Разработка процессорного модуля
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?, ? - комбинационные схемы, формирующие осведомительные сигналы.
Рисунок 2.1 - Общая структура ОА
2.2 Структурная организация I-автоматов
Согласно задания, ОА для проектируемого процессорного модуля должен быть типа I. ОА, структура которых обеспечивает возможность одновременного выполнения всех функционально совместимых микроопераций при использовании минимально возможного количества комбинационных схем, называются I-автоматами. Тоесть особенностью I-автомата является то, что каждый регистр обслуживается своей еомбинационной схемой.
Обобщенная структура используемого автомата представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Обобщенная структура ОА типа I
2.3 Проектирование I-автомата
Синтез I-автомата сводится к преобразованию заданого набора микроопераций в совокупность обобщенных операторов, которая используется в качестве формы для построения структурной схемы I-автомата. Рассотрим порядок проектирования I-автомата для ГСА, изображенной на рисунке 1.4.
Таблица 2.1 Список реализуемых микроопераций и условий перехода
y1: A (n-1 : 0) := D1 y2: B (n-1 : 0) := D2 y3: COP : = D3 y4: C (n : 0) : = 0 y5: CnT (m-1 : 0): = n10 y6: C (n-1 : 0) : = C (n-1 : 0) + A (n-1 : 0) y7: B (n-1 : 0) : = R1 (C(0). B (n-1 : 1)) y8: C (n-1 : 0) : = R1 (CF. C (n-1 : 1)) y9: CnT : = CnT -1 y6: C (n-1 : 0) : = C (n-1 : 0) + A (n-1 : 0) y10: TgB : = B(0) y7: B (n-1 : 0) : = R1 (C(0). B (n-1 : 1)) y8: C (n-1 : 0) : = R1 (CF. C (n-1 : 1)) y11: C (n-1 : 0) : = R1 (C(n-1). C (n-1 : 1)) _______ y12: C (n-1 :0) := C(n-1 :0) + A(n-1 :0) +1 y13: R (2n-1 : 0) : = C ( n-1 : 0). B(n-1 : 0) x1: COP x2: B(0) x3: CnT = 0 x4: OF x5: TgB
Разработка структуры I-автомата подразумевает выполнение следующих этапов:
.Для автомата выбираются регистры, которые будут хранить результаты микроопераций и устанавливается их разрядность:
А (7 : 0); В (7 : 0); С (8 : 0); CnT (3 : 0); TgB; COP;
2.Все множество микроопераций разбивается на подмножества, соответствующие регистрам.
: {y1};CnT: {y5, y9 };
B: {y2, y7};TgB: {y10};: {y4, y6, y8, y11, y12};COP: {y3};
.На выделеных подмножествах определяются классы эквивалентных микроопераций.
= {y1}; KB1 = {y2}; KB2 = {y7};= {y4}; KC2 = {y6,y12}; KC3 = {y8, y11};= {y3}; KCnT1 = {y5}; KCnT2 = {y9};= {y10};
4.Для каждого класса, содержащего не менее двух микроопераций, находим обобщенную микрооперацию
(n-1 : 0) := C (n-1 : 0) + F1 + F2; = A (n-1 : 0) , y6 = 1;
________= A (n-1 : 0) , y12 = 1;= 0, y6 = 1 ; = 1, y12 = 1;(n-1 : 0) := R1 (F3. C (n-1 : 1))= CF, y8 = 1;= C(n-1), y11 = 1;
.Строится схема I-автомата уровня регистровых передач, которая представлена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Схема I-автомата уровня регистровых передач
3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА
3.1 Общие вопросы функционирования устройств управления с программируемой логикой (Р-автоматы)
Под УУ понимается совокупность блоков и узлов процессора, обеспечивающих координирование работы всех устройств ЭВМ и управление ими для всех принятых режимов. УУ, реализуя программы, организовывают все необходимые действия по приёму, оценке и преобразованию исходной информации iелью получения и выдачи необходимых результатов. Таким образом, УУ может считаться преобразователем первично-командной информации, представленной командами системы, во вторично-командную информацию, представленную формируемыми УУ исполнительными адресами, кодами и управляющими сигналами, воздействие которых на соответствующие узлы и блоки приводит к выполнению заданных операций. Общая структура УУ показана на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Общая структура устройства управления
Управляющий автомат может быть построен на основе принципа программного управления, использующего операционно-адресную структуру управляющих слов. Управляющее слово определяет порядок функционирования устройства в течение одного такта и называется микрокомандой. Совокупность микрокоманд образует массив МК[0тАжP], отдельные микрокоманды в котором выделяются посредством адреса, равного номеру 0, 1, тАж Р элемента массива МК. Микрокоманда содержит информацию о микрооперациях, которые должны выполняться в данном такте работы устройства, и информацию об адресе следующей микрокоманды. Также в микрокоманде должны быть указаны логические условия, значение которых влияет на выбор адреса следующей микрокоманды.
Согласно задания, необходимо спроектировать Р-автомат с принудительной адресацией и полным форматом микрокоманды. В таком случае, для формирования адреса следующей микрокоманды отводится два поля А(0) и А(1). Если поле Х = 0, то значение А(0), безусловно, определяет адрес следующей микрокоманды. Если Х 0, то адрес следующей микрокоманды равен значению А(1). Р-втомат функционирует как автомат Мура, и структурно его можно представить, как показано на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Структурная схема Р-автомата с программируемой логикой
СУ - схема управления;
СФУС - схема формирования управляющего сигнала;
СВЗОС - схема выделения значений осведомительных сигналов;
СФАМК - схема формирования адресной МК;
СО - сигнал обращения;
РА - регистр адреса;- память.
3.2 Проектирование управляющего автомата
Разработка структуры УА (Р-автомата) подразумевает выполнение следующих этапов:
. Опеределение формата микрокоманды:
Y1тАжYVXА(0)А(1)Рисунок 3.3 - Формат микрокоманды
. Определение формата операционной части микрокоманд. Для разбиения множества микроопераций на непересекающиеся (по совместимости команд) подножества будем использовать алгоримт прямого включения.
Таблица 3.1 - Матрица совместимости микроопераций S
1234567890123S10111100000000S21011100000000S31101100000000S41110100000000S51111000000000S60000000000000S70000000111000S8000