Разработка специализированной микро-ЭВМ с микропрограммным управлением - Курсовая работа

Были разработаны интерфейс взаимодействия МИКРОЭВМ с внешней системой, функциональная схема и была построена временная диаграмма работы МИКРОЭВМ. Первый раздел пояснительной записки описывает системный этап проектирования, на котором было произведено распределение шин интерфейса и их связь с внешней системой, изучены и выбраны алгоритмы арифметических и логических операций.В частности, МПК с микропрограммным управлением содержат функциональные устройства с определенной структурой и системами микроинструкций, а разводка и назначение выводов микросхем ориентированы на определенные типы технических интерфейсов. Регистр R7 формирует последовательность адресов микрокоманд, которая через ША поступает в УП. Блок магистрального приемопередатчика предназначен для приема, хранения и передачи байтов информации между тремя двунаправленными магистралями М1, М2, М3 . Две магистрали М1 и М2 предназначены для внутрипроцессорного обмена, а третья умощенная магистраль М3 - для организации интерфейса МИКРОЭВМ и работы на согласованные линии связи. a. Блок микропрограммного управления, предназначен для формирования последовательности адресов УП микрокоманд как функции от кодов команд, поступающих из УП инструкций, и значения признаков модификации, поступающих в БМУ из вешних схем, и осуществляет контроль питания МИКРОЭВМ. a.При функциональном проектировании осуществляется отображение структурной схемы МИКРОЭВМ на множестве элементов конкретных интегральных серий. Функциональные схемы выполняются с использованием стандартных условных графических обозначений (УГО) без указания цоколевки выводов микросхем и без разводки шин питания. Также не требуется указания номиналов пассивных элементов (резисторов, конденсаторов и т.п.) и изображения разнесенных емкостных высокочастотных фильтров. Нумерация шин магистрали управления отображена в таблице 7. INC Двунаправленная шина; в младшей БИС задает коэффициент пересчета в программном счетчике, в старшей - выход старшего бита шины ВВременные диаграммы работы МИКРОЭВМ получаем путем наращивания базовой группы временных диаграмм БМУ диаграммами временного поведения сигналов в возможных контурах управления. Для микросхемы БМУ временные параметры приведены в таблице 14 Параметр Значение, нс Описание t1 >=100 Интервал действия низкого уровня синхроимпульса С1 t2 >=500 Длительность микрокомандного цикла, период синхронизации t3 >=50 Время дешифрации микроинструкции t4 >=310 Интервал действия низкого уровня синхроимпульса С2 t5 >=40 Интервал предустановки микроинструкции t6 >=50 Интервал удержания микроинструкции t7 >=200 Интервал предустановки кода модификации t8 >=100 Интервал удержания кода модификации t9 >=40 Интервал предустановки кода данных t10 >=100 Интервал удержания кода данных t11 >=200 Время задержки выдачи адреса микрокоманды Для процессорной секции БМП используются следующие временные параметры, которые имеют привязку к положительному фронту синхроимпульса.

Содержание

Введение

1. Системный этап проектирования

2. Структурное проектирование

3. Функциональное проектирование

4. Построение временных диаграмм

Список использованных источников

Предметом исследования в рамках данного курсового проекта является МИКРОЭВМ с микропрограммным управлением, ее системное, структурное и функциональное проектирование.

В ходе работы была рассмотрена специфика разработки цифровых вычислительных систем. Были разработаны интерфейс взаимодействия МИКРОЭВМ с внешней системой, функциональная схема и была построена временная диаграмма работы МИКРОЭВМ.

Первый раздел пояснительной записки описывает системный этап проектирования, на котором было произведено распределение шин интерфейса и их связь с внешней системой, изучены и выбраны алгоритмы арифметических и логических операций.

Второй раздел содержит описание структурного этапа проектирования, на котором была построена структурная схема МИКРОЭВМ, определен формат микрокоманд, составлены таблицы соответствия двоичного и символьного кодирований, составлена микропрограмма ЭВМ.

