Модернизация схемы сетевой карты UMC 9003 с целью расширения пропускной способности

 

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ  ГОРОДА МОСКВЫ

ГБОУ СПО ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  КОЛЕДЖ №19

 

Курсовой проект.

По дисциплине:

«Микропроцессоры  и

микропроцессорные системы».

 

На тему:

«Модернизация схемы

сетевой карты UMC 9003 с целью расширения

пропускной способности».

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработал:          /Капцов Д.А./

Руководитель:                                 /Пехотник Н. Р./

 

 

 

 

Москва 2012

 

Практический

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ  Г. МОСКВЫ

ГБОУ СПО Политехнический  колледж №19

 

ЗАДАНИЕ

 

Для курсового проектирования по дисциплине: «Микропроцессоры и микропроцессорные системы» студенту группы IVВМ11 специальности 230101 «Вычислительные машины комплексы, системы и сети» Капцову Денису Алексеевичу

 

ТЕМА ЗАДАНИЯ: «Модернизация схемы сетевой карты (СК) UMC 9003 с целью расширения пропускной способности»

 

Курсовой проект на заданную тему выполняется студентом  в следующем объеме:

 

I.Пояснительная  записка

Введение

1. Обоснование выбора схемы СК UMC 9003
2. Описание работы СК UMC 9003 по схеме электрической структурной
3. Необходимость модернизации схемы СК UMC 9003
4. Обоснование выбора элементной базы модернизированной схемы СК UMC 9003
5. Описание работы СК UMC 9003 по схеме электрической

принципиальной модернизированной

6. Описание работы МК БИС UM9151BT9151-3 по схеме

электрической функциональной

7. Описание работы ОЗУ БИС UM62275 по схеме электрической функциональной
8. Описание работы ППЗУ БИС 27С128 по схеме электрической функциональной
9. Изготовление действующего макета модернизированной схемы СК UMC 9003

 

Расчетная часть  проекта

1. Расчет временных соотношений командного цикла МК БИС UM9151BT9151-3
2. Разработка алгоритма перепрограммирования ППЗУ БИС 27С128
3. Расчет надежности модернизированной схемы СК UMC 9003

 

II.Графическая часть проекта

Лист 1. Схема электрическая принципиальная модернизированная СК UMC 9003

Лист 2. УГО, временные диаграммы работы МК БИС UM9151BT9151-3

Лист 3. УГО, временные диаграммы работы ППЗУ БИС 27С128

Лист 4. УГО, временные диаграммы работы ОЗУ БИС UM62275

 

Дата выдачи: 4.09.2012 

      Срок окончания:19.11.2012 

 

 

Председатель предметной комиссии______________/Беседин А. В./

Преподаватель______________/Пехотник Н. Р./

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

I.Пояснительная записка           Лист

Введение                2

1. Обоснование выбора схемы СК UMC 9003              8
2. Описание работы СК UMC 9003 по схеме электрической структурной               9
3. Необходимость модернизации схемы СК UMC 9003                11
4. Обоснование выбора элементной базы модернизированной схемы      12

    СК UMC 9003    

5. Описание работы СК UMC 9003 по схеме электрической принципиальной     13

 модернизированной

6. Описание работы МК БИС UM9151BT9151-3 по схеме        15

   электрической функциональной    

7. Описание работы ОЗУ БИС UM62275 по схеме электрической       20

 функциональной                 

8. Описание работы ППЗУ БИС 27С128 по схеме электрической       25

   функциональной                  

9. Изготовление действующего макета модифицированной схемы

   СК UMC 9003

 

Расчетная часть  проекта

4. Расчет временных соотношений командного цикла        30

МК БИС UM9151BT9151-3      

5. Разработка алгоритма перепрограммирования ППЗУ БИС 27С128    31
6. Расчет надежности модернизированной схемы СК UMC 9003     34

Заключение              37 

Перечень элементов             38

Список литературы             39

Список используемых технических ресурсов        40

 

II.Графическая часть проекта

Лист 1. Схема электрическая принципиальная модернизированная СК UMC 9003

Лист 2. УГО, временные диаграммы работы МК БИС UM9151BT9151-3

Лист 3. УГО, временные диаграммы работы ППЗУ БИС 27С128

Лист 4. УГО, временные диаграммы работы ОЗУ БИС UM62275

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 
За время своего развития средства ЭВТ прошли ряд этапов, которые  принято называть поколениями. Первые ЭВМ на основе электронных лучевых  ламп появились в 1946 году. Машины были крупных размеров, и очень часто выходили из строя.

