Zadatak

 

Logičko projektovanje računarskih sistema I  I 

Finalni ispit (Grupa 1)

Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad  Sad  Departman za računarstvo i automatiku  automatiku  Odsek za računarsku tehniku i računarske komunikacije  komunikacije  

Finalni ispit Grupa 1

Logičko projektovanje računarskih sistema I  02 Feb 2016 NAPOMENA: Za potrebe ispita koristiti direktorijum C:\Temp\LPRS1_RAXXX_20YY\, gde je XXX broj indeksa, a YY godina upisa. Rešenje zadatka treba da se nalazi u tom direktorijumu.  

ZADATAK 1. (24 poena) Za 8-bitni mikroprocesor prikazan na Slici 1 potrebno je isprojektovati sledeće module: module: Upravljačku Upravlja čku jedinicu jedinicu (prihvata statusne bite, a formira 16-bitnu upravljačku upravlja čku reč), reč),   Dekoder (signal S[15] se koristi kao dozvola rada dekodera, a S[14:12] biraju koji izlazni    bit je upaljen), Registre (8-bitne; podrazumevani ulazi iCLK i inRST nisu prikazani na slici),   Multipleksere (neiskorišćene ulaze povezati na proizvoljnu vrednost), vrednost) ,   Aritmetičko Aritmeti čko--logičku jedinicu (sa jedinicu (sa izlaznim statusnim bitima: ZERO, SIGN i CARRY),   Inkrementer –  Inkrementer  –  dodaje  dodaje na ulaz broj koji je predstavljen signalom s ignalom S[11:9] u 3-bitnoj    predstavi u II komplementu. Vrh hijerarhije je već opisan i dat u prilogu.

Slika 1: Blok šema mikroprocesora   1

 

Logičko projektovanje računarskih sistema I  I 

Finalni ispit (Grupa 1)

Upravljačka jedinica procesora treba da realizuje algoritam algo ritam prikazan na slici 3 koji predstavlja računanje faktorijela ulaznog operanda. Upravljačka reč procesora je prikazana p rikazana na slici 2. Bit S[15] upravljačke reči predstavlja dozvolu rada za dekoder.  dekoder.   S15  S14  S13  S12  S11  S10  S9  S8  S7  S6  S5  S4  S3  S2  S1  S0  Slika 2: Upravljačka reč mikroprocesora Aritmetičko ritmetičko--logička jedinica (ALU) (ALU) izvr šava  šava  funkcije opisane Tabelom 1. Tabela 2 prikazuje funkcije preostalih delova mikroprocesora. S8  0 0 0 0 1 1 1 1

S7 0 0 1 1 0 0 1 1

S6 0 1 0 1 0 1 0 1

F B -B A+B A –   B B shl (A) shr (A) ashr (A) A and B

Binarni kod 000 001 010 011 100 101

A

B

Dec

S2 S1 S0 

S5 S4 S3 

S14 S13 S12 

A  R0 A  R1 A  R2 A  R3 A  R4 A  R5

B  R0 B  R1 B  R2 B  R3 B  R4 B  iX

R0  RES R1  RES R2  RES R3  RES R4  RES R5  RES

Tabela 2: Opis funkcija pojedinih delova mikroprocesora

Tabela 1: Funkcije koje realizuje ALJ

START

R0 ← X

R1 ← R0

YES

NO R0 > 2

R2 ← R0 - 2

R4 ← R1

R3 ← R1

END

YES

NO R2 == 0

R0 ← R0 - 1

R1 ← R1 + R3

R2 ← R2 - 1

 

Slika 3: Mikroprogram koji treba da izvršava UJ 

Funkciju realizovanog sistema proveriti simulacijom koristeći koristeći VHDL  VHDL testbench. Simulacija treba da proveri računanje faktorijela broja 5. 5.

2

 

Logičko projektovanje računarskih sistema I  I 

Finalni ispit (Grupa 1)

ZADATAK 2. (6 poena) Dodati u procesor još još dva 16-bitna  registra. Registre treba realizovati kao posebne module i uvezati ih u vrh hijerarhije tako da budu spojeni sa svim komponentama iz kojih čita ju vrednost i na koje utiču utič u (sistem mora da bude povezan u jednu celinu). Prvi registar (REG1) tr eba eba da se ponaša na sledeći način:  način: 

   Na početku rada sistema, postavlja se na vrednost 0 (u resetu),  resetu),    Svaki put kada se vrednost upisuje u R1 i na signalu CARRY pojavi 1, uvećava se za

 

vrednost (REG2 + 1). Drugi registar (REG2) treba da se ponaša na sledeći način:  način: 

   Na početku rada sistema, rada sistema, postavlja se na vrednost 0 (u resetu), Svaki put kada se vrednost upisuje u R3, postavlja se na vrednost REG1.   

Koristeći dopunjen sistem, pokušati računanje faktorijela broja 10. 10 .

3