Третий этап включил в себя функциональный этап проектирования: построение функциональной схемы и временных диаграмм работы МИКРОЭВМ.

1.

2DEH ГТ РВ - М3:=(М2) СЧ БПСЧ Х ШИНВЫХ:=(РОН5) ВЫВОД МАНТИССЫ С

2DFH - - - М1:=(М3) СЧ АСД 0 - Проверка СД

2E0h ГТ РВ - М3:=(М2) СЧ БПСЧ Х ШИНВЫХ:=(РОН4) ВЫВОД ПОРЯДКА Ср

2E1h - - - М1:=(М3) СЧ АСД 0 - Проверка СД

2E2h - - - - ПА 000h БП Х - Идем в начало

1 2. Структурное проектирование

Применение интегральной элементной базы при разработке МИКРОЭВМ существенно упрощает процесс структурного проектирования. Выпускаемые микропроцессорные комплекты (МПК) в значительной степени определяют архитектурные принципы организации проектируемых средств вычислительной техники. В частности, МПК с микропрограммным управлением содержат функциональные устройства с определенной структурой и системами микроинструкций, а разводка и назначение выводов микросхем ориентированы на определенные типы технических интерфейсов.

В ходе данного курсового проектирования был использован МПК типа К584ВМ1.

2.1 Структурная схема МИКРОЭВМ

Структурная схема разрабатываемой в рамках данного курсового проекта МИКРОЭВМ представлена на рисунке 7.

Операционная часть (ОЧ) включает блок микропроцессоров БМП со схемой ускоренного переноса СУП.

Управляющая часть (УЧ) реализована на регистре R7 БМП и управляющей памяти УП.

Интерфейсная часть выполнена на базе блока магистральных приемопередатчиков БМПП, который обеспечивает обмен между интерфейсом внешней системы и внутренним четырехмагистральным интерфейсом.

Работа устройства происходит следующим образом. выдает тактирующие импульсы для обеспечения синхронной работы БМП и БМПП. Остальные узлы специализированной ЭВМ работают асинхронно. Регистр R7 формирует последовательность адресов микрокоманд, которая через ША поступает в УП. Из УП выбирается соответствующая микрокоманда и поступает на входы ШМИ БМП и МИ остальных узлов. При выполнении безусловного перехода в микропрограмме из УП выбирается адрес, которые через MI попадает на ШВХ БМП и записывается в R7. Это поле также используется для ввода констант.

Формат микрокоманд для разрабатываемой МИКРОЭВМ приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Формат микрокоманды

ФОРМАТ МИКРОКОМАНДЫ.

ГТ ПД РВ БМПП МЛУ БМУ БМП ВХП

37 36 35 34..27 26..24 23..10 9..1 0

БМП - Микроинструкции блока микропроцессора

БМУ - Микроинструкции блока микропрограммного управления

БМПП - Микроинструкции магистрального приемопередатчика

МЛУ - Микроинструкции мультиплексора логических условий

Рисунок 6 - Структурная схема МИКРОЭВМ

БМПП. Блок магистрального приемопередатчика предназначен для приема, хранения и передачи байтов информации между тремя двунаправленными магистралями М1, М2, М3 . Две магистрали М1 и М2 предназначены для внутрипроцессорного обмена, а третья умощенная магистраль М3 - для организации интерфейса МИКРОЭВМ и работы на согласованные линии связи. a. М1 - Магистраль ввода b. М2 - Магистраль вывода c. М3 - Магистраль связи с внешним устройством d. МИ - Вход кода микроинструкции

БМП. Блок микропроцессора, предназначен для арифметико-логической обработки и временного хранения информации, представленной в двоичном коде. a. ДВХ - Входная шина данных b. ДВ - Выходная шина данных c. СД1 - Выход сдвига d. ВХП - Вход переноса АЛУ e. МИ - Вход кода микроинструкции f. ЧП1, ЧП2 - Выходы частичных переносов g. СП - Вход секционного переноса АЛУ

