Реферат: Процессор. Блок целочисленной арифметики.

                           y2                                                                                        13

                                                                                                                       11

                                                                                                                8    1          13

                          y13                                                                                                     1             

                                                                                                           0   1                                                                                                                      

                                                                                                                       12

                           y11

                                                                                                          0     8

                                                                                                          0 

                                                                                                          0    3     

                                                                                                                  1 

                                                                                                                       10

                          у13

                                                                    конец

                                                               Рис. 2.

             4. Функциональная схема операционной части               

                                      устройства

   На Рис. 3. представлена функциональная схема операционной части (ОЧ) на регистрах и мультиплексорах. В схему из УЧ подаются 15 импульсных управляющих сигналов с длительностью, равной 50 нс, причем часть управляющих сигналов ( у2 , у3 , у12 ) подаются на входы синхронизации регистров и одновременно участвуют в формировании сигналов на информационных входах триггеров с помощью различных комбинационных схем. Следовательно, во-первых, если время задержки упомянутых комбинационных схем превышает значение 50 нс, то схемой пользоваться нельзя, так как к моменту переключения триггеров сигналы на их информационных входах не успеют сформироваться. Например, сигнал у3 должен иметь длительность, достаточную для того, чтобы успели сработать элементы 2,3 и4 ступеней схемы, иначе в момент окончания у4 в RG2 зафиксируется неправильный результат. Таким образом, в данной схеме длительность сигналов МО должна определяться по времени выполнения самой длительной МО, которое при заданной элементной базе превышает заданное значение.

   Во-вторых, так как сигналы на входах “С” и “D” триггеров RG2 при выполнении у2 , у3 и у12 оканчиваются одновременно (без учета задержек сигналов в комбинационных схемах), то триггеры могут не переключиться требуемым образом из-за возможной “игры фронтов” на входах “С” и “D”.

   Для решения указанных проблем с целью повышения быстродействия и надежности схемы разобьем все МО на 2 группы.

   В первую группу выделим МО у2 , у3 и у12 , связанные не только с переключением триггеров по входам синхронизации, но и с формированием сигналов на информационных входах этих триггеров.

   Во вторую все остальные МО, для выполнения которых достаточны импульсные управляющие сигналы с длительностью равной 50 нс. Как правило, в эту группу входят действия, связанные с переключением триггеров по асинхронным входам, либо по входам синхронизации, если сигналы на информационных входах триггеров при этом не меняются.

   Для выполнения МО 1-ой группы необходимы дополнительные потенциальные управляющие сигналы (сигналы с длительностью, не меньшей такта Т) , называемые микроприказами. Тогда импульсные управляющие сигналы подаются лишь на входы синхронизации триггеров, а формирование сигналов на информационных входах этих триггеров осуществляется с помощью микроприказов, которые должны поступать в схему ранее и заканчиваться позднее сигналов на входах синхронизации триггеров.

   В управляющей части с программируемой логикой микроприказы формируются с помощью разрядов операционного поля микрокоманы, считываемой из управляющей памяти. Обозначим эти разряды и соответствующие им микроприказы через МК(j) , где j = 0 , 1 , 2 , ...

   Если использовать три микроприказа, то схема Рис.3. преобразуется к виду, представленному на Рис.4 (без цепей записи со входной шины, без триггеров Тпп , Тзн3  , счетчика циклов и цепи выдачи на выходную шину). Здесь: во-первых, отсутствует триггер переноса, так как при использовании микроприказов сигнал переноса на выходе KSM  становится потенциальным, и необходимость в его запоминании отпадает.

   Во-вторых, сигналы у15 , у16 , у5 поступающие на один и тот же вход сдвига вправо RG2 , заменен одним сигналом у5 .

   С целью упрощения ОЧ устройства заменим 2, 3 ступени схемы на Рис. 4. арифметико-логическим устройством (АЛУ). Тогда количество микроприказов увеличится до 5.

   Функциональная схема ОЧ устройства, в которой применяется АЛУ, представлена на Рис. 5. Здесь АЛУ используется для выполнения трех действий, определяемых таблицей 1.

                                    Таблица 1.    

   В таблице А` и B` - значения операндов, поступающих в АЛУ,  F` - значение результата, формируемого на входах АЛУ; С0 - значение сигнала на входе переноса младшего разряда АЛУ.

   В соответствии с таблицей 1 в схеме Рис 5. использованы пять микроприказов: МК(0) - S0 , MK(1) - S1 , MK (2) - S2 , MK(3) - C0 , MK(4) - вход данных вдвигаемых при сдвиге вправо на RG2.

   Работа схемы определяется МП, представленной на Рис. 6. Список используемых импульсных сигналов:

у1: { <RG2=\/  ;                                 у10: Тпп=1

        <RG1=\/  ; C Тзн2=/\   }            у11: RG2=0

y2:  С RG2=\/                                     y12: Z=RG2 

y3: { >RG2=\/  ;  >RG1=\/  }

y4: RG3=X

y5:  RG2=RG1;

y6: { RG1=X;  Tзн3=P3;  Tпп=0;

        Тзн1=1; СТ=9; }

y7: RG1(0)=1

y8: Тзн1=0

у9: СТ=СТ-1

         9

   X(8 : 0)

                 RG3                           MS                   KSM                      0    MS                   D   RG2                          D   RG1

            D                              0                                                          1                                 < > 0                               < > 0

                                                                                                         2                           D<       1                          D<       1

                                             1                                                          3                  y16    D>                                   D>

                                                                                                                             y17    R         8                  y7    S0        8

                                             A                                                                                       C                            y6     C

                                                                                                        A0                          >                           y14    >

   y4     C                              C                               П9           y5        A1                 y1     <                             y1    <

                                                   1                    

                                          y5

y3        1                                                             D  Tпер                у15                          D   Tзн2                           D  Tзн1      

y2                                                                       C              Р14      у16     1                                    Р2                                     

                                                                 у6      R                            у5                  у1     С                         у14      С

            1                                                         

y12                                  

                                            1                                                                                                                               

                               y11                                                                                                                               y13     E               

                                                                                                                                                                                   <9>

            0     ST

            1                      1          P4                                                                                                                          1

            2                                                                                                                                                                           P7

            3                                                    y6      R   Тпп        ПРС        P3      D  Tзн3        P8                   ...   

   y6     ЕI                                                                                                                

   y9     -1                                                 y10      S                                  y6      С 

                                                     Рис. 3.

       МК(2)

                 RG3                           MS                   KSM                      0    MS                   D   RG2                          D   RG1

            D                              0                                                          1                                 < > 0                               < > 0

                                                                                                         2                           D<       1                          D<       1

Страницы: 1, 2, 3, 4