3 / Laba_3

МИНЕСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Лабораторная работа №3

Построение процессора Гарвардской архитектуры.

по дисциплине

«Центральные устройства и микропроцессоры»

Выполнила: студентка гр. БВТ2403

Лебедева Е.И.

Проверил:

Москва, 2025 г.

Цель: научиться проектировать и совершать действия над процессорами по Гарвардской архитектуре в программе Logisim

Оборудование: компьютер с установленной программой Logisim.

Практика:

Для начала было необходимо выбрать тип архитектуры, мой выбор пал на Гарвардскую архитектуру.

Как можно видеть, потребуется создать память команд и данных, АЛУ и УУ.

Начнем с самого простого, построим 8-битное АЛУ:

Используемые операции: передача числа А на выход, инвертирование А, сложение, вычитание, И, ИЛИ, логические сдвиги влево и вправо на 1 бит. Дополнительно добавлены два флага на выходе: Zero и Negative, реализованные через компаратор.

Теперь разберемся с самим процессором. Помимо арифметики и логики я добавила ещё 3 команды: запись данных из ОЗУ в регистр, запись данных из регистра в ОЗУ и условный переход (Jump – указывает на то, сколько команд необходимо «перепрыгнуть»). Из-за того, что для исходных команд используется всего 3 бита, поступающих в роли выбора операции на мультиплексор АЛУ, мы установим разветвитель на 4 бита на выходе из памяти управляющих сигналов. В таком случае, если, к примеру, назначить номера последних команд 9, 10, 11 – 1 разряд будет равен единице, через УУ можно будет произвести необходимые операции.

Для реализации выбора адресов в ОЗУ команд/данных добавлен программный счетчик (PC), содержащий адрес следующей выполняемой команды. К нему подключен Jump.

На выходе из АЛУ также добавлен спец регистр, отслеживающий состояние операций с числом (ZF-NF). В этой же части схемы содержится регистр общего назначения, передающий записанные данные на шину.

Выводы: на данной лабораторной работе мы изучили принцип работы выбранной нами архитектуры (Гарвардской), а также на собственных примерах смогли протестировать работу устройства.