Разработка интерпретатора команд простейшего микропроцессора

Размещено на http://www.allbest.ru

16

Курсовой проект

по дисциплине «Аппаратные средства вычислительной техники»

По теме: «Разработка интерпретатора команд простейшего микропроцессора».

Санкт-Петербург

2010 г.

Содержание

Аннотация

Введение

Команды

MOV r,M

ADI data

CALL addr

Заключение

Список используемой литературы

Аннотация

микропрограмма команда интерпретатор адресация

В данном курсовом проекте в соответствии с индивидуальным заданием необходимо разработать микропрограммы выполнения заданных команд (MOV r,M, ADI data, CALL addr) (в виде граф-схемы) и микропрограммный интерпретатор, реализующий эти команды, определить способы адресации и определить все необходимые управляющие сигналы, вырабатываемые устройством управления.

Введение

Типовая архитектура микропроцессорной системы имеет трехшинную организацию, выделяют следующие шины:

- двунаправленную шину данных (8 разрядов)

- шину адреса(16 разрядов)

- шину управления

Для разработки функциональной схемы интерпретатора в данном курсовом проекте используются следующие блоки:

RGA - буферный регистр адреса. Служит для приема и хранения адресной части команды. Разрядность регистра равна разрядности шины адреса.

MEM - память. Ячейки данных имеют разрядность, совпадающую с разрядностью шины данных.

Регистровые пары BC и HL -служат для хранения операндов, промежуточных результатов и хранения адресов памяти.

BD - буферный регистр данных. Используется для временного хранения выбранного из памяти слова перед его передачей на внутреннюю шину данных или для временного хранения результата перед его выдачей на внешнюю шину данных.

PC - 16-разрядный счетчик команд. Используется для приема и хранения текущего адреса команды.

A - регистр-аккумулятор. Предназначен для хранения окончательных или промежуточных результатов.

TEM - регистр временного хранения. Используется для временного хранения одного из операндов перед выполнением операнда в ALU.

ALU - 8-разрядное арифметико-логическое устройство. Предназначено для выполнения арифметических и логических операций.

RS - 8-разрядный регистр флагов или регистр признаков. В нем формируются признаки результата операции, выполненной в АЛУ (формирует 5 признаков).

RI - регистр команд. Принимает и хранит код очередной команды, адрес которой хранится в программном счетчике

Архитектура простейшей микропроцессорной системы представлена ниже на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru

16

Рис. 1. Архитектура простейшей МП-системы

Расшифровка обозначений на схеме:

ШД - 8-ми разрядная шина данных.

ША - 16-ти разрядная шина адреса.

ШУ - шина управления.

MEM - память.

PORT - устройства ввода-вывода (порты).

РОН - регистры общего назначения. Программно доступны.

MX/DX - мультиплексор - демультиплексор.

W, Z - регистры временного хранения. Служат для хранения второго и теретьего байта команды.

SP - 16-ти разрядный регистр-указатель стека.

PC - 16-ти разрядный счетчик команд.

I/D - схема инкремента-декремента.

RGA - буферный регистр адреса.

BD - буферный регистр данных.

RI - регистр команд. Хранит код очередной команды.

DCU - дешифратор кода команды.

ALU - 8-ми разрядное арифметико-логическое устройство.

A - регистр-аккумулятор.

TEM - регистр временного хранения.

CU - устройство управления. Вырабатывает последовательность управляющих сигналов.

RS - регистр признаков (флагов) результата операции в АЛУ.

Структура регистра признаков:

7 6 5 4 3 2 1 0

S - знак результата.

Z - признак нулевого результата.

AC - признак полупереноса или вспомогательный перенос из младшей тетрады в старшую.

P - признак четности.

C - признак переноса из старшего разряда.

Команды

1. MOV r,M

Микропрограмма выполнения команды MOV r,M (пересылка содержимого из ячейки памяти, адрес которой хранится в регистровой паре (H,L), в регистр).

Описание команды: (R)<-((H,L)).

Предположим, что команда расположена в памяти по адресу 0900H.

Алгоритм выполнения данной команды выглядит следующим образом (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru

16

Рис. 2 «Алгоритм выполнения команды MOV r,M»

Табл. 1 «Описание микроопераций команды MOV r,M»

Размещено на http://www.allbest.ru

16

Рис. 3 «Функциональная схема интерпретатора для команды MOV r,M»

Команда MOV r,M выполняется за пять машинных тактов и занимает в памяти один байт. Команда имеет косвенную адресацию.

2. ADI data

Микропрограмма выполнения команды ADI data (команда сложения значения data и аккумулятора, с последующей записью в аккумулятор).

Описание команды: (А)<-(A)+data.

Предположим, что команда расположена в памяти по адресу 0200H.

Алгоритм выполнения данной команды выглядит следующим образом

Рис. 4 «Алгоритм выполнения команды ADI data»

Табл. 2 «Описание микроопераций команды ADI data»

Размещено на http://www.allbest.ru

16

Рис. 5 «Функциональная схема интерпретатора для команды ADI data»

Контрольный пример:

А = 00000110

data = 00000111

? = 00001101 = 13

Содержимое регистра признаков:

Регистр признаков.

(RS) = 2

S = 0, т.к. результат положительный.

Z = 0, т.к. результат ненулевой.

AC = 0, т.к. не было переноса.

P = 0, т.к. количество единиц нечетное.

C = 0, т.к. переноса не было.

Команда ADI data выполняется за пять машинных тактов и занимает в памяти два байта. Команда имеет неявную адресацию.

3. CALL addr

Микропрограмма выполнения команды CALL addr (команда безусловного вызова подпрограммы, расположенной по адресу (addr)).

Описание команды: (PC)<-(addr), ((SP)-1)<-(PC H), ((SP)-2)<-(PC L), (SP)-2

Предположим, что команда расположена в памяти по адресу 0700H.

Алгоритм выполнения данной команды выглядит следующим образом (рис. 6).

Рис. 6 «Алгоритм выполнения команды CALL addr»

Табл. 3 «Описание микроопераций команды CALL addr»

Размещено на http://www.allbest.ru

16

Рис. 7 «Функциональная схема интерпретатора для команды CALL addr»

Команда CALL addr выполняется за тринадцать машинных тактов и занимает в памяти три байта.

Заключение

В результате курсового проектирования были разработаны три интерпретатора следующих команд простейшего микропроцессора: MOV r,M, ADI data, CALL addr. Для этого были составлены соответствующие алгоритмы выполнения команд, функциональные схемы интерпретатора, таблицы описания микроопераций, а также контрольные примеры для проверки правильной работы интерпретатора.

Список используемой литературы:

1. Разработка интерпретатора команд простейшего микропроцессора. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Аппаратные средства вычислительной техники» (ПГУПС, Санкт-Петербург, 2004 г.)

Размещено на Allbest.ru