Реферат: Методичка для курсового проектирования по ПТЦА (прикладная теория цифровых автоматов)

             ║umA│umB│uwA│uwB│uiA│uiB│urO│uwO│

           ══╬═══╪═══╪═══╪═══╪═══╪═══╪═══╪═══╡

           m1║   │   │   │   │   │   │ 1 │ 0 │

           ──╫───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

           m2║ 1 │ 1 │ 1 │ 1 │   │   │ 1 │ 0 │

           ──╫───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

           m3║   │   │ 0 │ 0 │ 0 │ 1 │   │ 0 │

           ──╫───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

           m4║   │ 0 │ 0 │ 1 │ 1 │ 0 │   │ 0 │

           ──╫───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

           m5║ 0 │   │ 1 │ 0 │ 0 │ 1 │   │ 0 │

           ──╫───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼───┤

           m6║   │   │ 0 │   │   │   │ 0 │ 1 │

           ──╨───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

     В незаполненных клетках  сигналы  безразличны.

     Заметив, что umA = umB , uiB = ┐uiA , окончательно полу-

чаем:

    ╔══════════════════════════════════════════════╗

    ║                 A     ╔══════════════════════║═══════>D

    ║  ┌────┐     ─/┬┬──┬┐  ║   ┌────┐    ┌──────┐ ║

    ║  │ MUX│      C││RG││  ║   │M2*8│ 1─>┤cr  SM│ ║

    ╠═>╡0   │       ││  ││  ║   │    │    ├─     │ ║

I1══║═>╡1   ╞══════>╡│  │╞══╩══>╡    ╞═══>╡I1    │ ║ ┌─┐

    ║  ├    │       ││  ││      │    │    │      │ ║ │1│

    ║  │А   │      W││  ││      ├─   │    │     S╞═╩>╡ o───>z

    ║  └A───┘     ─A┴┴──┴┘      └A───┘    │      │   │ │

    ║   └────┐   ┌─┘  B     ┌────┘        ├─     │   └─┘

    ║  ┌────┐│   │─/┬┬──┬┐  │   ┌────┐    │      │

    ║  │ MUX││   │ C││RG││  │   │M2*8│    │     p├─────────>p

    ╚═>╡0   ││   │  ││  ││  │   │    │    │      │

I2════>╡1   ╞│═══│═>┤│  │╞══│══>┤    ╞═══>╡I2    │

       ├    ││   │  ││  ││  │   │    │    │      │

       │А   ││   │ W││  ││  │   ├─   │    │      │   C

       └A───┘│   │─A┴┴──┴┘  │   └A───┘    └──────┘  ─/┬┬─┬┐

        │    │   │ └─┐      │ ┌─┐│                 1─>┤│T│├>rO

        │    │   │   │      ├>┤ o┘                 R W││ ││

        ├────┘   │   │      │ └─┘                 ─A─A┴┴─┴┘

       umB      uwA  uwB   uiA                   urO uwO

     ---│--------│----│-----│----------------------│-│-----

       y1       y2   y3    y4                     y5 y6

                      ║y1│y2│y3│y4│y5│y6│

                    ══╬══╪══╪══╪══╪══╪══╡

                    m1║  │  │  │  │ 1│ 0│

                    ──╫──┼──┼──┼──┼──┼──┤

                    m2║ 1│ 1│ 1│  │ 1│ 0│

                    ──╫──┼──┼──┼──┼──┼──┤

                    m3║  │ 0│ 0│ 0│  │ 0│

                    ──╫──┼──┼──┼──┼──┼──┤

                    m4║ 0│ 0│ 1│ 1│  │ 0│

                    ──╫──┼──┼──┼──┼──┼──┤

                    m5║ 0│ 1│ 0│ 0│  │ 0│

                    ──╫──┼──┼──┼──┼──┼──┤

                    m6║  │ 0│  │  │ 0│ 1│

                    ──╨──┴──┴──┴──┴──┴──┘

                                - 7 -

Структура вычислителя:

