БЛОК ВНУТРІШНЬОЇ СИНХРОНІЗАЦІЇ

4.4. БЛОК ВНУТРІШНЬОЇ СИНХРОНІЗАЦІЇ

Блок внутрішньої синхронізації (БВС) являє собою системний тактовий генератор і призначений для синхронізації внутрішніх блоків процесора. Він зібраний на єдиній БІС К1804ГГ1, що має стабілізований (за допомогою зовнішнього кварцевого резонатора) генератор опорної частоти від 1 до 30 МГц, мікропрограмувальну тривалість циклу тактових імпульсів від 3 до 10 періодів опорної частоти і стану «робота», «останов», «чекання», «кроковий режим».

4.5 Блок основної пам`яті

 

Згідно завданню ОП составляє 256 Кбайт пам`яті ОЗП. Одне слово займає 64 біт. В кожний момент часу може бути звертання тільки до однієї ячейки пам`яти. У схемі використовуються статичні ОЗП К541РУ2.

Використані в роботі мікросхеми ОЗП мають ємність 4 Кбіт з організацією 1*4Кбіт, тому наш модуль ОЗП буде організований у 32 банки по 16 мікросхеми в одному. Один банк має ємність 4*16=64Кбіт=8Кбайт з розрядністю слова 64 біт.

Для адресації банків розроблена схема дешифрації старших розрядів адреси. Цей дешифратор побудований на п`яти дешифраторах (типу 3 в 8), включених у каскадному включенні. Це дозволяє адресувати 32 банки, використовуючи старші 5 адресні розряди А10-А14. З виходів дешифраторів сигнали виборки поступають на входи CS мікросхем ОЗП.

Пам`ять має двунаправлену шину даних, тому для правильного керування буферними регистрами розроблена схема на елементах АБО та НІ, яка керує входами дозвілу роботи регистрів. Регистр читання відкривається тільки коли активні сигнали CS та RD, регистр запису – коли активні CS та WR.

5. Розробка мікропрограми

Під створенням мікропрограми мається в виду запис прошивки ПЗП мікропрограм, тобто запрограмувати значення усіх бітів при виконанні кожної команди.

Розряди мікрокоманди керують работой усіх узлів мікропроцесорного приладу: керування блоком обробки даних, блоком виконання команд, приладом приоритетного переривання, трактом даних та усіма остальними приладами.

Мікропрограми розрізняються по длині в залежності від типу команди: для команд типу регистр-регистр достатньо чотирьох тактів, але для команд типу регистр-пам`ять необхідно вже не менше семи мікрокоманд, тому що треба додатково обчислювати адреси операнду та загрузка його із пам`яті.

При виконуванні команд загальними у всіх є мікрокоманди, які реалізують слідуючі функції: формування адреси команди, вибірка команди, декодування команди. Подальші шаги мікропрограм залежать від конкретної команди.

5.1 Команда HER

Ця команда виконує аріфметичний здвиг вліво з нормалізацієй. Вона має формат “регистр-пам`ять” та зписується так:

HER b1, r2, d1

де r2 - адреса ОЗП, де зберігається здвигаєме число й куди буде записан результат операції;

b1 - адреса ЗП, в якому зберігається базове значення кількості здвигаємих розрядів;

d1 - кількість розрядів, на яку буде здвигатись число r1.

Сумарна кількість здвигів визначається підсумовуванням змісту ОЗП b1 і значення d1.

Алгоритм виконування команди представлений на рисунку

5.2 Команда SE

Команда SE - віднімання з нормалізацієй.

Формат команди:

SE r₁, s₂

Алгорітм виконування: по команді SE другий операнд, який знаходится у пам`яті за адресою s₂ (адреса повинна знаходитисьна границі слова), віднімається з першого операнду, й нормалізована разность розміщається на месті першого операнду в регистр r₁.

Блок-схема виконання команди:

ПОЧАТОК

Формування адреси команди

Вибірка команди

Декодування

Вибірка зміщення

Формування адреси операнду

 

Выбірка операнду

Виконання команди

КІНЕЦЬ

6. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

Для спроектованої мікро-ЕОМ необхідно провести деякі оцінні розрахунки технічних характеристик. Потрібно визначити споживану потужність усієї мікро-ЕОМ, період проходження тактових імпульсів і час виконання команд описаних раніше.

Розрахуємо приблизну споживану потужність мікро-ЕОМ. Для цього просумуємо потужності всіх пристроїв, що входять до складу даної мікро-ЕОМ, що у свою чергу одержуємо підсумовуванням потужностей мікросхем, що входять до складу цих пристроїв.

Прилад	ІМС	потужність, Вт	Кол-во, шт.	Сум. потужність для приладів,Вт	Сум. потужність для ЕОМ, Вт
БОД	К1804ВС2 К1804ВР1 К1804ВР2	1,75 0,57 1,6	16 5 1	32,45	319,07
БОП	К1804ВН1 К1804ВРЗ К1533ИД7 К556РТ6	1,525 0,12 0,005 0,95	8 1 1 2	13,325
ОЗП	К541РУ2 К1804ИР2 К555ИД7	0,5 0,19 0,005	512 18 5	259,445
БС	К1804ГГ1	0,48	1	0,48
БМУ	К1804ВУ4 К1804ИР2 К556РТ6 К555КП6 К555ЛП6	1,72 0,19 0,95 0,005 0,005	1 11 9 1 1	12,37

Виберемо тактову частоту. Максимальні значення часу затримки поширення сигналів будуть для модуля БОД и ОЗП.

 Тзд.р.Бод= Тзд.р.вс2+ 2 * Тзд.р. bp1 + Тзд.р. вр2 = (120 + 2 * 15 + 60) * 10^-9 = 210 нс.

Тзд.р. озу=2Тзд.р. ид7 + Тзд.р. ир2 + Тзд.р. РУ2 =(20 + 45 + 140) * 10^-9 = 205 нс.

Тзд.р. max = mах(Тзд.р. озу, Тзд.р. Бод) == 210 нс. Максимальна тактова частота з урахуванням додаткових затримок :

F = |1 / Тзд.р. mах| = 1 / (210 * 10^-9) | = 4 МГц. Тоді період проходження тактових імпульсів складе :

Т=1/F=1/(4* 10⁶) =250 нс.

Знайдемо время виконання команд. Тому що команда SE виконується 16+1 циклів, то час ее виконання складе :

t_DD = Т * 16 = 4 мкс.

Команда HER виконується за 1+1+16+1=19циклів. Таким чином, час виконання команди HER складає :

Т_hER=Т* 19 =4,75 мкс