Специализированный компьютер
Курсовая работа, 18 Мая 2015, автор: пользователь скрыл имя
Описание работы
Проектированиекомпьютеров специального назначения является одной из важнейших задач, стоящих перед разработчиками цифровой аппаратуры. Основное назначение спецкомпьютеров – это отработка определенного класса алгоритмов в некоторой заданной проблемно-ориентированной области. В частности, большой класс вычислительных систем используется в блоках управления механическими подвижными платформами в целях коррекции их траектории движения. Эффективность решения нетривиальных задач при этом во многом зависит от качества бортовых компьютеров и их программного обеспечения, входящих в состав управляемых объектов.
Содержание работы
ВВЕДЕНИЕ3
1. РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО
КОМПЬЮТЕРА6
1.1. Анализ известных реализаций спецкомпьютеров, формирование
требований к разрабатываемому компьютеру6
1.2. Исследование арифметической функции, решаемой
специализированным компьютером8
1.3. Проектирование системы команд12
1.4. Проектирование ЗУ микрокомпьютера 19
1.5. Разработка обобщенной структуры микроЭВМ на основе системы команд 23
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СТРУКТУРНЫХ КОМПОНЕНТОВ
СХЕМЫКОМПЬЮТЕРА28
2.1. Разработка схемы блока обработки данных28
2.2. Разработка устройства управления32
2.3. Разработка системы ввода-вывода данных35
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ИНТЕРФЕЙСА КОМПЬЮТЕРА39
3.1. Включение системы прерываний в схему устройства управления
спецкомпьютера39
3.2. Проектирование системы прямого доступа к памяти40
4. РАЗРАБОТКА МИКРОПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ42
4.1. Формат микрокоманды. Микропрограммная интерпретация команд
компьютера42
4.2. Разработка микропрограмм арифметических операций51
4.3. Разработка служебного микропрограммного обеспечения53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ59
ЛИТЕРАТУРА60
Файлы: 5 файлов
~$$Схема электрическая принципиальная.~vsd
— 4.00 Кб (Скачать файл)~$$Схема электрическая структурная.~vsd
— 4.00 Кб (Скачать файл)Пояснительная записка.docx
— 1.05 Мб (Скачать файл)Mov R4, 0
Mov R5, 1 ; эталоны
Mov R7, 0
Call MainCycle ; основной цикл теста
Mov R1, 0 ; начальный адрес
Mov R3, 1
Call WriteFone ; записьфона 1
Mov R1, 0 ; начальный адрес S,R
Mov R2, 0
Mov R3, 0 ; начальный адрес I,J
Mov R4, 0
Mov R5, 0 ; эталоны
Mov R7, 1
Call MainFone ; основнойциклтеста
Endp
; функция записи фона
WriteFone proc
Mov R4, L ; цикл до L-1,M-1
Mov R5, M
Dec R4
Dec R5
Met1:
Mov R2, 0
Met2:
Mov [R1+R2], R3 ; записьфона
Cmp R2, R5 ; проверка цикла по M-1
Je Met3
Inc R2
Jmp Met2
Met3:
Cmp R1, R4 ; проверка цикла по L-1
Je Met4
Inc R1
Jmp Met1
Met4:
Ret
Endp
; функция основного цикла теста
MainCycle proc
Met1: ; проверкаS-1<0 иR-1<0
Mov R6, R1
Dec R6
Cmp R6, 0
Jge Met2
Mov R6, R2
Dec R6
Cmp R6, 0
Jge Met2
Jmp Met11
Met2: ; проверка R-1<0 и S+1>L
Cmp R6, 0
Jge Met3
Mov R6, R1
Inc R6
Cmp R6, L
Jle Met3
Jmp Met14
Met3: ; проверка S-1<0 и R-1>M
Mov R6, R1
Dec R6
Cmp R6, 0
Jge Met4
Mov R6, R2
Dec R6
Cmp R6, M
Jle Met4
Jmp Met12
Met4: ; проверка S+1>L и R+1<M
Mov R6, R1
Inc R6
Cmp R6, L
Jge Met5
Mov R6, R2
Inc R6
Cmp R6, M
Jge Met5
Jmp Met15
Met5: ; проверкаR-1<0
MovR6, R2
Dec R6
Cmp R6, 0
Jge Met6
Jmp Met17
Met6: ; проверка S-1<0
Mov R6, R1
Dec R6
Cmp R6, 0
Jge Met7
Jmp Met20
Met7: ; проверка R+1>M
Mov R6, R2
Inc R6
Cmp R6, M
Jle Met8
Jmp Met18
Met8: ; проверка S+1>L
Mov R6, R1
Inc R6
Cmp R6, L
Jg Met21
Mov R3, R1
Dec R3
Call Processing
Add R3, 2
Call Processing
Mov R3, R1
Mov R4, R2
Dec R4
Call Processing
Add R4, 2
Call Processing
Met9: ; проверка R=M и S=L
Cmp R2, M
Jne M10
Cmp R1, L
Je Exit
Mov R2, 0
Inc R1
Mov R3, R1
Mov R4, R2
Jmp Met1
Met10:
Inc R2
Mov R3, R1
MovR4, R2
JmpMet1
Met11: ; действия при S-1<0 и R-1<0
Mov R4, R2
Inc R4
Jmp Met13
Met12: ; действияприS-1<0 иR-1>M
Mov R4, R2
Dec R4
Met13:
Call Processing
Mov R3, R1
Inc R3
Mov R4, R2
Call Processing
Jmp Met9
Met14 ; действия при R-1<0 и S+1>L
Mov R4, R2
Inc R4
Jmp Met16
Met15: ; действияприS+1>LиR+1>M
Mov R4, R2
Dec R4
