MPSU/APS
1
0
Fork 0
mirror of https://github.com/MPSU/APS.git synced 2025-11-20 15:00:39 +00:00
Code Issues Packages Projects Releases Wiki Activity

Унификация имени процессора CYBERcobra

Browse Source
This commit is contained in:
Andrei Solodovnikov
2025-11-11 13:43:18 +03:00
parent 11720db8e8
commit a51d46faae
5 changed files with 12 additions and 12 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

14
Labs/04. Primitive programmable device/README.md
View File

@@ -10,7 +10,7 @@
## Цель
Реализовать простейшее программируемое устройство с архитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1`
Реализовать простейшее программируемое устройство.
## Ход работы
@@ -36,7 +36,7 @@
4. изменяется значение `PC`;
5. цикл повторяется с `п.1`.
Любая инструкция приводит к изменению состояния памяти. В случае процессора с архитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` есть два класса инструкций: одни изменяют содержимое регистрового файла — это инструкции записи. Другие изменяют значение `PC` — это инструкции перехода. В первом случае используются вычислительные инструкции и инструкции загрузки данных из других источников. Во втором случае используются инструкции перехода.
Любая инструкция приводит к изменению состояния памяти. В случае процессора, рассматриваемого в данной лабораторной работе, есть два класса инструкций: одни изменяют содержимое регистрового файла — это инструкции записи. Другие изменяют значение `PC` — это инструкции перехода. В первом случае используются вычислительные инструкции и инструкции загрузки данных из других источников. Во втором случае используются инструкции перехода.
Если процессор обрабатывает вычислительную инструкцию, то `PC` перейдет к следующей по порядку инструкции. В ЛР№3 мы реализовали память инструкций с [побайтовой адресацией](../03.%20Register%20file%20and%20memory/#1-Память-инструкций). Это означает, что каждый байт памяти имеет свой собственный адрес. Поскольку длина инструкции составляет `4 байта`, для перехода к следующей инструкции `PC` должен быть увеличен на `4` (`PC = PC + 4`). При этом, регистровый файл сохранит результат некоторой операции на АЛУ или данные с порта входных данных.
@@ -48,9 +48,9 @@
![../../.pic/Labs/lab_04_cybercobra/logoCC3000.svg](../../.pic/Labs/lab_04_cybercobra/logoCC3000.svg)
В качестве первого разрабатываемого программируемого устройства предлагается использовать архитектуру специального назначения `CYBERcobra 3000 Pro 2.1`, которая была разработана в **МИЭТ**. Главным достоинством данной архитектуры является простота её понимания и реализации. Главным её минусом является неоптимальность ввиду неэффективной реализации кодирования инструкций, что приводит к наличию неиспользуемых битов в программах. Но это неважно, так как основная цель разработки процессора с архитектурой `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` — это более глубокое понимание принципов работы программируемых устройств, которое поможет при разработке более сложного процессора с архитектурой **RISC-V**.
В качестве первого разрабатываемого программируемого устройства предлагается использовать архитектуру специального назначения `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` (далее "CYBERcobra"), которая была разработана в **МИЭТ**. Главным достоинством данной архитектуры является простота её понимания и реализации. Главным её минусом является неоптимальность ввиду неэффективной реализации кодирования инструкций, что приводит к наличию неиспользуемых битов в программах. Но это неважно, так как основная цель разработки процессора с архитектурой `CYBERcobra` — это более глубокое понимание принципов работы программируемых устройств, которое поможет при разработке более сложного процессора с архитектурой **RISC-V**.
Простота архитектуры `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` проявляется, в том числе, за счёт отсутствия памяти данных. Это значит, что данные c которыми работает программа могут храниться только в регистровом файле. Также в таком процессоре почти полностью отсутствует устройство управления (формально оно существует, но состоит только из проводов и пары логических вентилей).
Простота архитектуры `CYBERcobra` проявляется, в том числе, за счёт отсутствия памяти данных. Это значит, что данные c которыми работает программа могут храниться только в регистровом файле. Также в таком процессоре почти полностью отсутствует устройство управления (формально оно существует, но состоит только из проводов и пары логических вентилей).
Архитектурой предусмотрена поддержка 19 инструкций (5 типов команд):
@@ -97,7 +97,7 @@ _Рисунок 0. Размещение на схеме основных бло
![../../.pic/Labs/lab_04_cybercobra/ppd_code_1.png](../../.pic/Labs/lab_04_cybercobra/ppd_code_1.png)
_Таблица 1. Кодирование вычислительных инструкций в архитектуре CYBERcobra 3000 Pro v2.1._
_Таблица 1. Кодирование вычислительных инструкций в архитектуре CYBERcobra._
``` C
reg_file[WA] ← reg_file[RA1] {alu_op} reg_file[RA2]
@@ -258,7 +258,7 @@ _Таблица 5. Кодирование безусловного перехо
Кроме того, при безусловном переходе в регистровый файл также ничего не пишется. А значит, необходимо обновить логику работы сигнала разрешения записи `WE`, который будет равен 0 если сейчас инструкция условного или безусловного перехода.
На _рис. 5_ приводится итоговый вариант микроархитектуры процессора `CYBERcobra 3000 Pro 2.1`.
На _рис. 5_ приводится итоговый вариант микроархитектуры процессора `CYBERcobra`.
![../../.pic/Labs/lab_04_cybercobra/ppd_5.drawio.svg](../../.pic/Labs/lab_04_cybercobra/ppd_5.drawio.svg)
@@ -266,7 +266,7 @@ _Рисунок 5. Реализация безусловного переход
### Финальный обзор
Итого, архитектура `CYBERcobra 3000 Pro 2.1` поддерживает 5 типов инструкций, которые кодируются следующим образом (символами `x` помечены биты, которые не задействованы в данной инструкции):
Итого, архитектура `CYBERcobra` поддерживает 5 типов инструкций, которые кодируются следующим образом (символами `x` помечены биты, которые не задействованы в данной инструкции):
1. 10 вычислительных инструкций `0 0 01 alu_op RA1 RA2 xxxx xxxx WA`
2. Инструкция загрузки константы `0 0 00 const WA`