Міністерство освіти і науки України
Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського
Теплоенергетичний факультет
Кафедра АПЕПС
Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів
ЗВІТ
ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ № 5
Синтез керуючих автоматів по графу мікропрограми
Варіант № 13
Дата: 29.11.2021
Мета роботи: закріплення теоретичних знань по синтезу керуючих автоматів (КА) із жорсткою логікою із заданим базисом ЛЕ.
Загальні відомості про керуючиi автомати
Декомпозиція операційного пристрою:
У своїх наукових та практичних роботах академік Глушков А. М. показав, що будь-операційне пристрій (цифровий обчислювач) може бути розділене на два пристрої (мал. 1):
- Операційний автомат (ОА);
- Керуючий автомат (УА).
В операційному автоматі (ОА) блок φ являє собою набір операційних блоків (комбінаційного типу) для виконання різних операцій (суматори, АЛУ, лічильники, сдвігатель, ...). Блок S - це внутрішня пам\'ять ОА (регістри), призначена для зберігання результатів операцій, виконаних в блоках φ. Для формування осведомітельних сигналів (Х) вводиться блок Y, виходи якого з\'єднуються зі входами (Х) керуючого автомата. Дані на обробку в блоки φ подаються по шині D, або з внутрішньої пам\'яті S. Результати виводяться по шині R.
Таким чином, операційний автомат визначається:
· Набором операційних блоків φ для виконання операцій;
· Набором регістрів для зберігання результатів операцій (S);
· Набором операційних блоків Y для вироблення осведомітельних сигналів (Х);
· Набором шин передачі інформації;
· Набором ланцюгів передачі осведомітельних сигналів (Х) з ОА в УА;
· Набором ланцюгів передачі керуючих сигналів (Y).
Керуючий автомат (УА) призначений для вироблення керуючих сигналів (Y) відповідно до порядку їх подання в ДСА і характеризується:
· Безліччю вхідних осведомітельних (Х) сигналів, що надходять з операційного автомата і зовнішніх осведомітельних сигналів F (пуск, зупинка, запит на переривання, код операції та ін.) Ці сигнали керуючий автомат аналізує для здійснення переходу на ту чи іншу мікропрограму. Всі внутрішні і зовнішні осведомітельних сигнали описуються безліччю:
Х = {х0, х1, х2, ...}.
· Безліч вихідних керуючих сигналів:
Y = {y0, y1, y2, ...}.
· Графом мікропрограми, що визначає порядок проходження керуючих сигналів (Y).
Таким чином, керуючий автомат зберігає мікропрограми (ДСА) роботи обчислювача. Запуск обчислювача в роботу, вибір тієї чи іншої мікропрограми, переходи вбудованого ПЗ здійснюються в результаті аналізу внутрішніх або зовнішніх осведомітельних сигналів Х.
Так як порядок виконання операцій визначається мікропрограмою (ДСА), то в зв\'язку з цим мікропрограми (ДСА) використовуються безпосередньо для синтезу керуючого автомата.
Внутрішній стан керуючого автомата
Керуючий автомат реалізує сувору послідовність мікрооперацій або мікрокоманд відповідно до ДСА. Кожна операторна вершина ГСА реалізується в окремому такті роботи обчислювача. Дії в наступному такті залежать від результатів у попередньому. Тому керуючий автомат повинен мати внутрішні стани, які будемо позначати через а0, а1, а2 .... В кожному стані УА виробляє свій набір керуючих сигналів. Перехід в наступний стан залежить від того, в якому стані автомат знаходиться в даний момент часу і від значення повiдомлюваного сигналу (Х). Наприклад, для ділянки ДСА, представленого на мал.2 (який чимось нагадує схему підсилювач стільникового сигналу телефону), перехід зі стану а3, де автомат виробляє сигнали y3 y5, залежить від повiдомлюваного сигналу Х4. Якщо Х4 = 0, то автомат переходить в стан а4 з виробленням керуючих сигналів y7 y8. Якщо Х4 = 1, то автомат перейде в стан а5 (вироблення y2).
Типи керуючих автоматів
Залежно від способу зберігання мікропрограм розрізняють керуючі автомати:
- З жорсткою логікою;
- З гнучкою логікою.
У керуючому автоматі з жорсткою логікою вся логіка переходів і вироблення керуючих сигналів визначається жорсткою структурою комбінаційної схеми. Перехід на іншу мікропрограму зажадає зміни комбінаційної схеми. Такий керу...