СУП. Схема ускоренного переноса, предназначена для организации цепей сквозного распространения сигналов переносов в процессорах, построенных с использованием нескольких БИС ЦПЭ. Формирует выходной перенос АЛУ(ВП) как функцию от входа переноса (ВХП) и ЧП. a. ВХП - Вход переноса АЛУ b. ВП - Выход переноса АЛУ c. СП - трехразрядная шина, генерирует сигналы ускоренного переноса

МЛУ. Мультиплексор логических условий, предназначен для организации условных переходов. a. МИ - Входная шина микрокоманд b. ЛУ - Шина входа логических условий c. М0, М1 - Выходы признаков модификации адреса микрокоманд

БМУ. Блок микропрограммного управления, предназначен для формирования последовательности адресов УП микрокоманд как функции от кодов команд, поступающих из УП инструкций, и значения признаков модификации, поступающих в БМУ из вешних схем, и осуществляет контроль питания МИКРОЭВМ. a. М1, М0 - Входы признаков модификации адресов микрокоманд b. МИ - Входная шина микрокоманд c. ШД - Шина данных d. АМК - Выходная шина адреса микрокоманд.

УП. Управляющая память, предназначена для хранения микропрограмм и выдачи микрокоманд по соответствующей шине микрокоманд в цикле чтения. a. АМК - Входная шина адреса микрокоманды b. МК - Выходная шина микрокоманды

БС. Универсальный контроллер синхронизации, предназначен для организации блоков синхронизации МИКРОЭВМ, контроллеров УВВ, либо самостоятельного применения в системах распространения тактовых сигналов. Формирует синхроимпульсы СИ1, СИ2, СИЗ.

Перед отображением исходного алгоритма в системе микрокоманд необходимо определить системы символьного и двоичного кодирования микроинструкций отдельных блоков и микрокоманд в целом (мнемокоды). Для микросхем из стандартного МПК К584 символьные и двоичные коды микроинструкций даются в справочных технических материалах.

Таблица 2 - МИ МЛУ

Мнемокод МИ М1 М0 Двоичный код МИ (20-18) Примечание

КСПД 0 !ССД 000 коммутация инверсии ССД

КС1 !СД1 !СД1 001 Комм-я выхода одинарного сдвига

КВП !ВЫХПАЛУ !ВЫХПАЛУ 010 коммутация инв. выхода ПАЛУ

К1 1 1 011 коммутация лог-ой единицы

К0 0 0 1XX коммутация логического нуля

Таблица 3 - МИ БМУ

Мнемокод команды Комментарии

СЧ Естественная адресация

ПАХХХХХ Принудительная адресация на адрес ххххх

РКМ:=ШД(2-0),АТР Принудительная адресация по трем младшим битам РКМ

Таблица 4 - МИ БМПП

Двоичный код Мнемокод Описание

0 x М3:=М2 Данные на вход внешней системы

1 x М1:=М3 Данные на вход МИКРОЭВМ

X 0 ОТКЛ Магистраль для связи с вн сист отключена x 1 ОТКЛ Отключена магистраль для связи с МИКРОЭВМ

Таблица 5 - Мнемокоды ВХП

Двоичный код Мнемокод Описание

0 0 Нет переноса

1 1 Есть перенос

Таблица 6 - Коды операций

Код Операция

0x0001 Сложение

0x0002 Вычитание

0x0003 Умножение

0x0004 Деление

0x0005 И 0x0006 ИЛИ 0x0007 НЕ

3.

1. Нестерук В.Ф. Организация ЭВМ и систем: Учебное пособие. Омск: изд-во ОМГТУ, 2005. - 51с.

2. Нестерук В.Ф. Организация ЭВМ и систем: Краткий конспект лекций. Омск: изд-во ОМГТУ, 2005. - 51с.

3. Микропроцессоры и МИКРОЭВМ в системах автоматического управления: Справочник/ С.Т. Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов - Л.: Машиностроение, 1987. 640с.

4. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник/ Н.Н. Аверьянов, А.И. Березенко - М.: Радио и связь, 1988. - Т.1

Размещено на .ru