Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Архив1 / doc200 / Сметюк (2).DOC
Скачиваний:
20
Добавлен:
01.08.2013
Размер:
97.79 Кб
Скачать

1. задание на курсовой проект...........................................................................1

2. Общая структура эвм 2

2.2 Блок основной и КЭШ памяти. 2

2.4 Контроллер прерываний. 5

Структурная схема контроллера прерываний. 6

2.6 Клавиатура и монитор. 6

2.7 Ввод/вывод. 6

2.8 Блок синхронизации 6

2.9 Центральный процессор 7

2.9.1 Операционный блок. 7

6. Выводы: 12

Список литературы: 14

1. Задание на курсовой проект.

Целью курсового проектирования является углубление и закрепление теоретических знаний студентов, приобретение навыков разработки узлов ЭВМ на структурном, функциональном и алгоритмическом уровнях.

Курсовой проект посвящен разработке структурной схемы гипотетической ЭВМ, функциональной схемы и алгоритма(ов) работы конкретного блока, входящего в состав этой ЭВМ.

Разработать структурную схему гипотетической ЭВМ, функциональную схему и алгоритм работы конкретного блока, входящего в состав этой ЭВМ. В состав ЭВМ входят следующие блоки:

- центральное процессорное устройство (ЦПУ);

- микропрограммное устройство управления (УУ);

- оперативная память (ОП);

- блок синхронизации (БС);

- система прерывания программ (СПП);

- система ввода-вывода (СВВ);

- монитор и клавиатура.

1.2 Основные параметры ЭВМ:

- адресность ЭВМ - двухадресная;

- длина команды - переменная.

- разрядность - не менее 16;

- емкость ОП - не менее 128 Кбайт.

1.3 Индивидуальные исходные данные:

  1. Структура — 2-х шинная.

  2. Система прерываний — последовательная на макро уровне.

  3. КЭШ — адресный.

  4. Организация ОП — сегментно-страничная.

  5. Ввод - вывод — с отображением в памяти.

  6. Разработать адресный КЭШ.

2. Общая структура эвм

Общая структура разрабатываемой ЭВМ приведена ниже (приложение 1). Организация ЭВМ – двухшинная: имеется шина Данных/Адреса (D/A Bus) и шина управления (СВ). При этом 32-х разрядная шина D/A используется для передачи как данных, так и адреса за счет мультиплексирования во времени.

В состав ЦП входят операционный блок, микропрограммное устройство управления, арифметический сопроцессор.

Контроллер прерываний может последовательно обрабатывать прерывания на макроуровне. Управление контроллером осуществляет ЦП.

Дисплей, состоящий из клавиатуры и монитора, служит для ввода и отображения информации. Взаимодействие ЦП с дисплеем осуществляется через системную шину.

2.2 Блок основной и кэш памяти.

Блок основной памяти включает в себя:

  • ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). Доступна для чтения и записи;

  • ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), предназначенное для хранения служебных программ ввода/вывода, программ работы с устройствами, входящими в состав ЭВМ и программ начального тестирования и инициализации. Доступна только для чтения.

Организация ОЗУ- 512К ґ 32, организация ПЗУ- 512 К ґ 32.

Разрядность команды - переменная. Определяется типом команды. Например, для команды типа регистр-регистр - 32 бита, для команд регистр-память - 64 бита и т.д. Команда читается из памяти в два приема: сначала первые 32 разряда, затем вторые 32 разрядов (т.к. шина данных/адреса - 32-разрядная) и управление чтением команды из памяти осуществляется микропрограммно.

По заданию требуется сегментно-страничная организация памяти. Сегментно-страничная организация памяти - это один из методов преобразования виртуальных адресов в физические. Виртуальная память каждой программы делится на части, именуемые сегментами, с независимой адресацией байт внутри каждой части. К виртуальному адресу следует добавить дополнительные разряды левее номера страницы; эти разряды определяют номер сегмента.

Процесс преобразования адресов представлен ниже (Рис 1.), это происходит в два этапа и требует двух дополнительных обращений к ОП.

Управляющий регистр Виртуальный адрес

Сегментная таблица

n - ой программы

Адреса начала страничных таблиц

Страничная таблица

s - го сегмента

Номера физических страниц

Рис 1. Преобразование адресов при сегментно-страничной организации памяти с использованием таблиц в ОП.

n - номер программы;

s - номер сегмента;

p - номер виртуальной страницы;

l - номер байта;

P(n, s, p) - номер физической страницы;

Первый этап: Начальный адрес сегментной таблицы, установленный в управляющем регистре, суммируется с номером сегмента из виртуального адреса. В результате образуется адрес, по которому из ОП считывается строка сегментной таблицы, содержащая адрес начала и длину страничной таблицы для данного сегмента.

Второй этап: Полученный адрес начала страничной таблицы суммируется с номером страницы из виртуального адреса, при этом образуется адрес, по которому из ОП считывается строка страничной таблицы. Если эта страница оказывается в ОП, то в старшие разряды регистра физического адреса передается ее номер, а в младшие заносится номер байта из регистра виртуального адреса. Формирование физического адреса на этом завершается.

Выполняется запрошенное программой обращение к ОП. Одновременно информация о текущей странице помещается в сверхоперативную ассоциативную память. Ассоциативная память (адресный КЭШ) хранит указанные данные для небольшого числа недавно использовавшихся страниц.

При наличии адресного КЭШа значительно ускоряется процесс преобразования адресов, так как на каждом участке вычислительного процесса обращения к ОП сосредоточиваются на небольшом числе страниц, и поэтому имеется большая вероятность, что текущее обращение произойдет к странице, информация о которой уже имеется в КЭШ памяти, а следовательно, возможно быстрое преобразование адресов без дополнительных обращений к ОП.

n

s

p

P(n, s, p)

Рис 2. Преобразование адресов при сегментно-страничной организации памяти с использованием КЭШ памяти.

Преобразование адресов начинается с просмотра КЭШа, и в одной из ее строк хранится информация о странице, к которой должно произойти обращение, то из этой строки выбирается номер физической страницы и дополнительные обращения к ОП не производятся (Рис 2.). Если нужной информации в КЭШе нет, то происходит обращение к ОП. Дополнительные обращения к ОП сопровождаются занесением информации о текущей странице в КЭШ. Если в КЭШе не хватает свободного места, данные о новой странице записываются на место данных, которые дольше других не использовались в процессе преобразования адресов.

Адресный кэш — сверхоперативная ассоциативная память для преобразования виртуальных адресов в физические.