Разработка основных блоков эвм.

1. Центральный процессор.

При разработке будем ориентироваться на микросхемы серии Аm29300.

Семейство Am29300 - это набор СБИС служащий для построения высокопроизводительных 32-х разрядных систем на основе принципа микропрограммирования. Потребуются следующие элементы этого семейства:

Am29331 - Секвенсор микрокоманд. Размер адресуемой микро памяти до 64Кслов.

Аm29332 - 32-х разрядное арифметико-логическое устройство.

Am29334 - Регистровый файл. 4-х портовая память с двухсторонним доступом. Организация 64х18 бит. (32х36)

В функции ЦП входят: выполнение команд, хранящихся в ОП, и координирование работы всех узлов ЭВМ.

Работа ЦП основана на принципе микропрограммного управления.

В состав ЦП входят:

• операционный блок (ОБ), в котором происходит обработка данных.

• микропрограммное устройство управления, которое управляет порядком обработки команд в ОБ и осуществляет управление всеми узлами ядра ЭВМ.

СБИС Аm29332 представляет собой нерасширяемый 32 – разрядный процессорный модуль. Содержит трехвходовое комбинированное АЛУ, которое позволяет выполнять логические и арифметические операции, а также арифметические операции над числами с плавающей точкой. Внутренний групповой 64-разрядный сдвигатель, позволяет за 1 такт выполнять все виды сдвигов на любое число разрядов.

В структуру Am29332 включен блок Q-регистра (Q-сдвигатель и Q-регистр). Это позволяет поддерживать выполнение: операции умножения двух 32-разрядных чисел по модифицированному алгоритму Бута (в каждом такте сдвиг вправо на 2 разряда), и деления по алгоритму "без восстановления остатка".

БИС Аm29331, используемая в качестве секвенсора микрокоманд поддерживает прерывания реального времени на микро- и макро-уровнях управления с временем реакции, не превышающем длительности микроцикла. Заданием оговаривается система прерываний на макро уровне, поэтому в структуре предусмотрен дешифратор векторного адреса (ДВА).

Имеющийся вход сброса секвенсора RST позволяет производить «сброс» ЦП в исходное состояние при включении питания или в процессе работы путём подачи на него сигнала RESET, имеющего активный низкий уровень (на рисунке он не показан).

Хотя по заданию обработка прерываний должна осуществляться на макро- уровне, на структурной схеме процессора (см. ниже) приведена реализация обработки прерываний как на макро- так и на микро- уровне. Это объясняется тем, что прерывания от некоторых устройств (например клавиатуры или таймера) не могут обрабатываться на макро- уровне, т.к. реакция на них должна быть незамедлительна.

Рис.2. Структурная схема ЦП.

2. Система прерываний.

Прерывания представляют собой средство изменения последовательности выполнения команд и операций в ответ на внешние асинхронно происходящие события (запросы на прерывание).

Система прерываний выполняет ряд функций:

• организация вхождения в прерывающую программу;

• организация приоритетного выбора между запросами, поступающими одновременно;

• организация возврата в прерванную программу.

Реализация прерываний оказывает значительное воздействие на производительность и гибкость системы.

Использование микросхемы КМ1804ВН1 позволяет реализовать схему векторного, приоритетного прерывания с возможностью наращивания до 16 аппаратных прерываний. По-другому, такая схема носит название структуры системы прерываний с несколькими линиями запроса или радиальной структуры. В этой структуре предусмотрена своя линия запроса для каждого устройства. Структура с несколькими линиями запроса позволяет уменьшить время ответа, так как в ней устройство, пославшее запрос на прерывание, может быть сразу же идентифицировано. Но так как в данной работе прерывания обрабатываются на макро уровне (по заданию), данная система не обладает минимальным временем ответа. Это объясняется тем, что прерывания обрабатываются только после завершения текущей команды.

Рис. 3. Система прерываний.

Прерывания на макро уровне требуют меньше аппаратных затрат и меньшее количество запоминаемой информации, необходимой для возврата в прерванную программу.

Сигналы прерываний, поступающие на входы INR7-INRO устройства управления прерываниями, преобразуются в вектор (в простейшем случае это простая шифрация). Полученный вектор поступает в ЦП.