                     ┌────────────────────────────────┐

                  ══>╡I1                              │

                     │                                │

                  ══>╡I2         ОА                  D╞══>

                     │                                │

                  ┌──/C                             rO├──>

                  │  │                                │

                  │  │z  p umB uwA uwB uiA urO uwO    │

                  │  └┬──┬──A───A───A───A───A───A─────┘

                  │   │  │  │   │   │   │   │   │

                  │   │  │  │   │   │   │   │   │

                  │  ┌V──V──┴───┴───┴───┴───┴───┴─────┐

                  │  │z  p  y1  y2  y3  y4  y5  y6    │

                  │  │                                │

                  ┴──/C                               │

                     │           УА                   │

                  ──>┤rI                              │

                     └────────────────────────────────┘

     УА должен выполнять следующий алгоритм автоматного типа,

представленный в виде блок-текста:

     m1{xxxx10}

     g1<<GO(rI;g1,m2)>>

     m2{111x10}

     m3{x000x0}

       <<GO(z;g2,m6)>>

     g2<<GO(p;m4,m5>>

     m4{0011x0}

       <<GO m3>>

     m5{0100x0}

       <<GO m3>>

     m6{x0xx01}

       <<GO g1>>

              _МИКРОПРОГРАММИРОВАНИЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

     МИКРООПЕРАЦИЯ - базисное (элементарное) действие,  необ-

ходимое для получения (вычисления) значения одной  или  более

переменных.

     Микрооперация присваивания В=А означает, что  переменные

левой части получают  значения  выражения  из  правой  части.

Всегда разрядность левой части равна разрядности правой  час-

ти. При этом биты, расположенные на одной и той же позиции  в

левой и правой частях, равны.

     Неиспользуемые разряды в левой части и произвольные зна-

чения в правой части микрооперации присваивания  обозначаются

(х). Например:

     (В[7],x,B[6..0]) = (A[7..0],x)

означает арифметический сдвиг влево на один разряд  8-разряд-

ного числа с присваиванием  произвольного  значения  младшему

разряду и с потерей старшего после знака разряда.  А,  напри-

мер, микрооперация

     (B[7..0],d) = (A[7],A[7..0])

означает арифметический сдвиг вправо на один разряд.

Микрооперация

     (p,S[3..0]) = A[3..0] + B[3..0] + q

описывает действие, выполняемое стандартным 4-разрядным  сум-

матором, если ( А,В,q ) являются его непосредственными входа-

ми, а ( р,S ) - выходами.

     Микрооперация ( : ) - двоеточие -  означает  запоминание

(изменение значения) в памяти устройства. Переменная типа па-

мять сохраняет свое значение между двумя  очередными  присва-

иваниями.

                                - 8 -

     Микрооперации всегда входят в состав микрооператоров.

     МИКРООПЕРАТОР - набор взаимосвязанных микроопераций (или

одна микрооперация ), выполняемых одновременно и  необходимых

для получения одного или более  значений. Например:

     ( e,D:) = R1 + R2 + c

Фрагмент аппаратуры, реализующей этот микрооператор,  мог  бы

быть, например, таким:

          ┌───┐

   c      │MUX│

┌┬──┬┐    │   │                ┌───┐

││T │├───>┤0  │    ┌────┐      │MUX│       D

└┴──┴┘ ──>┤1  │    │  SM│      │   │    ┌┬──┬┐

       ──>┤А  ├───>┤cr  │  ═══>╡0  ╞═══>╡│RG│╞══>

          ├───┤    │   S╞═════>╡1  │    └┴──┴┘

  R1      │MUX│    │    │  ═══>╡А  │

┌┬──┬┐    │   │    │    │      └───┘

││RG│╞═══>╡0  ╞═══>╡I1  │      ┌───┐

└┴──┴┘ ══>╡1  │    │    │      │MUX│

       ══>╡А  │    │    │      │   ├────────────>e

          ├───┤    │   p├─────>┤0  │

  R2      │MUX╞═══>╡I2  │  ───>┤1  │

┌┬──┬┐    │   │    └────┘  ───>┤А  │

││RG│╞═══>╡0  │                └───┘

└┴──┴┘ ══>╡1  │

       ══>╡А  │

          └───┘

Имена всех переменных, используемых  в  этом  микрооператоре,

означают выполнение микроопераций коммутации ( транспортиров-

ки ). Значения переменных  коммутируются на входы суммматора,

а результат суммирования - в места расположения переменных.

     МИКРОБЛОК - набор микрооператоров, выполняемых  одновре-

менно ( в одном такте ) и синхронно. В одном микроблоке любо-

му из битов присваивается только одно значение.

     Синхронность означает, что во всех микрооператорах одно-

го микроблока используется только "старое" значение памяти.

Например:

     { (p,A):= A + B

       (C,r):= A + D }

- и в том, и в другом микрооператоре используется одно  и  то

же  старое  значение А.

