Курсовая работа: Моделирование процессора (операционного и управляющего автоматов) для выполнения набора машинных команд

Выборка команд из памяти производится следующим образом: адрес команды, содержащийся в программном счетчике адреса, записывается в регистр адреса, а затем выдается на адресные входы блока памяти, что сопровождается выдачей управляющим устройством сигнала чтения из памяти. Данные из памяти считываются в буферный регистр. После того, как выбранная из памяти команда попадает в буферный регистр, она выдается на внутрипроцессорную шину, откуда она записывается в регистр команд IR. На этом выборка команды заканчивается.

После окончания фазы извлечения команды начинается фаза интерпретации команды. В зависимости от команды эта фаза может представлять собой, например, извлечение из памяти константы, необходимой для выполнения команды или извлечение из памяти номера регистра. В конце этой фазы процессор готов к выполнению команды. На этом начинается фаза выполнения. Фаза извлечения данных из памяти присутствует у команды занесения данных в аккумулятор, в регистры общего назначения, а также при переходе на адрес.

3. Временные диаграммы, описывающие выполнение микроопераций для каждой команды

Пронумеруем операции процессора:

Код операции			Команда
0	0	0	Mov A,#d
0	0	1	Mov Rn,#d
0	1	0	ADD Rn, A
1	0	0	JBC bit, rel

Временная диаграмма микроопераций выполнения команды MOV A, #d:

Временная диаграмма микроопераций выполнения команды MOV Rn, #d:

Временная диаграмма микроопераций выполнения команды AddA, Rn:

4. Содержательный алгоритм микропрограммы

Алгоритм выполнения команды в общем случае состоит из таких фаз:

1. Выборка команды из памяти по соответствующему адресу

2. Интерпретация команды (дешифрирование) и подача соответствующих управляющих сигналов

3. Загрузка данных

4. Выполнение команды

5. Подготовка к загрузке следующей команды

В случае с разрабатываемым процессором общий алгоритм выглядит следующим образом:

1. Запись значения программного счетчика в MAR (MemoryAddressRegister).

2. Передача содержимого MAR на адресные входы памяти.

3. Передача сигнала чтения и выбора микросхемы памяти.

4. Запись данных из памяти в MBR (MemoryBufferRegister).

5. Передача содержимого MBR на шину данных процессора и запись его в регистр команд IR (InstructionRegister).

6. Выбор из памяти команд необходимой команды

7. Увеличение значения программного счётчика

8. Запись значения программного счетчика в MAR (MemoryAddressRegister).

9. Выдача содержимого MAR на адресные входы памяти.

10. Выдача сигнала чтения и выбора микросхемы памяти.

11. Запись данных из памяти в MBR (MemoryBufferRegister).