Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Синтез керуючих автоматів по графу мікропрограми
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського
Інститут:
Не вказано
Факультет:
ІСМ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2021
Тип роботи:
Звіт лабораторного практикуму
Предмет:
Комп ютерна схемотехніка та архітектура комп ютерів
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
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 керуючий автомат має комбінаційну схему (КС), де "зашита" ДСА роботи обчислювача і регістр (R) станів автомата (мал. 4). Синхросигнал (С) подається на вхід синхронізації регістра R.
/
Малюнок 4
Такий автомат, у якого мікропрограми реалізовані апаратно у вигляді комбінаційної схеми, мають високу швидкодію, але не можуть бути перебудовані на іншу мікропрограму.
/
Малюнок 5
У керуючих автоматах з гнучкою логікою мікропрограми зберігаються в пристрої. При цьому в одній комірці запам’ятовуючого пристрою зберігається одна мікрокоманда або мікрооперацій. Таким чином, завдання реалізації мікропрограми тут полягає в послідовному вилученні мікрокоманд з комірок пам’яті за лічильником мікрокоманд (СЧМК), що задає адреси комірок ЗУ (мал. 5).
Завдання за варіантом
//
/
Граф-схема алгоритму
/
Отже, 11 станів.
Граф переходів автомата
/
ТАБЛИЦЯ КОДІВ СТАНІВ
Am
Q1
Q2
Q3
Q4
A0
0
0
0
0
A1
0
0
0
1
A2
0
0
1
0
A3
0
0
1
1
A4
0
1
0
0
A5
0
1
0
1
A6
0
1
1
0
A7
0
1
1
1
A8
1
0
0
0
A9
1
0
0
1
A10
1
0
1
0
Для 11 елементів пам’яті нам потрібно 4 D-тригера
ТАБЛИЦЯ ПЕРЕХОДІВ І ВИХОДІВ
/
Функції збудження ел. пам'яті у базисі АБО-НІ:
/
Функції вихідних сигналів у базисі АБО-НІ:
/
Функціональна схема автомата
/
Схема у Quartus II
//
Призначення входів/виходів КА виводам мікросхеми ПЛІС
/
/
/
/
/
/
Моделювання
Отримаємо найдовший шлях: a0 – a1 – a2 – a3 – a4 – a5 – a7 – a9 – a10 – a0
На шляху зустрічаються такі вихідні сигнали: (y5, y6) (y10, y15) (y8, y11, y18) (y1, y9) (y13, y14) (y2, y3, y16) (y6) (y5, y6, y17) (y8, y12)
Це все ми бачимо в результаті моделювання:
//
Часове моделювання
//
Висновки: розібрав та використав теоретичний матеріал для того, щоб власноруч синтезувати Керуючий Автомат з жорсткою логікою в заданому базисі логічних елементів із використанням певного типу тригерів.
За варіантом автомат Мілі з D трігерами та базисом АБО-НІ. Намалював схему алгоритму мікропрограми та вказав розташування станам. Побудував граф, який відображає переходи станів. Надалі використав граф для формування таблиці переходів та виходів, за якою склав функціональну схему.
Для моделювання проклав найдовший шлях по станам скрізь алгоритм та надав вхідним сигналам відповідні значення для переходу на нові стани та виклику вихідних сигналів.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора