хмельницкий С.В. Синтез специализированных процессоров: Учеб.пособие, ЛИАП, Л., 1987, 107 с.

Марковский С.Г., Марковская Н.В., Суетина Т.А. Алгоритмы умножения в ЦВМ: Учеб.пособие, ГУАП., Л., 2010, 40 с.

Размещено на www.allbest.

...