Процессор для ограниченного набора команд

СОДЕРЖАНИЕ Исходные данные Техническое задание 1. Алгоритм работы процессора 1.1 Выбор и обоснование алгоритма 1.2 Техническое описание алгоритма 2. Структурная электрическая схема центральной части ЭВМ 2.1 Выбор и обоснования структурной электрической схемы центральной части ЭВМ 2.2 Техническое описание структурной электрической схемы центральной части ЭВМ 3. Функциональная электрическая схема процессора 3.1 Выбор и обоснование функциональной электрической схемы процессора 3.2 Техническое описание функциональной электрической схемы - операционная часть 3.3 Техническое описание функциональной электрической схемы - управляющая часть 4. Принципиальная электрическая схема РОН и ИАЛУ 4.1 Выбор и обоснование элементной базы 4.2 Используемые цифровые микросхемы и их параметры 4.3 Техническое описание принципиальной электрической схемы РОН 4.4 Техническое описание принципиальной электрической схемы ИАЛУ 5. Расчетная часть 5.1 Проверочный нагрузочный расчет для блока 1.1 Проверочный нагрузочный расчет для РОН 1.2 Проверочный нагрузочный расчет для ИАЛУ 5.2 Расчет потребляемой мощности блока 2.1 Расчет потребляемой мощности РОН 2.2 Расчет потребляемой мощности ИАЛУ 5.3 Расчет надежности для блока 3.1 Расчет надежности для РОН 3.2 Расчет надежности для ИАЛУ Заключение Литература36 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Операции - сложение - вычитание - умножение - И - ИЛИ - сложение по модулю два - запись - загрузка - УП по флагу - БПВ - ОСТАНОВ. Режимы адресации - прямая - Регистровая - относительная с базированием и индексированием - стековая. 1.1 Адресность команд 1.1 Форма представления числа фиксирования точка Разрядность чисел 32 Объем ОЗУ 16 Мбайта Количество РОН 8 Ширина выборки из ОЗУ 2 байта Тип АЛУ многофункциональное Критерий проектирования максимальное быстродействие Устройство управления УУ и УА АЛУ с программируемой логикой с регулярной адресацией ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 1. Основание для проведения работ Выполнение курсового проекта по ТиП ЭВМ в соответствии с учебным планом. 2. Наименование разрабатываемого изделия Процессор для ограниченного набора команд. 3. Заказчик и исполнитель 3.1 Заказчик Кафедра ВТ МГИРЭА ТУ 3.2 Исполнитель Студенты гр. ВСС-2-93 Терехов Дмитрий Александрович Терехова Ольга Николаевна 4. Технические требования 4.1 Форматы команд Для выполнения заданных в курсовом проекте операций используются следующие форматы команд КОПR1RbRxД31 Формат RX совмещение регистрового и относительного с базированием и индексированием режимов адресации 1.2 КОПR1Adr31 Формат RS использование прямого и регистрового режимов адресации 1.3 КОП1.4 Adr28 S прямой режим адресации КОП4 Безадресная команда использование только кода операции, необходима для операции ОСТАНОВ 1разряд КОП указывает выполняется операция в АЛУ или вне его. 1 разряд0 действия выполняются в АЛУ. 1 разряд1 действия выполняются вне АЛУ. 2 разряд КОП указывает на режимы адресации.

Если операция выполняется в АЛУ 2 разряд0 использование RX при сложении, вычитании и умножении. 2 разряд1 использование RS при логических операциях.

Если операции выполняются вне АЛУ 2 разряд0 формат RS при записи и загрузке. 2 разряд1 формат S при переходах. 3 и 4 разряды указывают на конкретный тип операции. 4.2 Система счисления Используются числа с фиксированной точкой в дополнительной коде 1.5 ЗН1.6 ПОЛЕ ЧИСЛА 0 1 31 При выполнении арифметических операций используется модифицированный дополнительный код. При выполнении логических операций используются числа без знака ПОЛЕ ЧИСЛА4.3 Система команд и правила их выполнения 1.7 ОперацияФорматКОП1.8 Описание1.9 СложениеRX0R1 R1 ОЗУAисп Аисп RbRxDВычитаниеRX00001R1 R1 щ ОЗУAисп Аисп RbRxDУмножениеRX00010R1 R1 ОЗУAисп Аисп RbRxDИRS00100R1 R1 Щ ОЗУ Adr ИЛИRS00101R1 R1 Ъ ОЗУ AdrЕRS00110R1 R1 Е ОЗУ AdrЗаписьRS01000ОЗУ Adr R1 ЗагрузкаRS01001R1 ОЗУ AdrБПВS01100СТЕК СК СК адрес перехода УП по флагуS01101СК адрес переходаОСТАНОВ10000Останов системы 4.4 Тип АЛУ многофункциональное. 4.5 Ширина выборки из ОЗУ 2 байта. 4.6 Емкость ОЗУ 16 Мбайта 4.7 Используются 2 управляющих автомата для АЛУ и для общего управления с программируемой логикой и с регулярной адресацией. 4.8 Критерий проектирования максимальное быстродействие. 4.9 Требования к элементной базе максимальная функциональная полнота. Использование технологии ТТЛШ. 5. Требования к надежностным характеристикам t наработки на отказ 1500ч. 1. АЛГОРИТМ РАБОТЫ ПРОЦЕССОРА 1.1

