3.Разработка функциональной схемы взаимодействия основного процессорного элемента и процессорного элемента плавающей точки.

Am29332 (ОПЭ), представляет собой нерасширяемый 32-разрядный центральный процессорный модуль. Поддерживает 80-90 н.с. микроцикл для 32 разрядных устройств. Имеет два входных и один выходной порты данных. Обладает встроенным контролем четности данных. Поддерживает 1-, 2-, 3- и 4-байтовые форматы данных для всех операций и битовые поля переменной длинны для логических операций. Оснащен встроенными схемными средствами выполнения многотактовых операций.

Am29C325 (ПЭПТ), представляет собой нерасширяемый 32-разрядный процессорный модуль для осуществления операций над числами с плавающей точкой. Поддерживает 110-120 н.с. микроцикл для 32-разрядных устройств. Имеет два входных и один выходной порты данных. На выходе формирует дополнительные разряды контроля паритета данных, что обеспечивает совместимость с основным процессорным элементом. Поддерживает операции длинного и короткого сложения и вычитания с нормализацией чисел с плавающей точкой и без неё, короткое умножение. Оснащен встроенными схемными средствами выполнения многотактовых операций.

Регистровый файл отделен от обоих ПЭ и выполнен в виде автономного прибора — Am29334.

Возможны два варианта организации работы сопроцессора. В первом случае ОПЭ и сопроцессор работают по очереди, выполняя каждый команды из своего набора, во втором случае сопроцессор и основной процессорный элемент работают параллельно. В таком случае существенно увеличиваются аппаратные затраты. Для сопроцессора необходимо собственное устройство управления и регистровый файл. Могут возникнуть задержки в вычислениях, если ОПЭ будет работать с результатом, получаемым с сопроцессора. Ещё один недостаток: Am29C325 работает в полтора раза медленнее, чем Am29332. В результате будет очень сложно синхронизировать их работу. В практике, достаточно малую долю, от общего числа операций, занимают операции с плавающей точкой.

Поэтому приемлемым является первый вариант взаимодействия ОПЭ с ПЭПТ (Приложение 2). В этом случае достаточно одного, общего, устройства управления, которое, в зависимости от типа операции, приостанавливает один из процессорных элементов. Достаточно присутствие одного регистрового файла. Также становиться возможным использование общего регистра данных.

Так как сопроцессор работает медленнее, необходимо существование дополнительной частоты тактирования. Приемлемым будет, если второй сигнал тактирования будет иметь вдвое больший интервал, чем основной. Тогда простой основного ПЭ будет составлять ровно два микроцикла, что обеспечивает синхронизацию работы процессорных элементов.

Вывод данных из процессорных элементов производиться на локальную шину FB. Из которой данные поступают на вход буфера и регистра данных. Буфер предоставляет возможность удержания данных, если они не предназначены для записи в регистровый файл. Из буфера данные поступают на локальную шину данных EB, откуда они поступают на один из портов регистрового файла. Адреса могут формироваться только в ОПЭ, поэтому адресный КЭШ подключен напрямую к выходу ОПЭ. Следует отметить, что адрес является 32-разрядным, а данные 36-разрядными (4-разряда контроль четности). Поэтому 4-разряда четности в КЭШ не передаются. Все внутренние шины 36-разрядные.

Флаги, генерируемые процессорными элементами, поступают на вход «Т» тестирования внешних условий секвенсера микрокоманд.

На процессорные элементы данные поступают из соответствующих трактов регистрового файла. Процессорный элемент плавающей точки не осуществляет контроль паритета (он только формирует контрольные биты на выходе), поэтому дополнительные четыре разряда контроля четности отбрасываются. Данные загружает активный в данный момент ПЭ. Видно, что конфликты не обнаруживаются.

Информация относительно типа операции должна содержаться в коде операции команды.

Управление процессорными элементами производиться микропрограммой. Из микрокоманды поступают соответствующие биты на входы управления ПЭ. Также микрокомандой, в зависимости от типа операции, производиться приостановка одного из процессорных элементов (подача сигнала высокого уровня на вход «HOLD»), запрещение/разрешение вывода данных регистрам адреса и данных, и буферу. Микропрограмма управляет работой адресного КЭШа, разрешает/запрещает запись в таблицу сегментов или страниц. Также разрешает/запрещает преобразование виртуальных адресов в физические. Данная опция необходима, в случае, когда происходит обращение к периферийному устройству по полученному вектору прерывания. Потому что, после сложения вектора значения прерываний с содержимым базового регистра, получается физический адрес устройства.