Теория и проектирование ЦВМ

 

 

 

Двоичная прошивка ПЗУ

 

A	Y	X	A0	A1

 

 

 

 

Расчёт  быстродействия

 

Расчет быстродействия производится следующим образом:

             Примем за 1такт процессора величину:

                                                               T=2.

Если N – наибольшее количество тактов в одной операции, то быстродействие при этом:

                                                 t=N*T,

а берется в зависимости от выбранной серии микросхем. Мной была выбрана серия K500, и поэтому =20нс.

Нахождение  времени выполнения каждой микрооперации:

Деление:

N =  , T = 2

t= 37*2 = 44, т.е. t = 74*20 = 1480нс

 

Сложение  с нормализацией:

N = 22, T = 2

t = 22*2 = 44, т.е. t = 44*20 = 880нс

 

Загрузка:

N = 3, T = 2

t = 3*2 = 6, т.е.  t = 6*20 = 120нс

 

Переход по счетчику:

N = 9, T = 2

t = 9*2 = 18, т.е. t = 18*20 =360нс

 

Выбор серии микросхем и их описание

Цифровые микросхемы эмиттерно-связанной  логики (эсл) имеют  
наибольшее быстродействие, достигшее в настоящее время субнаносекундного диапазона. Особенность эсл в том, что схема логического элемента строится на основе интегрального дифференциального усилителя (ДУ), транзисторы  
которого могут переключать ток и при этом никогда не попадают в режим насыщения.

Микросхема К500ИР141 - это регистр, который может работать в  
четырёх режимах: остановка сдвига (хранение), сдвиг вправо, сдвиг влево,параллельный приём. Команда для выбора одного из режимов подаётся на входы выбора SI и S2. Сдвиг вправо и влево информации в триггерах получается после прихода положительного фронта тактового импульса t_n+ 1 на  
тактовый вход с. Регистр загружается параллельно по входам D_o - D_з, а по входам DL и DR последовательно для сдвига влево и вправо соответственно. Выходы Qo - Qз имеют нагрузочную способность 50 Ом. Если используется только один из выходов для последовательного вывода данных в нагрузку,  
остальные выходы следует оставить разомкнутыми.

Микросхема К500ИД161 - однотипный дешифратор он имеет значащие  
выходные напряжения низкого уровня (инверсные выходы). Входы приёма  
трёхразрядного слова имеют положительную логику. Дешифратор имеет два - - входа разрешения ЕI о и El₁ •Дешифрация разрешается при напряжениях низкого уровня на этих входах. Подав на один из входов напряжение высокого уровня, запрещаем работу дешифратора, тогда на всех выходах появятся напряжения высокого уровня.

Микросхема К500РЕ149 - постоянное запоминающее устройство  
однократного программирования. Основа ПЗУ - матрица ячеек однократного программирования с организацией 32х32 = 1024 бита. При считывании на четырёх выходах ПЗУ Qo - Ql появляется параллельное слово - байт на 4 бита.

Как при  программировании (т. е. при записи единицы  в ячейку), так и при считывании данных, записанных в ПЗУ, используются восемь адресных входов А_о -А₇• Входы А_о - А₄ связаны с матрицей через внутренний дешифратор имеющий 32 выходных провода. По линиям адресации A_s - А₇ переключаются состояния сразу четырёх мультиплексоров MUXO - MUX3 и после выходных  
буферных каскадов, которые могут работать на нагрузку 5 О Ом, появляется считываемый байт. Выходные буферные каскады имеют вход выбора кристалла CS. Он необходим при конструировании ПЗУ большой ёмкости из нескольких К500РЕ149. Тогда требуемая часть блока памяти (микросхема) выбирается напряжением низкого уровня на его входе CS .

В цифровых системах на основе этих ПЗУ строятся схемы управления - контроллёры, узлы хранения микропрограмм и алгоритмов. В ПЗУ удобно записывать стандартные  коды и последовательности, а также  цифровые эквиваленты сложных стандартных  аналоговых сигналов (например, телевизионных). Микросхема К500РЕ149 имеет максимальное время доступа к данным 20 нс. при  удельной мощности потребления 0,66 мВт/бит. По каждому адресу входное сопротивление  составляет 50 кОм и определяется сопротивлением утечки. Упрощённая эквивалентная  структура запоминающей матрицы - 32 провода по горизонтали и 4 группы по восемь проводов по  вертикали. Программирование точки пересечения шин получается пережиганием избыточным током нихромовой перемычки между ними (аналогично плавкому предохранителю).

Кодом A_s - А₇ все мультиплексоры MUX_o - МUX_з выбрали четыре  
первых провода. Если адресом А_о - А₄ выбрать горизонтальный провод 1, то точек пересечения окажется 4. Для того чтобы записать единицу только на перекрестие 1 п, в данном ПЗУ через буфер Qn при программировании требуется пропустить форсирующий ток программирования I_прф (это третья переменная

 

 

Заключение

 

     В процессе выполнения курсового проекта я наиболее подробно ознакомился с работой процессора, и у меня появилось представление о внутреннем его содержании и алгоритмах его работы. Я узнал принципы построения автоматов с программируемой логикой.

     Выполнение курсового проекта стало дополнительным источником для закрепления и углубления знаний по курсу Организация ЭВМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы.

1. Каган Б.М.  Электронные вычислительные машины  и системы  М.,1991

2. Принципы  работы системы IВМ!370. Под редакцией Л.Д. Райкова М., 1978

3. Шило В.Л.  Популярные цифровые микросхемы: справочник, - М.1988,- 352с.