7. Внутренняя организация

Общая структура представлена ниже и соответствует двухступенчатому конвееру

Структурно-функциональная схема:

Общий алгоритм работы процессора:

1. Дешифратор команд выполняет выборку и декодирование очередной команды из памяти команд (её адрес хранится в PC)

2. Опкод отправляется в АЛУ, данные выбираются согласно принципу адресации – либо из регистров, либо из памяти. Причём перед обращением в память происходит обращение в кеш. Если нужные данные обнаружены в кеше, то они изымаются оттуда. Если нет, то инициируется машинный цикл чтения требуемых данных из ОЗУ. Данные заносятся в регистры, указанные в команде, а также в кеш.

3. АЛУ исполняет команду и заносит результат в регистр, указанный в команде.

4. Счётчик команд увеличивается на 4 (длина команды в байтах), дешифратор выбирает очередную команду из памяти команд и цикл продолжается.

Описанный алгоритм можно оформить в виде следующей блок-схемы:

8. Алгоритмы исполнения отдельных операций

8.1. Выборка команды

Алгоритм описывается следующим образом:

1. Адрес следующей команды находится в счётчике команд PC. Устройство выборки и декодирования команды обращается к памяти команд.

2. Выполняется чтение команды из памяти по указанному адресу.

3. Выбранная команда помещается во встроенный регистр IR устройства выборки и декодирования.

8.2. Обработка адресной части команды.

Алгоритм можно записать так:

1. Анализируется префикс адресации команды. Возможно 3 случая:

- префикс указывает на непосредственную адресацию. Тогда данные выбираются прямо из адресного поля команды

- префикс указывает на косвенную адресацию. Тогда необходимо выставить на шине адрес ячейки памяти с данными и получить требуемое значение либо из памяти, либо из кеша

- префикс указывает на относительную адресацию. Тогда необходимо получить адрес ячейки путём суммирования базы и смещения и выставить адрес на шину

2. Прочитать данные и занести их в регистры

8.3. Выполнение арифметических и логических операций

Алгоритм таков:

1. Опкод очередной команды содержится в регистре команд и подаётся в АЛУ

2. Происходит выборка операндов из памяти или из РОН

3. Команда исполняется, а результаты записываются в указанный регистр.

8.4. Исполнение команд перехода

8.4.1. Безусловный переход

В счётчик команд заносится адрес команды из адресной части команды безусл. перехода

8.4.2. Условный переход

В счётчик команд заносится адрес команды из адресной части команды перехода в зависимости от значения флажка.

8.5. Прерывание

Описать работу прерывания можно следующим образом:

1. При поступлении сигнала на линию INT процессор сохраняет адрес возврата и регистр флагов в РОН R0 и R1 и выставляет INTA

2. С шины читается адрес вектора прерывания и заносится в счётчик команд

3. Управление передаётся по заданному адресу

4. После завершения обработки прерывания восстанавливаются значения регистра флагов и счётчика команд.

9. ВВОД-ВЫВОД И ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ ОПЕРАЦИЙ НА ШИНЕ.

Согласно требованиям задания, необходимо описать механизм работы с шиной. Учитывая, что обмен с внешними устройствами осуществляется по аналогии с ячейками памяти, то и временные диаграммы будут похожими.

Чтение данных:

При записи данных диаграмма идентична, за исключением того, что используется сигнал W.

Захват шины при ПДП:

ВЫВОДЫ: В ходе данной работы был спроектирован RISC-процессор и изучены различные аспекты работы процессоров.

Список литературы:

1. Конспект лекций «Архитектура ЭВМ»

2. Методические указания «Архитектура ЭВМ»

3. Е. П. Угрюмов «Цифровая схемотехника»

4. Материалы сайта wasm.ru

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовую работу………………………………………………………………………………2 стр

Уточнение структуры системы…………………………………………………………………………….3 стр

Проектирование структуры внешних выводов…………………………………………………………3 стр

Форматы данных…………………………………………………………………………………………….4 стр

Организация памяти………………………………………………………………………………………..5 стр

Формат команды…………………………………………………………………………………………….7 стр

Система команд……………………………………………………………………………………………..8 стр

Внутренняя организация…………………………………………………………………………………..8 стр

Алгоритмы выполнения отдельных операций………………………………………………………...10 стр

Ввод-вывод, временные диаграммы……………………………………………………………………13 стр

Литература…………………………………………………………………………………………………..15 стр

16