Задание на проектирование
1.1 Предмет проектирования.
Необходимо разработать однокристальный RISC процессор общего назначения, предназначенный для использования в качестве центрального процессора рабочей станции, ориентированной на работу в многопользовательском режиме.
1.2 Общие требования
1. Операции обращения к памяти отделены от операций, связанных с обработкой данных.
2. Операции преобразования данных выполняются по принципу регистр-регистр
3. Поддерживаются операции над данными, представленными в формате с фиксированной точкой и плавающей точкой.
4. Должен быть предусмотрен механизм работы с виртуальной памятью, а так же возможность работы в многозадачном режиме.
Необходимо предусмотреть средства отключения процессора от шины с переводом внешних выводов в третье состояние.
Должны быть предусмотрены механизмы работы с виртуальной памятью, а также возможность работы в многозадачном режиме. Процессор ориентирован на работу с ОС UNIX.
1.3 Исходные данные:
|
Архитектура |
традиционная |
|
Формат данных |
8-разрядные числа со знаком и без знака |
|
16-разрядные числа со знаком и без знака | |
|
32-разрядные числа со знаком и без знака | |
|
32-разрядные числа в формате с ПТ | |
|
Адресность операционных команд |
2 |
|
Способы адресации |
непосредственная, относительная и косвенная |
|
Регистровая память | |
|
количество регистров |
16 |
|
тип |
универсальные |
|
разрядность |
32 |
|
Шина адрес - данные |
совмещенная |
|
Сопроцессор |
Есть |
|
Основная память |
2048 Мбайт |
|
разрядность шины данных |
64 |
|
Организация ввода-вывода |
изолированный |
|
Поддержка графики |
нет |
2.Структурная схема разрабатываемой системы
Разрабатываемый процессор предназначен для использования в качестве центрального процессора рабочей станции. Обобщенная структура рабочей станции показана на рисунке.
В состав станции входят:
- процессорный кристалл, составляющий предмет разработки;
- ОЗУ;
- системный чип;
- контроллеры внешних устройств;
- видеоадаптер.
Рис.1
Имеются две шины – быстрая системная шина и шина ввода-вывода, разделенные системным чипом. В качестве шины ввода-вывода обычно используется стандартная шина, например PCI. Системный чип (чипы) содержит внешнюю логику (таймеры, часы реального времени, и т. п.).
3.Архитектура внешних выводов кристалла цп
Рис.2
Н
Сигналы INT, INTA являются сигналами запроса и подтверждения прерывания, а пара сигналов HLD, HLDA - для реализации механизмов захвата шины.
Тактовые импульсы для работы процессора подаются на вход CLK.
Имеется возможность сброса (инициализации) процессора по сигналу RESET.
На контакт RDY приходит сигнал готовности от медленных устройств.
Сигнал ALE используется для фиксации адреса, выданного в шину адреса, на внешнем регистре – защёлке.
Линии RD(чтение), WR(запись), IN(ввод), OUT(вывод) задают выполняемую на шине операцию.
Для изготовления процессора был выбран стандартный корпус на 100 контактов (CQFP 100). Все неиспользуемые контакты используются для дублирования контактов “Земля” (GND) и “Напряжение питания” (+5V).