Примерами машин 1-го поколения  могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC, UNIVAC.

Второе поколение появилось  в 1953 году и характеризуется рядом  прогрессивных архитектурных решений  с дальнейшим развитием технологии программирования.

В качестве устройств хранения и обработки информации на смену  вакуумным лампам пришли полупроводниковые  транзисторы. Компьютеры второго поколения  имели до 32 Кбайт оперативной  памяти, а скорость вычислений их была от 200000 до 300000 операций в секунду.

Машины второго поколения, которые были построены в СССР – Минск-22, Минск-32, Урал-6.

Начиная с 60-ых годов элементной базой компьютеров третьего поколения  были интегральных схемы (ИС). Новым  этапом для развития ЭВМ послужили  большие интегральные схемы. Элементная база компьютеров четвертого поколения  – БИС и СБИС. Стремительное развитие электроники, позволило разместить на одном кристалле тысячи полупроводников. В отличии от предыдущих поколений, основными характеристиками ЭВМ четвертого поколения являлись мультипроцессорность, языки программирования высокого уровня, появление первых компьютерных сетей, параллельная и последовательная обработка данных.

Развитие ЭВМ 4-го поколения  пошло по 2 направлениям:

1-ое направление –  создание микро ЭВМ – комплексов многопроцессорных машин. Быстродействие таких машин достигает нескольких миллиардов операций в секунду. Они способны обрабатывать огромные массивы информации.

Сюда входят комплексы ILLIAS-4, CRAY, CYBER, Эльбрус -1, Эльбрус-2 и др. Многопроцессорные вычислительные комплексы (МВК) Эльбрус-2 активно использовались в Советском Союзе в областях требующих большого объема вычислений, прежде всего в оборонной отрасли. Вычислительные комплексы Эльбрус-2 эксплуатировались в Центре управления космическими полетами, в ядерных исследовательских центрах, а с 1991 года Эльбрус-2 использовался в системе противоракетной обороны и на др. военных объектах.

2-ое направление –  дальнейшее развитие на базе  БИС и СБИС микро ЭВМ и  персональных ЭВМ (ПЭВМ). Начиная  с этого поколения ЭВМ стали  называть компьютерами.

Первым микропроцессором стал Intel-4004 созданный в 1971 году. Он содержал в себе более двух тысяч полупроводников, которые разместились на одной подложке. В одной интегральной схеме разместились арифметическое-логическое устройство и управляющее устройство.

Очень важным шагом в развитии ЭВМ является создание персонального  компьютера. Одним из первых персональных компьютеров четвертого поколения  считается Altair-8800. Созданный на базе микропроцессора Intel-8080. Его появление  стимулировало рост периферийных устройств, компиляторов высокого уровня.

В 1991 году появился процессор Intel80486SX, который не имел сопроцессора и не мог сам обрабатывать все  операции. Самые производительные компьютеры того времени были Macintosh серии Quadra. В  основном их использовали в полиграфическом  и рекламном деле, а также создания мультимедийных приложений и обработки  большого количества информации.

Процессор Am486DX является функциональным аналогом процессора Intel 80486. Имеет 8 Кб объединённой (для инструкций и данных) кэш-памяти первого уровня. Кэш второго  уровня расположен на системной плате  в виде микросхем SRAM. Как и Intel 80486, Am486DX является полностью 32-битным процессором, содержит пятиступенчатый целочисленный конвейер и имеет встроенный математический сопроцессор, совместимый по командам с Intel 80387. Частота работы ядра Am486DX совпадает с частотой системной шины и составляет 25-40 Мгц.

В 1993 году появились первые процессоры Pentium с частотой 60 и 66 Мгц  – это были 32-разрядные процессоры с 64-битной шиной данных.

