Методические указания к лабораторный работам "АЛУ ЭВМ"
2 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ОРГАНИЗАЦИЯ УРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА
А.2 Организация управляющих автоматов АЛУ
Здесь находится пример отчёта по лабораторной работе, посвященной изучению управляющего автомата АЛУ
Цель лабораторной работы – изучение принципов построения операционных автоматов арифметико-логических устройств (ОА АЛУ).
Задание на самостоятельную работу: выполнить вариант №1 задания;. коды микропрограммы приведены в табл. А.4.
Таблица А.4 - Микропрограмма (для g=1 и пускового адреса а=0Аh )
|
Микропрограмма |
Код микрокоманды, HEX |
||
|
Адрес МК |
Мнемоника МК |
Тип микрокоманды X |
Адрес микрокоманды А |
|
а+0 (0Ah) |
Cnt (начало) |
0001 |
- |
|
a+1 (0Bh) |
Jz 11h |
1000 |
11h |
|
а+2 (0Ch) |
Push |
0101 |
- |
|
а+3 (0Dh) |
Cnt |
0001 |
- |
|
а+4 (0Eh) |
Endz |
1100 |
- |
|
а+5 (0Fh) |
Cnt |
0001 |
- |
|
а+6 (10h) |
Endmp (конец) |
0110 |
- |
|
а+7 (11h) |
Cnt |
0001 |
- |
|
а+8 (12h) |
Jmp 0Fh |
0000 |
0Fh |
В работе рассматривается АЛУ с программируемой логикой управления [1]. Список источников см. в конце примера.
На рис. А.2 приведена схема алгоритма микропрогаммы.
Р и с. А.2. Алгоритм микропрограммы ОА АЛУ
Результаты ее выполнения (трасса и временная диаграмма) представлены в таблице А.5 и рис. А.3.
В работе использован проект, который находился в папке «Лаб работы `Организация АЛУ` - Примеры выполнения программ для лаб работы\2011\alu_full6310s.dir» [2]. В нем для компиляции использован файл ..\ua.gdf. Микропрограмма сначала была записана в память. Для этого перед компиляцией была выбрана опция Assign | Device | FLEX10KA. Далее, после компиляции, при исполнения проекта на симулятора MAX+PLUS II использован файл ..\\ua.scf. После выбора опции «Simulator», но до нажатия его клавиши «Start», была инициализирована память путем выбора опции «Initialise | Initialise memory». При этом была выбрана опция: «Memory name | pzu:37:lpm_rom:LPM_ROM_component|altrom:srom|content», и затем в открывшемся диалоговом окне была выбран файл «Import file | ua(1)й.mif».
Таблица А.5 - Трасса микропрограммы
|
Микрокоманда |
Входы (h) |
Выходы (h) |
Стек (h) |
|||||||||
|
Адрес МК (h) |
Мнемоника МК |
RES |
Start |
g |
Z |
Усл. TST |
Адрес сл. МК |
Ready |
Регистр МК |
R0 |
R1 |
|
|
X |
A |
|||||||||||
|
01 |
Jmp 0Ah |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0A |
1 |
0000 |
0A |
→ |
|
|
0A |
Cnt |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0B |
0 |
0001 |
00 |
→ |
|
|
0B |
Jz 11h |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0C |
0 |
1000 |
11h |
→ |
|
|
0C |
Push |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0D |
0 |
0101 |
00 |
|
→0Dh |
|
0D |
Cnt |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0E |
0 |
0001 |
00 |
|
→0Dh |
|
0E |
Endz |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0D |
0 |
1100 |
00 |
|
→0Dh |
|
0D |
Cnt |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0E |
0 |
0001 |
00 |
|
→0Dh |
|
0E |
Endz |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0F |
0 |
1100 |
00 |
→ |
0Dh |
|
0F |
Cnt |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
0 |
0001 |
00 |
→ |
0Dh |
|
10 |
endmp |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
1 |
1100 |
00 |
→ |
0Dh |
|
01 |
Jmp 0Ah |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0A |
1 |
0000 |
0A |
→ |
0Dh |
|
0A |
Cnt |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0B |
0 |
0001 |
00 |
→ |
0Dh |
|
0B |
Jz 11h |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
11 |
0 |
1000 |
11h |
→ |
0Dh |
|
11 |
Cnt |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
12 |
0 |
0001 |
00 |
→ |
0Dh |
|
12 |
Jmp 0Fh |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0F |
0 |
1000 |
11h |
→ |
0Dh |
|
0F |
Cnt |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
0 |
0001 |
00 |
→ |
0Dh |
|
10 |
endmp |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
1 |
1100 |
00 |
→ |
0Dh |
|
00 |
Jmp 00h |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
1 |
0000 |
00 |
→ |
0Dh |
|
Примечание ‑ знак “→” показывает положение указателя стека УС. |
||||||||||||
Р и с. А.3. Временные диаграммы работы проекта УА АЛУ
Результаты исследований
Продолжительность такта: 130 нс.
Задержка определена как время от фронта ГТИ, первого после фронта сигнала START, и до установления уровня после перехода из 0 в 1 (окончания длительности переднего фронта) вывода памяти ПЗУ: |sfam:16|A[7..0]. Этот переход был выбран, как последний на временной диаграмме из всех выводов, по которым мы определяли реакцию макета УА.
Таким образом, тактовая частота в макете была практически максимальной. При этом частота ГТИ составила 7,7 МГц. Если сравнить с ОА, то получается, что УА работаем медленнее. Очевидно, быстродействие ограничивают блоки ОЗУ.
Выводы:
– изучены принципов организации УА АЛУ;
– выполнен проект устройства без УА;
– успешно проведена верификация проекта на тестовой микропрограмме;
– оказалось, чтоУА работает медленнее, чем ОА, очевидно, это связано с быстродействием ОЗУ;
– быстродействие УА ограничивают микросхемы ОЗУ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Организация арифметико-логических устройств ЭВМ [Электрон. ресурс]: метод. указания к лаб. раб. по курсу Б3.Б.2 «ЭВМ и периферийные устройства» направления 230100.62 «Информатика и выч. техника» / сост. О. А. Заякин, В. П. Павлов. – Самара: Изд-во СГАУ, 2014.
- Учебно-методический комплекс дисциплины «Аппаратные средства выч. техники» [Электрон. ресурс] / Самарский гос. аэрокосм. ун-т; специальность 090105 «Комплексное обеспечение информационной безопасности автоматизированных систем»; учебный план 0901105.65-10-О-П; фак-т «Информатика», каф. информационных систем и технологий. – Самара, 2010. – 1 CD-R. – Доступен на каф. ИСТ.