Выбор и обоснование алгоритма

Выбор и обоснование алгоритма. Для удобства проектирования вычислительного устройства необходимо разр... За счет такого фактора значительно повышается быстродействие работы пр...

Техническое описание алгоритма

При начале функционирования процессора производится установка в нулево... После формирования исполнительного адреса, данные для выполнения опера... После этого результат выдается на шину и затем заносится в соответству... Далее дешифрация 3 и 4 бита кода операции. После дешифрации выполняютс... При наличии этого флажка в СТК заносится адрес перехода вершина В34, в...

Структурная электрическая схема центральной части ЭВМ

RGK - регистр команд предназначен для хранения выполняемой команды. Сумматор складывает содержимое регистров и прибавляет к ним смещение п... Особенностями разработки процессора будут использованы регистры общего... . RON - регистры общего назначения. Предназначены для хранения данных, м...

Функциональная электрическая схема процессора

Для вычисления продвинутого адреса служит CTK, а для работы со стеком ... Выбор и обоснование функциональной электрической схемы Функциональная ... Функциональная схема строится на основе структурной электрической схем... 3.2 . Функциональная электрическая схема процессора.

Техническое описание функциональной электрической схемы - операционная часть

При поступлении данных на ШД RGbuf записывает и накапливает 32 разряда... MUX4 пропускает данные на SMIALU с RG1IALU, с CTadr и из поля RGK1431. MUX5 пропускает данные с RG2IALU и из поля RGK1431. При отсутствии переноса, пропускается нуль, единица пропускается при к... RGres и RG1ALU являются сдвиговыми регистрами, необходимо при выполнен...

Техническое описание функциональной электрической схемы - управляющая часть

. Техническое описание функциональной электрической схемы - управляющая ... Элемент по модулю 2 позволяет инвертировать значение входного сигнала,... В зависимости от значения входного сигнала счетчик либо прибавляет еди... Оба устройства управления выполнены по схеме с регулярной адресацией.

Принципиальная электрическая схема РОН и ИАЛУ

Принципиальная электрическая схема РОН и ИАЛУ 4.1

Выбор и обоснование элементной базы

Выбор элементной базы производится исходя из задания на разработку, то... 4.2 . Недостатком ЭСЛ является их повышенная потребляемая мощность. Отметим ... К достоинствам ТТЛ микросхем можно отнести высокий уровень схемно-техн... Использование диодов Шотки позволило уменьшить потребляемую мощность и...

Используемые цифровые микросхемы и их параметры

В состав сумматора входит схема ускоренного переноса. не более 24 нс t0.1зд.р. Таблица состояний ВходыВыход SI1I2Y1xxxZ000x0001х101x0001x11 - питание... не более 31 нс 4.2.6 1533ИЕ7 - четырехразрядный реверсивный счетчик с ... не более 18 нс t0.1зд.р.

Техническое описание принципиальной электрической схемы РОН

Микросхема DD1 представляет собой дешифратор КР531ИД7 с помощью которо... Эти микросхемы являются логическими элементами И на три входа по три в... Вывод информации на шины ШД0 и ШД1 осуществляется с помощью мультиплек... Общий провод для микросхем DD2-DD4, DD25, DD78 является7, 8 вывод микр... Для исключения высокочастотных помех развязывающие емкости взяты номин...

Техническое описание принципиальной электрической схемы ИАЛУ

Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей между... Второй триггер используется для вылавливания переполнения счетчика. Общий провод для микросхемы DD44 является7, 8 вывод микросхем DD7-DD43... Первоначально все регистры устанавливаются в нулевое состояние, затем ... Для данной схемы используются подключение трех резисторов МЛТ -1к 10.

Расчетная часть

Расчетная часть 5.1

Проверочный нагрузочный расчет для блока

Проверочный нагрузочный расчет для блока 5.1.1.