Met16:
Call Processing
Mov R3, R1
Dec R3
Mov R4, R2
Call Processing
Jmp Met9
Met17: ; действия при R-1<0
Mov R4, R2
Inc R4
Jmp Met19
Met18: ; действия при R+1>M
Mov R4, R2
Dec R4
Met19:
Call Processing
Mov R3, R1
Dec R3
Mov R4, R2
Call Processing
Mov R3, R1
Inc R3
Call Processing
Jmp Met9
Met20: ; действия при S-1<0
Mov R3, R1
Inc R3
Jmp Met22
Met21: ; действияпри S+1>L
Mov R3, R1
Dec R3
Met22:
Call Processing
Mov R3, R1
Mov R4, R2
Dec R4
Call Processing
Add R4, 2
Call Processing
Jmp Met9
Exit:
ret
Endp
; функцияобработки
Processing proc
Mov R8, [R1+R2] ; считывание по адресу S,R
Cmp R8, R7 ; контроль
Jne Error
Mov [R3+R4], R5 ; запись T по адресу I,J
Mov R8, [R1+R2] ; считывание по адресу S,R
Cmp R8, R5 ; контроль
Jne Error
Mov [R2+R3], R7 ; запись ~T по адресу I,J
Jmp Exit
Error:
Exit:
ret
Endp
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения данной курсовой работы был спроектирован специализированный компьютер с неймановской базовой архитектурой, были изучены основные принципы организации и функционирования микропроцессорных устройств с разрядно-модульной организацией связей, а также получены практические навыки разработки устройств на основе микропроцессорного комплекта К1804.
Рассмотренные вопросы проектирования спецкомпьютера с неймановской базовой архитектурой включают в себя: принципы синтеза ядра системы (процессор, память), организацию БМУ на основе микропрограммного управления, разработку сокращенного интерфейса для взаимодействия основных блоков компьютера. Использованный метод формирования вычислительного устройства на базе примитивов различного уровня позволил интегрировать подсхемы и подсистемы машины в компактные модули, взаимодействие которых было организовано на основе статического соединения внешних выводов. При этом ограниченная верификация проекта выполнялась с использованием микропрограммного обеспечения, позволяющего проследить направление информационных потоков в любой точке системы.
Основное внимание в проекте уделено аппаратным средствам и принципам компьютерного синтеза, которые с течением времени не так быстро девальвируются, несмотря на бурное развитие соответствующей отрасли. Применение же микропрограммного управления позволяет сформировать эффективную систему команд, исключающую невостребованные пересылки и расчеты в процессоре специального назначения.
Положительной особенностью используемой в процессе проектирования элементной базы является аппаратная «прозрачность» микропроцессорного комплекта. Это позволяет проследить циркуляцию информации как в рамках системного интерфейса, так и в локальных интерфейсах интегральных схем. Указанное обстоятельство позволило изучить реальные схемотехнические вопросы синтеза устройств не только с точки зрения их функционального назначения, но и с позиции совершенствования имеющихся технических реализация.
ЛИТЕРАТУРА
- Кобяк И.П. Спецкомпьютер с неймановской базовой архитектурой. Учебно-методическое пособие. Мн.:БГУИР,2013.-105 с.: ил.
- Кобяк И.П. Основы проектирования компьютерных устройств. Учебно-методическое пособие по курсу «Структурная и функциональная организация ЭВМ» для студентов специальности I-40 02 01 «Вычислительные машины системы и сети» заочной формы обучения. - Мн.: БГУИР,2008. 78 с.
- Кобяк И.П. Архитектура компьютерных систем. Методическое пособие для выполнения контрольных работ курсового и дипломного проектирования по ТиП ЭВМ и СиФО ЭВМ. Часть 1 и 2 - Мн.: БГУИР,2000.
- Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т. 11. – М.: ИП РадиоСофт, 2001. – 512 с.: ил.
- Гордонов А.Ю. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств. – М.: Радио и связь, 1986.
- Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. Под общ. ред. С.Т. Хвоща - Л.: Машиностроение, 1987.
- Глецевич, И. И. Дипломное проектирование: метод. Пособие для студ. спец. I-40 02 01 «Вычислительные машины, системы и сети» всех форм обучения / И. И. Глецевич, В. А. Прытков, А. В. Отвагин. – Минск : БГУИР, 2007. – 92 с.
- Библиотека ГОСТов [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://gost.net.ru