Методические указания к выполнению курсового проекта «Проектирование процессора эвм» по курсу «Организация эвм, комплексов и систем» для студентов дневного отделения специальности 2201 Ижевск 2001г (стр. 12 из 12)

Адрес МК в ПМК	А	B	F,N	…	X	Адрес следующей МК в ПМК
116₈ (y₁)	001	0000	000	…	0011	117₈
117 (y₂)	001	0001	001	…	0100	123
120 (y_ф1)	000	0000	000	…	0001	121
121 (y₃)	011	0000	000	…	0000	122
122 (y₄)	011	0010	010	…	0000	124
123 (y₅)	000	0000	000	…	0000	117
124 (y_к)	000	1010	000	…	0000	000

ОА

=max(

). Только спустя промежуток времени

УА можно переключить в следующее состояние a_j , переход в которое породит следующий набор управляющих сигналов. Для переключения УА в состояние a_j должен быть сформирован набор сигналов возбуждения и триггеры переключены в новое состояние, для чего необходим промежуток времени

Таким oбразом, такт работы УА, определяющий время пребывания УА в одном состоянии a_i равен Т=

, где

- затраты времени на управление, зависящие от длительности переходных процессов в УА. При расчете такта УА необходимо использовать справочные данные на заданную серию ИС.

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА С ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКОЙ

Проектирование УА с программируемой логикой (П-автомата) выполняется для всей объединенной функциональной микропрограммы до ypoвня электрической функциональной схемы.

8.1. Определение формата микрокоманды

Функционирование П-автомата основано на принципе программного управления, использующего операционно-адресную структуру управляющих слов (микрокоманд). Одна микрокоманда определяет порядок функционирования П-автомата в течение одного такта. Совокупность МК образует массив MK[0:P], который хранится в памяти микрокоманд (ПМК). Отдельная МК выделяется из массива посредством адреса 0, I, ..., Р

Операционная часть микрокоманды (ОЧ МК) инициирует совокупность управляющих сигналов, необходимых для выполнения одной МК (один такт работы). ОЧ МК разделяется на поля. Каждое поле объединяет некоторый набор несовместимых управляющих сигналов (МО). Например, все МО {S} СДВ несовместимы между собой. Сигнал Е (окончание работы П-автомата) можно разместить в любом поле. При поступлении сигнала Е заканчивается выборка МК из ПМК. Регистр адреса ПМК устанавливается в начальное состояние (адрес первой МК) сигналом начальной установки U.

В проекте необходимо решить задачу распределения всего набора МО по полям ОЧ МК с учетом двух условий: 1) в одно поле включаются только несовместимые МО; 2) длина ОЧ МК должна быть минимальной. Распределение МО по полям производится на основе структурно-функциональной таблицы (см. Приложение).

После того, как определено количество полей и число МО, включенных в каждое поле, определяется длина поля по формуле:

|N|=log₂(m+1),

где m - количество МО, приписанных данному полю.

МО кодируются двоичными кодами. В соответствии с длиной отдельного поля, каждой МО, относящейся к данному полю, присваивается двоичный код, начиная с кода 0...01. Код 0...0 используется как признак пустоты поля. Результаты кодирования сводятся в табл. 6, в которой каждому полю соответствуют два столбца: в первом записывается символическое обозначение МО (управляющего сигнала), а во втором - соответствующий ей двоичный код.

Длина ОЧ МК определяется как сумма длин составляющих ее полей.

Микропрограмма определяет порядок следования микрокоманд. Переход к следующей МК может осуществляться непосредственно после выполнения текущей (безусловный переход) или при выполнении некоторого логического условия — условный переход. Поэтому, независимо от способа адресации, который задает правило определения адреса следующей МК, адресная часть МК (АЧ МК) содержит поле логических условий. Обычно для всех осведомительных сигналов отводится одно поле X, хотя их может быть и несколько. [2] Длина поля Х определяется выражением log₂(L+1), где L - число осведомительных сигналов ОА. При этом код 0...0 определяет безусловный переход. Остальные коды присваиваются осведомительным сигналам {x,p}. Результаты кодирования сводятся в табл.6.

Различные способы адресации МК описаны в [3,4]. Длина адреса зависит от емкости ПМК. Емкость ПМК определяется количеством вершин МП и способом адресации МК. При расчете емкости ПМК следует учитывать возможные фиктивные (пустые) МК, указывающие адрес следующей МК (безусловно или по значению логического условия), но с нулевой операционной частью.

В ОА

из ОА

{a} {b} {m} {x,р}

X_к

_{1 n 1 m 1 r 1}_l_{1 p}

РгМК

Стоп ₁ ЧТ

с ₂

B(Запуск) Z_оп

Уст. А_нач. (U)

Рис. 26. Структурная схема П-автомата

8.2 Разработка функциональной схемы П-автомата

П-автомат состоит из ПМК, регистра микрокоманд (РгМК), дешифраторов управляющих сигналов, дешифратора логических условий ДСХ, схемы управления ПМК и схемы формирования адреса следующей МК (рис.26). Сигналом начальной установки адреса U в адресный регистр памяти АМК заносится адрес первой МК микропрограммы. По сигналу В (запуск) синхросигнал С проходит через схему управления, формируя сигнал чтения из памяти Чт. Прочитанная МК заносится в РгМК. Управляющие сигналы, коды которых содержатся в полях А, В, …,М ОЧ МК, дешифрируются соответствующими каждому полю дешифраторами ДСА, ДСВ, …, ДСМ и поступают в ОА, инициируя определенные МО.

Содержимое поля Х поступает на ДСХ и определяет номер (код) осведомительного сигнала ОА, значение которого должно анализироваться текущей микрокомандой. Схема формирования адреса следующей МК зависит от способа адресации МК и подлежит разработке [2].

Схема управления ПМК выполняет следующие функции:

1) запуск П-автомата по сигналу «Запуск»;

2) приостановку чтения из ПМК на период обращения к ОП( Z_оп );

3) управление схемой выработки адреса следующей МК;

4) прекращение работы П-автомата при появлении в микрокоманде сигнала Е.

8.3 Размещение микрокоманд в памяти

Разработка П-автомата заканчивается составлением таблицы размещения МК в ПМК для участка СФ-МП, насчитывающего 20-30 МК (можно использовать участок СФ-МП, выбранный для разработки УА с жесткой логикой). Предварительно строится таблица вида табл.8, разработанной для СФ-МП (рис.22) и варианта принудительной адресации МК по одному ЛУ с одним адресом. Структура этой таблицы зависит от способа адресации микрокоманд.

Первую МК у₁ (см. рис. 22) можно разместить в любой ячейке ПМК (в пределах емкости ПМК), т.к. взят фрагмент МП. Необходимо ввести дополнительную (фиктивную) МК у_ф1, которая на рис.22 разделяет две условные вершины х₁ и р₁ . Микрокоманда у_к завершает выполнение микропрограммы, вырабатывая сигнал Е.

Затем на основе табл.6 и табл.7 заполняется кодированная таблица размещения микрокоманд в памяти (табл.8). Первый столбец этой таблицы содержит восьмеричный адрес МК в ПМК. В следующих столбцах записываются двоичные коды управляющих сигналов, формируемых данной МК. В столбце, соответствующем полю Х, записывается двоичный код, определяющий переход от данной МК к следующей. Если после рассматриваемой МК нет условной вершины, то поле Х заполняется нулями, что соответствует безусловному переходу. Если условие перехода от данной МК содержит несколько условных вершин, то каждая пара в такой цепочке должна разделяться фиктивной операторной вершиной, содержащей пустое поле ОЧ МК (вершина у_ф1). Последний столбец табл. 8 определяет адрес следующей МК в ПМК.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Принципы работы системы IВМ/370. /Под ред. Л.Д.Райкова. - Пер. с англ. - М.: Мир, 1975.

2. Майоров С.А., Новиков Г.И. Структура электронных вычислительных машин. -Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1979.

3. Якубовский С.В. и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. –М.: Радио и связь, 1990.

4. Мальцев П.Л. и др. Цифровые интегральные микросхемы. Справочник. –М.: Радио и связь, 1994.

5. Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов (граф-схемы и автоматы). - Л.: Энергия, 1979.

6. Савельев А.Я. Арифметические и логические основы цифровых автоматов. - М.: Высшая школа, 1980.

7. Дроздов Е.А. и др. Электронные вычислительные машины Единой системы. - М.: Машиностроение, 1981.

8. Проектирование цифровых вычислительных машин. /Под ред. С.А.Майорова. - М.: Высшая школа, 1972.

9. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. М.: Энергоатомиздат, 1991.