Проверочный нагрузочный расчет для РОН

Проверочный нагрузочный расчет для РОН Допустимый выходной токИС нагрузкиРеальный ток нагрузкиI0вх, мАI1вх, мА1533ИР34 I0вых, мА 4 I1вых, мА0,4К531КП7П-210,05 10,05Суммарный ток нагрузки-20,1КР531ИД7 I0вых, мА 20 I1вых, мА1КР1531ЛН1-0,610,021531ЛН1 I0вых, мА 20 I1вых, мА1КР1531ЛИ3-0,610,021531ЛИ3 I0вых, мА 20 I1вых, мА11533ИР34-0,210,02 5.2.2

Проверочный нагрузочный расчет для ИАЛУ

Проверочный нагрузочный расчет для ИАЛУ. Допустимый выходной токИС нагрузкиРеальный ток нагрузкиI0вх, мАI1вх, м...

Расчет потребляемой мощности блока

Расчет потребляемой мощности блока 5.3.1

Расчет потребляемой мощности РОН

Расчет потребляемой мощности РОН РпотS Рпот i 64 К531КП7 350 мВт2240032 1533ИР34150 мВт48001 КР531ИД7370 мВт3703 КР1531 ЛИ313 мВт392 КР1531 ЛН17,5 мВт15Рпот27624 мВт 27,624 Вт 5.3.2

Расчет потребляемой мощности ИАЛУ

Расчет потребляемой мощности ИАЛУ РпотS Рпот i 6 533ИМК6170 мВт10206 1533ИР34150 мВт9006 1533ИЕ7120 мВт72024 КР531 КП2350 мВт84006 КР531 КП11400 мВт240012 КР531ИД14450 мВт54001 К531ТМ2П200 мВт250Рпот19090 мВт 19,09 Вт 5.4

Расчет надежности для блока

Расчет надежности для блока 5.4.1

Расчет надежности для РОН

Расчет надежности для РОН Р е-lt l Slini, час-1 Т 1lобщ, час t 1500 час lис 0,110-6 час-1 nис 102 lконд 0,0210-6 час-1 nконд 20 lпайки 0,000110-6 час-1 nпайки 1712 lразъем 2,510-6 час-1 nразъем 77 lобщ 203,271210-6 час-1 Т 4919,53 час Р 0,74 5.4.1 Расчет надежности для ИАЛУ Р е-lt l Slini, час-1 Т 1lобщ, час t 1500 час lис 0,110-6 час-1 nис 61 lконд 0,0210-6 час-1 nконд 12 lпайки 0,000110-6 час-1 nпайки 1109 lразъем 2,510-6 час-1 nразъем 135 lрезист 0,0510-6 час-1 nрезист 3 lобщ 344,110-6 час-1 Т 2906,14 час Р 0,6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном курсовом проекте был разработан процессор для ограниченного набора команд.

Исходя из критерия проектирования, то есть максимального быстродействия блоки процессора построены на основе ТТЛШ технологии, на перспективных быстродействующих сериях, эти серии имеют довольно большой функциональный набор элементов.

Были разработаны и описаны следующие электрические схемы 1. Структурная - которая служит для общего ознакомления с проектируемым узлом, определяет назначение и взаимосвязи центральной части ЭВМ. 2. Функциональная - определяет основной состав и функциональные части, участвующие в процессе, иллюстрируемой схемы, и связи между этими частями. Представленная схема дала понятие о составе функционального набора элементов. 3. Принципиальная - указывает все необходимые элементы для построения блоков РОН и ИАЛУ, связи между элементами и элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи. В расчетной части курсового проекта был произведен нагрузочный расчет для блоков, который показал, что все ИС ТТЛШ совместимы друг с другом, то есть подтверждена правильность выбора серии на проектируемый узел. Так же были произведены расчеты потребляемой мощности и надежности блоков.

Еще раз отметим, что разработанный процессор полностью удовлетворяет техническому заданию на курсовой проект.

ЛИТЕРАТУРА 1. Пухальский Г.И Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах Справочник. -М. Радио и связь, 1990 304 с. ил. 2. Цифровые интегральные микросхемы Справочник П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко и др М. Радио и связь, 1994 240 с. ил. 3. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике Справочник Р.В. Данилов, С.А. Ельцова, Ю.П. Иванов и др. Под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина М. Радио и связь, 1986 387с. ил. 4. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы Учеб. пособие для вузов 3-е изд перераб. и доп М. Энергоиздат, 1991 592 с. ил. 5. Преснухин Л.Н Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем.

Учеб. для втузов по спец. ЭВМ и Конструирование и производство ЭВА. -М. Высш.шк 1986. 512с. ил. 6. Цифровые интегральные микросхемы Справочник М.И.Богданович, И.Н. Грель, В.А.Прохоренко, В.В. Шалимо - Минск Беларусь, 1991. 7. Савельев А.Я. Арифметические и логические основы цифровых автоматов Учебник М. Высш. школа, 1980 255с ил. 8. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем Учеб. пособие для вузов по спец. Вычислительные машины, комплексы, системы и сети М. Высш. шк 1989 216с. ил. П Р И Л О Ж Е Н И Е.