     В то же время в микроблоке:

     { (C,x):= A + D

       (x,A)= C + B }

в первом микрооператоре используется  новое значение А , а во

втором - старое значение С. Разумеется, эти два действия  вы-

полняются одновременнo на двух разных сумматорах.

     При реализации микроблока { A:= B ; B:= 0 }  обязательна

синхронная реализация В:=0 ( хотя обычно такое действие проще

реализовать асинхронно, но это приводит к  ошибке  ).  Другой

правильный вариант: можно выполнить  В:=0  асинхронно,  но  в

следющем такте.

     Всегда предполагается, что предикат  вычисляется  вместе

(в одном такте) с тем микроблоком, за которым непосредственно

следует его использование.Таким образом, здесь, также как и в

микроблоке, используется старое значение памяти, существовав-

шее перед входом в микроблок.  Это  связано  с  особенностями

взаимодействия ОА и УА. Например:

                                - 9 -

        █                                            █

   █ CT:=(╪0)█                                  █ CT:=(╪0)█

        █                                            █

        │                                            │

   ┌────V───┐                                   ┌────V───┐

 m1│ CT:=3  │                                 m1│ CT:=3  │

   └────┬───┘                                   └────┬───┘

┌──────>│                                    ┌──────>│

│      ─V─                                   │      ─V─

│     /   \ =0                               │     /   \ =0

│    <CT==0>─>                               │    <CT==0>─>

│     \___/                                  │     \___/

│       │╪0                                  │       │╪0

│  ┌────V───┐                                │  ┌────V───┐

│m2│........│                                │m2│........│

│  │        │                                │  │        │

│  │CT:=CT-1│                                │  │CT:=CT-1│

│  └────┬───┘                                │  └────┬───┘

└───────┘                                    │  ┌────V───┐

                                             │m3│........│

                                             │  └────┬───┘

                                             └───────┘

В первом случае цикл будет выполнен 4 раза; во втором -  если

в микроблоке m3 нет операций,  модифицирующих  СТ,  -  3  ра-

за. ( Обратите внимание на начальное значение СТ!)

     МИКРОКОМАНДА - набор сигналов, поступающий из УА в ОА  и

интерпретируемый как управляющий,т.е. необходимый для  выпол-

нения всех микроопераций одного микроблока. Сигналы, входящие

в микрокоманду, могут принимать участие в микрооперациях и  в

качестве информационных.

     Микрокомандой также иногда  называют  слово  управляющей

памяти (обычно ПЗУ), являющееся  частью  УА.  Для  различения

этих понятий слово управляющей памяти будем  называть  МИКРО-

ИНСТРУКЦИЕЙ.

     МИКРОПРОГРАММА СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ - алгоритм, представленный

в виде микроблоков и предикатных блоков в  одной из  принятых

форм, например, в виде блок-схемы или блок-текста.

     МИКРОПРОГРАММА КОДИРОВАННАЯ - аппаратная форма  содержа-

тельной микропрограммы в виде кодов, заполняющих  управляющую

память.

        _КАНОНИЧЕСКАЯ  СТРУКТУРА  ОПЕРАЦИОННОГО  АВТОМАТА

     В общем случае каноническая  структура операционного ав-

томата имеет вид:

███████████████████████████████████████████████████████████

█                                                         █

█  ┌──────────┐    ┌┬──────┬┐   ┌──────────┐   ┌───────┐  █

██>╡коммутация│    ││память││   │коммутация│   │функции▐███

   │          ▐███>╡│      │▐██>╡          ▐██>╡       │

██>╡          │    ││      ││   │          │   │       ▐███>

   └─A────────┘ ─/─┴┴───A──┴┘   └──A───────┘   └──A────┘

     █        ┌─┐│CC    █          █              █

     █   SYN─>┤&├┘      █          █              █

     █       ┌┤ │       █          █              █

     █     yC│└─┘       █          █              █

   └────────────────────────────────────────────────┘

                     сигналы  управления

Столь четкого разграничения операций на зоны (память,  комму-

тация, функции) может и не быть. Например, такие  широко  ис-

пользуемые функции  как сдвиги   либо  хорошо  совмещаются  с

коммутацией, либо интегрируются с  регистрами  хранения.Также

часто  интегрируются  с  хранением   функции   инкремента   и

                                - 10 -

декремента (счетчики обычные и реверсивные).

     Особо выделим сигнал yС, управляющий доступом синхросиг-

налов в ОА. Такой  вариант  управления,  называемый  условной

синхронизацией, позволяет запретить любые изменения памяти ОА

Страницы: 1, 2, 3