Содержание

Введение 3

1. Разработка структурной схемы 4

2. Разработка принципиальной схемы 5

2.1. Математические сопроцессор 5

2.2. Система прерываний 6

2.2.1. Формирование прерываний и передача в ЦПУ вектора прерываний 6

2.2.2. Возврат из прерываний и его реализация 10

2.2.3. Запоминание и восстановление состояния прерываемой программы 10

2.2.4. Управление приоритетами 12

2.3. КЭШ 14

2.3.1. Работа ЦПУ при удачном и неудачном обращении к КЭШу 14

2.3.2. Структурная организация КЭШа, размер блока. 16

2.3.3. Используемый алгоритм свопинга 16

2.3.4. Механизм отмены содержимого КЭШа и замещения информации в КЭШе 18

2.4. Оперативная память 19

2.4.1. Используемый способ расширения емкости оперативной памяти 19

2.4.2. Максимальный объем расширенной памяти 20

2.4.3. Используемые типы адресов 20

2.5. Система контроля 21

2.5.1. Система контроля памяти по Хэммингу 21

2.5.2. Система контроля ввода – вывода по паритету 28

2.5.3. Асинхронная связь 31

2.5.4. Синхронная связь 34

3. Заключение 36

4. Используемая литература 37

Введение

Целью данной курсовой работы является разработка основных компонентов электронно-вычислительной машины (ЭВМ).

Основное внимание в работе будет уделено блоку системы прерывания:

* формирование прерываний и передача в ЦПУ вектора прерываний;

* возврат из прерываний и его реализация;

* запоминание и восстановление состояния прерываний;

* управление приоритетами.

Помимо этого будут рассмотрены такие вопросы, как:

* использование КЭШ;

* структура и принципы функционирования оперативной памяти;

* физическая и программная реализация управления вводом - выводом;

1. Разработка структурной схемы

ЭВМ предназначены для обработки информации и отображения результатов обработки. Для решения задачи должна быть написана программа.

Во время решения задачи программа и операнды (числа, над которыми производится операции) находятся в оперативной памяти (ОЗУ). Быстродействие ОЗУ соизмеримо с быстродействием АЛУ. В процессе решения задачи АЛУ постоянно взаимодействует с ОЗУ, передавая в ОЗУ промежуточные и конечные результаты и получая из ОЗУ операнды действия всех частей ЭВМ при решении задачи осуществляется под воздействием управляющих сигналов, вырабатываемых устройством управления в соответствии с программой, записанной в ОЗУ.

ПЗУ предназначено для хранения стандартных программ, таких как sin и cos, констант , е.

Существует еще сверх ОЗУ (СОЗУ), которое обладает малым объемом и высоким быстродействием. СОЗУ применяется для кратковременного хранения операндов и промежуточных результатов.

Качество ЭВМ определяется: объемом ОЗУ (т.е. количеством одновременно хранимых в ОЗУ двоичных слов); быстродействием, определяемым количеством операций в сек. После выполнения задачи, программа и результаты через устройство вывода записываются во внешнее ЗУ. В качестве внешних ЗУ используются магнитная лента, гибкий магнитный диск, магнитный барабан, перфолента, перфокарты. Программа вводится в ОЗУ с внешних ЗУ или с клавиатуры через устройство ввода.

2. Разработка принципиальной схемы

2.1. Математические сопроцессор

Математический сопроцессор - это специальный модуль для выполнения операций с плавающей запятой, который работает в содружестве с центральным процессором.

Математический сопроцессор не является обязательным элементом персонального компьютера. От него, в принципе, можно отказаться. Так раньше и поступали из соображений экономии.

Однако, при решении задач, которые требовали выполнения большого количества математических вычислений, например, при научных или инженерных расчетах, остро встал вопрос о повышении производительности компьютера.

Для этого решили использовать дополнительный специальный процессор, который "настроен" на выполнение математических операций и реализует их во много раз быстрее, чем центральный процессор. Таким образом, была получена возможность наращивать производительность центрального процессора за счет специального модуля - математического сопроцессора.

Не в пример центральному процессору, математический сопроцессор не держит под управлением основную массу цепей компьютера. Наоборот, вся деятельность математического сопроцессора определяется центральным процессором, который может посылать математическому сопроцессору команды на выполнение программ и формирование результатов.

В обычном режиме центральный процессор выполняет все функции компьютера. И лишь, когда встречается задача, с которой лучше справится математический сопроцессор, ему выдаются данные и команды, а центральный процессор ожидает результаты. К таким задачам относятся, например, математические операции между вещественными числами (операции между числами с плавающей запятой), где числа представлены мантиссой и ординатой (десятичная степень числа, определяющая положение десятичной запятой).

Если раньше, в компьютерах первых поколений (i80386, i80486) модуль