Pentium имел 3,1 млн. транзисторов  и был изготовлен по технологии 0,8 мкм; питание 5В. От 486-го его  принципиально отличает суперскалярная  архитектура – способность за  один такт выпускать с конвейеров  до двух инструкций.

Процессоры Pentium с частотой 75, 90 и 100 Мгц, появившиеся в 1994 году, представили уже второе поколение  процессоров Pentium (семейство Р6). При  почти том же числе транзисторов они выполнялись по технологии 0,6 мкм, что позволило снизить потребляемую мощность. От первого поколения они  отличались внутреннем

 

 умножением частоты  и имели другой тип корпуса.  Была введена новая шина, которой  до этого оснащались большие  ЭВМ и в одном ПК могли  присутствовать до 4-х процессоров  Р6. Появились версии (75 Мгц в миниатюрном  корпусе) для мобильных применений (блокнотные ПК). Процессоры Pentium второго  поколения стали весьма популярны  в РС. В 1995 году появились процессоры  на 120 и 133 Мгц выполненные по  технологии 0,35 мкм. 1996-й называют  «Годом Pentium» - появились процессоры  на 150, 166 и 200 Мгц и Pentium стал  рядовым процессором для РС  широкого применения.

От фирмы AMD был представлен AMD K5, как конкурент процессору Intel Pentium. Его особенностями были пять модулей для целочисленных вычислений, поддерживающие out-of-order выполнение, один модуль для операций с плавающей  точкой, сравнимый по производительности с двумя такими модулями в Pentium, а  так же, основной кэш имел 4-way ассоциативность, тогда как у Pentium – только 2-way.

В начале 1997 года появились  процессоры Pentium MMХ. Расширение ММХ  предполагает параллельную обработку  группы операндов одной инструкцией. Технология ММХ призвана ускорять выполнение мультимедийных приложений, в частности  операции с изображениями и обработку  сигналов. Кроме расширения ММХ эти  процессоры, по сравнению с обычным Pentium, имеют удвоенный объем первичного кэша, и некоторые элементы архитектуры, позаимствованные у Pentium Pro, что повышает производительность процессора Pentium MMX и на обычных приложениях. Процессоры Pentium MMX имеют 4,5 млн. транзисторов и  выполнены по технологии 0,35 мкм. По состоянию на июнь 1997 года имеются  процессоры с тактовыми частотами 166, 200 и 233 Мгц.

Технология ММХ была соединена  с архитектурой Pentium Pro – и в  мае 1997 года появился процессор Pentium II.

Он представляет собой  слегка урезанный вариант ядра Pentium Pro с более высокой внутренней тактовой частотой, в которое внесли поддержку ММХ. Трудности размещения вторичного кэша в одном корпусе  с процессором преодолели нехитрым способом – кристалл с ядром процессора и набор кристаллов статической  памяти и дополнительных схем, реализующих  вторичный кэш, разместили на небольшой  печатной плате-картридже. Все кристаллы  закрыты общей специальной крышкой  и охлаждаются специальным вентилятором. Тактовые частоты ядра – 233, 266 и 300 Мгц.

26 февраля 1999 года анонсирован  Pentium Pentium III, обладающий частотами ЦП 450 Мгц – 1,4 Ггц, частота шины 100 – 133 Мгц. Ядро Pentium III представляет собой модифицированное ядро Deschutes (которое использовалось в процессорах Pentium II). По сравнению с предшественником расширен набор команд (добавлен набор инструкций SSE) и оптимизирована работа с памятью. Это позволило повысить производительность как в новых приложениях, использующих расширения SSE (одна инструкция – множество данных), так и в существующих (за счёт возросшей скорости работы с памятью). Также был введён 64-битный серийный номер, уникальный для каждого процессора.

AMD Athlon – представленного 23 июня 1999 года, процессор был призван конкурировать с Pentium III компании Intel. Новое ядро К7 имело множество нововведений, что позволило значительно поднять производительность процессора Athlon по сравнению с предыдущими процессорами компании, в результате чего на момент анонса Athlon являлся самым производительным процессором архитектуры х86, превосходя своего конкурента - Intel  Pentium III.