Федеральное агентство по образованию.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический

университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова

КАФЕДРА ВТ

Пояснительная записка

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Архитектура ЭВМ»

Студент:

Преподаватель: Валов А.А.

Санкт-Петербург

2007

Содержание

Введение 3

1. Техническое задание 3

1.1. Область применения 3

1.2. Индивидуальное задание и литературные источники 3

1.3. Метод конвейеризации 4

1.4. Технические требования 4

Мнемокод 4

Код 4

Операнд 4

Назначение и действия 4

1.5. Способ тестирования ЭВМ 11

1.6. Взаимодействие программ пользователя с внешними устройствами 11

1.7. Демонстрация возможностей взаимодействия CPU с внешними устройствами 12

1.8. Интерфейс Win32 API 12

2. Структура и алгоритм функционирования ЭВМ классической модели 12

2.1. Вводные замечания 12

2.2. Функциональная модель ЭВМ 14

2.3. Алгоритм функционирования ЭВМ 16

2.4. Средства управления прерываниями 20

2.5. Организация виртуальной памяти 21

2.6. Оценка производительности ЭВМ 26

3. Модификация созданной ЭВМ 28

3.1. Возможности повышения производительности ЭВМ 28

3.2. Организация конвейерной обработки команд 28

3.3. Расчет прироста производительности ЭВМ 29

4. Тестовая задача 32

4.1. Алгоритм и программа для тестирования ЭВМ 32

4.2. Моделирование процесса выполнения программы 34

5. Программирование ввода и вывода 35

5.1. Пример использования системных функций для ввода 35

5.2. Общие сведения об интерфейсе Win32 API 36

ЗАКЛЮЧЕНИЕError: Reference source not found7

Введение.

Целью курсового проекта является приобретение навыков по составлению структурных и алгоритмических описаний ЭВМ. Цель достигается созданием классической принстонской модели ЭВМ с заданными характеристиками, которая далее совершенствуется с помощью реализации метода конвейеризации для повышения производительности ЭВМ.

1. Техническое задание

1.1. Область применения

Проектируемая ЭВМ относится к области электронных приборов, использующихся в спорте. Пользователь может задать на электронном табло счет спортивной игры.

Вариант	Объем виртуальной страницы	Способ Адресации				Основная память
	Кбайт	Н	О	П	К	Объем Мбайт	ШД
1	2	+	-	+	+	64	32

1.2. Индивидуальное задание и литературные источники

Параметры создаваемой ЭВМ:

При выполнении данной работы были использованы следующие источники информации

1) Лекции доцента кафедры ВТ Валова А.А. по курсу «Архитектура ЭВМ».

2) «Организация ЭВМ и систем» Н.Н.Горнец, А.Г.Рощин, В.В.Соломенцев, Москва: Издательский центр «Академия», 2006 г.

3) Дан Эпплман «Win32 API. Для профессионалов» С.-Пб.: Издательский дом «Питер», 2001 г.

4) «Руководство по микроконтроллерам», Майк Предко, М.: Издательство «Постмаркет», 2001 г.

1.3. Метод конвейеризации

В проекте используется простой способ конвейеризации, обеспечивающий совмещение выполнения текущей команды и выборки следующей. Каждая команда выполняется пошагово: сначала – выбирается из памяти, затем обрабатывается процессором. Процесс обработки предыдущей команды и выборки следующей можно совместить, так как задействованы разные системные ресурсы. С помощью этого метода можно увеличить производительность процессора. Этот метод называется конвейерный принцип обработки информации.

1.4. Технические требования

1.4.1. Команды ЭВМ

Мнемокод	Код	Операнд	Назначение и действия	Флаги
ADD	11001	Rr	Сложение с фиксированной точкой Акк Акк + Rr	OF, ZF, SF
FADD	10100	Rr	Сложение с плавающей точкой Акк Акк + Rr	OF, ZF, SF
WR	00110	Rd	Запись в память из Акк RAM(Rd) Акк	None
READ	01001	Rr	Чтение из памяти в Акк Акк RAM(Rr)	None
Jmp	01011	K	Безусловный переход IP K + IP	None
JS	00011	K	Условный переход If (S==1) then IP IP+K	None
JZ	00100	K	Условный переход If (Z==1) then IP+K	None
HLT	01000	-	Останов Тп 0	None
CLI	01101	-	Сброс флага IF IF 0	IF
StI	01111	-	Установка IF 1F 0	IF
PtrRk	10101	Rk	Загружает косвенный адрес в Rk RkRAM(Rr)
AND	01100	Rr	Логическое “и” – логическое умножение значений из регистра и аккумулятора Акк Акк&Rr	None
OR	01110	Rr	Логическое “или” – логическое сложение значений из регистра и аккумулятора Акк АккV Rr	None
IRET	11101		Возвращение управления прерванному процессу SPSP+4 IPRAM(SP) SPSP+4 FLAGRAM(SP)	all
SMSW	00111	KontPr	Сохранение контекста (в т.ч. слова состояния – регистра FLAG) процессора KontPr KontPr KontPr-4 RAM(KontPr)FLAG KontPr KontPr-4 RAM(KontPr)IP KontPr KontPr-4 RAM(KontPr)Acc KontPr KontPr-4 RAM(KontPr)Rk KontPr KontPr-4 RAM(KontPr)GT KontPr KontPr-4 RAM(KontPr)LT KontPr KontPr-4 RAM(KontPr)TOS	none
LMSW	01010	KontPr	Восстановление контекста (в т.ч. слова состояния – регистра FLAG) процесcа KontPr KontPr KontPr+4 FLAG RAM(KontPr) KontPr KontPr+4 IP RAM(KontPr) KontPr KontPr+4 Acc RAM(KontPr) KontPr KontPr+4 Rk RAM(KontPr) KontPr KontPr+4 GT RAM(KontPr) KontPr KontPr+4 LT RAM(KontPr) KontPr KontPr+4 TOS RAM(KontPr)	none
SYSCALL	11011		Переключение в пользовательский режим PF 0	PF
SYSCALL	11011		Переключение в системный режим PF 1	PF
GTRead	01110	Rr	Загружает из памяти начальный адрес глобальной таблицы страниц GTRAM(Rr)	None
GTWrite	01111	Rd	Сохраняет в память начальный адрес глобальной таблицы RAM(Rd)GT	None
LTRead	11110	Rr	Загружает из памяти начальный адрес локальной таблицы RAM(Rr)LT	None
LTWrite	11111	Rd	Сохраняет в память начальный адрес локальной таблицы страниц RAM(Rd)LT	None
IN	11011	Npr	Вводит в аккумулятор байт или слово из порта, указываемого в качестве операнда AccPort(Npr)	None
OUT	11101	Npr	Выводит из аккумулятора байт или слово в порт, указанного в качестве операнда Port(Npr) Acc	None
CMP	11010	Rr	Сравнение путем вычитания Акк-Rr	OF, ZF, SF

В таблице использованы следующие обозначения:

Акк – (аккумулятор) источник данных или приемник;

К – адресная константа, для задания которой выделены n+1 разрядов. Диапазон значений адресной константы: -2**nK+(2**n-1).

Rr – источник данных;

Rd – приемник данных;

Rk – регистр косвенной адресации

KontPr – регистр, в котором хранится адрес таблицы виртуальных страниц;

PF – флаг рабочего режима.

GT – регистр глобальной таблицы страниц

LT – регистр локальной таблицы страниц

Npr – номер порта ввода/вывода

TOS – регистр, содержащий количество строк виртуальной страницы

Адрес операнда вычисляется в зависимости от используемого в команде способа адресации.