Проектирование процессора ЭВМ с архитектурой IA-32

В эру информационных технологий, которую мы живем, немаловажную роль играют ЭВМ. По этой причине специалисты, которые разбираются в устройстве вычислительных машин, очень востребованы. Данный специалист должен не только работать на компьютере (этому обучают различные курсы за достаточно короткие сроки), но и знать архитектуру (а в некоторых случаях и структуру) процессора и всего вычислительного комплекса в целом. Это обусловлено тем, что приобретение человеком компьютера заключается в заказе на поставку его различным фирмам и организациям, которые сами подбирают различные конфигурации в зависимости от требований клиента. Но не знание архитектуры зачастую приводит к тому, что фирмы комплектуют компьютеры не совсем современными и совместимыми деталями, что в последствие может сильно сказаться на работе всего вычислительного комплекса.

Кроме того,  знание компьютера на схемотехническом уровне более полно использовать ресурсы системы при создании отдельных программных модулей и готового программного продукта.

Надо сказать, что в состав ЭВМ входят: процессор, объединяющий операционные автоматы, блок управления и регистровую память, операционная память и каналы ввода-вывода.

Объектом курсового проектирования является процессор ЦВМ широкого назначения. Проектируемый процессор должен реализовать заданную совокупность команд из набора команд программно совместимыми с архитектурой IA-32.

Разработка процессора проводится в следующих аспектах:

1. Описание форматов команд из заданного в варианте набора и форматов используемых в них данных:

-описание для каждой команды:

а) способа кодирования и длины;

б) типа обрабатываемых данных и их местоположения;

в) способов используемой адресации;

г) основного содержания команды (выполняемой операции) и формируемого признака результата;

д) видов и условий возникновения особых случаев (ошибок) при выполнении команды, а также способов реакции на их появление;

-описание для каждого типа данных:

а) способа их кодирования и длины;

б) положения младших и старших значащих разрядов в коде числа;

в) расположения знакового разряда для чисел со знаком;

г) расположения знака, характеристики и мантиссы для чисел с плавающей точкой;

д) диапазона представления чисел.

2. Выбор разрядности основных узлов процессора, таких как:

а) регистра команд (РгК);

б) счетчика адреса команд (СчАК);

в) регистра адреса оперативной памяти (РгАОП);

г) регистров чтения и записи ОП (РгЧтОП, РгЗпОП);

д) рабочих программно недоступных регистров.

3. Формирование регистровой модели процессора с указанием типов используемых регистров, их количества, способов нумерации и адресации, разрядности.

4. Синтез структуры процессора в базисе указанного в задании набора МПС; описание структурной схемы МПС и функционального назначения внешних выводов для операционного блока, блока микропрограммного управления, оперативной и регистровой памяти; определение набора управляющих сигналов, адресных входов и входов данных для МПС.

5. Реализация алгоритма цикла работы процессора в виде содержательных схем алгоритмов.

6. Разработка структуры микрокоманды (МК), обеспечивающей функционирование процессора в соответствии с алгоритмом цикла работы; составление микропрограммы операции обработки чисел в формате с плавающей точкой.

В пояснительной записке приводятся расчеты, описания алгоритмов, микропрограмма, пояснения к схемам [10].

Внимание!