В данном курсовом проекте необходимо разработать микроконтроллер вычислительного устройства (ВУ) с использованием микропрограммного устройства управления (МПУУ) для выполнения операции вычитания и условный переход при заданных форматах данных и команд, способах адресации и объёме оперативной памяти.
Разработка структуры ВУ. Согласование форматов данных и команд
Структура ВУ
Структурная схема, иллюстрирующая обработку операций для двухадресной команды с двумя способами адресации, приведена на рисунке А.1 приложения А. В качестве примера рассмотрен рабочий цикл ВУ при косвенной индексной адресации первого операнда и прямой автоинкрементной адресации второго операнда.
Для реализации заданного устройства в структурную схему включены следующие функциональные блоки:
— оперативная память (ОП) — служит для хранения команд и данных. Объём ОП равен 128 Кбайтам. Для адресации используется семнадцатиразрядный регистр адреса ОП (РгАОП), разрядность которого определяется разрядностью шины адреса (ША). Для хранения информации, полученной из ОП, используется восьмиразрядный регистр информации ОП (РгИОП). Разрядность этого регистра определяется разрядностью шины данных (ШД), которая равна 8. Адреса операндов передается по шине адреса, данные передаются по шине данных.
Разрядность ША определим, исходя из формулы (1):
N*n = Vоп,(1).
где N — разрядность ША;
n — разрядность ШД;
Vоп — объем ОП.
N = Vоп / n (2).
n = 8, Vоп = 128 Кбайт = 128*1024*8 бит. Подставив эти данные в формулу (2) получим:
N = 128*1024*8 / 8 = 128*1024 = 217. Отсюда разрядность ША равна 17.
- — АЛУ — предназначено для получения результатов выполняемых операций.
- — РОН — служат для хранения данных и адресов ячеек памяти, где находятся данные. РОН имеет свой четырёхразрядный регистр адреса (РгАРОН) и трицатидвухразрядный регистр информации (РгИРОН). Количество РОН равно 16.
- — Регистр команд (РгК) — служит для хранения текущей команды. Команда в РгК передается из ОП и выбирается с помощью счетчика команд (СчК). Длина РгК равна 32 разрядам.
- — Регистр маски (РгМ) — служит для хранения маски, используемой в операции условного перехода. Маска формируется в зависимости от результата операции АЛУ по значению признакового триггера ПрТ. Длина РгМ равна 4 разрядам.
- — СчК — хранит адрес следующей выполняемой команды. СчК семнадцатиразрядный. После выборки из ОП очередной команды СчК увеличивается на 1, так как выборка производится по обному байту ОП.
- — Регистр адреса результата (РгАРЕЗ) — служит для хранения адреса второго операнда, по которому записывается результат выполненной операции в АЛУ. Разрядность РгАРез равна 17.
- — Микропрограммное устройство управления (МПУУ) — предназначено для управления ВУ.
Смещение (Смещ), регистр базы (РгБазы), регистр индекса (РгИнд), сумматор адреса (СМАдр) и регистр адреса (РгАдр) предназначены для получения адреса операнда при косвенной индексной адресации. Счетчик адреса (СчА) используется при прямой автоинкрементной адресации.
