Разработка структуры гипотетического микропроцессора и центральной части МЭВМ на его базе. Эмуляция выполнения команд
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Курсовая работа
Разработка структуры гипотетического микропроцессора и центральной части МЭВМ на его базе. Эмуляция выполнения команд
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
. Анализ структуры микропроцессора прототипа и алгоритмов выполнения заданного подмножества команд
.1 Структура микропроцессора-прототипа
.2 Адресация основной памяти
.3 Анализ способов адресации операндов и алгоритмов выполнения заданного подмножества команд
. Постановка задач проекта
.1 Требования к структуре и интерфейсу гипотетического микропроцессора
.2 Требования к структуре и интерфейсу АЛУ микропроцессора
.3 Требования к структуре микро ЭВМ
. Разработка алу микропроцессора
.1 Разработка ОА для отдельных операций АЛУ
.2 Разработка общего ОА АЛУ
.3 Разработка микропрограмм выполнения операций в АЛУ
.4 Разработка объединенной микропрограммы АЛУ
. Разработка гипотетического микропроцессорa
.1 Разработка структуры микропроцессора
.2 Система команд микропроцессора
.2.1 Команда ADD AL,imm8
.2.2 Команда MUL r8
.2.3 Команда DEC AL
.2.4 Команда MOV r/m8,r8
.2.5 Команда JMP (относительная адресация)
.2.6 Команда JА (относительная адресация)
. Разработка структуры центральной части микроэвм на базе гипотетического микропроцессора
.1 Разработка структуры микроЭВМ
.2 Организация шин микро-ЭВМ
.3 Организация ОЗУ
.4 Микропрограмма работы микро-ЭВМ
. Разработка программы эмуляции работы микро-эвм
.1 Постановка задачи
.2 Алгоритм работы программы эмуляции
.3 Список процедур и функций
.4 Анализ результатов тестирования программы
Выводы
Перечень ссылок
Приложение А Техническое задание на разработку микроэвм
Приложение Б Техническое задание на программу-эмулятор
Приложение В Руководство пользователя
Приложение Г Экранные формы
Приложение Д Листинг программы
ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ
ЭВМ - Электронная вычислительная машина
ОС - Операционная система
ЗУ - Запоминающие устройство
ОЗУ - Оперативное запоминающие устройство
АЛУ - Арифметико-логическое устройство
МП - Микропроцессор
ОА - Операционный автомат
МО - Микрооперация
ПП - Программный продукт
ВЕДЕНИЕ
Сейчас, когда современные процессоры работают на частотах, превышающих 1000 МГц, мало кто задумывается над принципом их работы. Даже некоторые специалисты в области компьютерных технологий воспринимают процессор как черный ящик. Однако известно, что ни одну требовательную к системным ресурсам программу нельзя написать, не учитывая архитектуры ЭВМ, для которой она пишется. Следовательно, сейчас существует потребность в программах, которые наглядно могут продемонстрировать процесс работы программы на самом низком уровне.
Основной целью создания проекта является ознакомление со структурой микропроцессора i80386 и выполнение следующих работ по проектированию микропроцессора: разработка структуры АЛУ, разработка алгоритмов выполнения команд, разработка структуры гипотетического микропроцессора, разработка структуры микро-ЭВМ на базе гипотетического микропроцессора, создание программы эмуляции выполнения заданных команд. Система команд гипотетического микропроцессора является подмножеством системы команд микропроцессора i80386.
Программа эмуляции может быть использована в учебных целях для наглядной демонстрации работы микропроцессора.
1. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ МИКРОПРОЦЕССОРА ПРОТОТИПА И АЛГОРИТМОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАННОГО ПОДМНОЖЕСТВА КОМАНД
1.1 Структура микропроцессора-прототипа
Гипотетический микропроцессор, разрабатываемый в данном курсовом проекте, основан на архитектуре микропроцессора 80386. Он содержит: регистры общего назначения, сегментные регистры, микропрограммное устройство управления, устройство управления и синхронизации, 32-разрядное арифметико-логическое устройство, регистры указателей, индексные регистры, регистр команд, регистр флагов, устройство сегментации, устройство страничного преобразования.
Общая структурная схема микропроцессора приведена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Общая структурная схема микропроцессора 80386.
Пояснение к схеме:
1.БАД - буфер адреса данных (используется для передачи и считывания данных из оперативной памяти);
2.СФА - сумматор физического адреса (блок формирования физического адреса из сегмента и смещения);
3.РФ - регистр флагов;
4.АЛУ - арифметико-логическое устройство;
5.БК - очередь (буфер) команд;
6.РК - регистр команд;
7.УУиС - устройство управления и синхронизации;
8.МУУ - микропрограммное устройство управления;
9.РО - регистр обмена;
10.EAX, EBX, ECX, EDX - регистры общего назначения;
11.ESP, EBP - регистры указателей;
12.ESI, EDI - индексные регистры;
13.BR1, BR2 - буферные регистры операндов АЛУ;
14.CS, DS, SS, ES, FS, GS - сегментные регистры;
15.EIP - регистр адреса команды.
К регистрам общего назначения относятся:
-ЕAX - аккумулятор, в основном участвует в арифметических операциях и предназначен для хранения одного из операндов или результата операции. Возможно обращение к первому(AL) или второму(AH) байтам или к обоим вместе(AX);
-EBX - регистр базы. В основном в нем хранится начальный адрес обрабатываемого