рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Принцип действия управляющего автомата с хранимой в памяти логикой и микропрограммное управление

Принцип действия управляющего автомата с хранимой в памяти логикой и микропрограммное управление - раздел Транспорт, Теория цифровых автоматов   Хранимая В Памяти Микропрограмма Должна Содержать Информацию ...

 

Хранимая в памяти микропрограмма должна содержать информацию о функциях переходов и выходов управляющего микропрограммного автомата. Рассматривая управляющий автомат (УА) в терминах цифровых автоматов, отметим, что он функционирует подобно автомату Мили с задержанными на один такт выходными сигналами.

Аргументами функций переходов и выходов автомата являются входные переменные Z(t) и U(t) и переменные Q(t), задающие своими значениями состояния автомата A(t). Набор значений аргументов обычно интерпретируется как адрес микрокоманды в блоке памяти микропрограммного автомата. Этот адрес заносится в регистр адреса микрокоманды (РгАМК) на время одного такта. В управляющей (или микропрограммной) памяти (УП) по заданному адресу хранится набор значений выходных сигналов W(t+1) управления операционным блоком (или блоком обработки данных(БОД)) и набора значений переменных Q(t+1), представляющих состояние A(t+1). Значения W(t+1) и A(t+1) и определяются функциями переходов и выходов. Структурная схема простейшего варианта управляющего автомата с хранимой в памяти логикой приведена на рис.64. В управляющем автомате синхросигнал CLK определяет такты работы, при этом значение CLK=1 выделяет такт, а значение CLK=0 - паузу между тактами. Значения входных и выходных сигналов и состояние автомата должны быть неизменными во время импульса такта, но могут изменяться только в паузах. Состояние автомата A(t) представляется набором значений переменных Q(t). Пусть в такте (t-1) в РгАМК занесены U(t-1) , Z(t-1) и набор (возможно - код) Q(t-1). Тогда в паузе перед тактом t при CLK=0 на РгАМК эти значения сохранятся и из УП выбираются наборы W(t), которые как и Q(t) зависят от предыдущих значений Q(t-1), Z(t-1) и U(t-1). Эти наборы (возможно - коды) при CLK=0 заносятся в регистр микрокоманды (РгМК) и одновременно изменяются значения входных сигналов. После, при CLK=1, задающего такт t в РгМК хранятся наборы W(t) и Q(t), при этом сигналы W(t) используются при выполнении микроопераций в БОД а набор Q(t) переносится в РгАМК, после чего цикл работы управляющего автомата повторяется.

Воздействие управляющих сигналов W(t) на операционный блок синхронизируется сигналом CLK=1, обеспечивающим выдачу W(t) строго в такте t из РгМК, находящегося в режиме хранения.

Управляющая память бывает как постоянной (ПЗУ), так и оперативной, то есть допускающей запись и считывание информации. Загрузка УП ОЗУ производится с внешнего запоминающего устройства по шине загрузки управляющей памяти (Ш Зг УП) при каждом включении системы обработки цифровой информации в работу.

Анализируя структурную схему рис.64, можно заметить, что число требуемых слов, хранимых в УП, велико из-за большой разрядности РгАМК (это можно назвать большой шириной адресного пространства УП), обусловленной значительным числом используемых формирующих адрес сигналов U(t), Z(t), Q(t). Сократить объём УП можно, если учесть, что для каждого Q(t) существенными являются только некоторые переменные Z(t) и U(t), задающие различные переходы из Q(t) в Q(t+1). Количество типов таких переходов обычно невелико и, поэтому для каждого Q(t) можно выделить лишь небольшую группу адресов УП, хранящих наборы (или коды) только отличающихся переходов Q(t+1). Объём УП при этом во много раз сокращается, так как в УП не будут храниться многократно повторяющиеся наборы (или коды), описывающие одинаковые переходы автомата. Адрес микрокоманды при таком подходе формируется специальной комбинационной схемой формирования адреса микрокоманды (СхФАМК на рис.64) по значениям Q(t), U(t), Z(t). Схема СхФАМК подключается ко входам РгАМК, как показано штриховыми линиями на рис.64.

 

 

Адрес очередной микрокоманды можно назначить без учёта значений U(t) и Z(t), если эта микрокоманда задаёт функцию перехода автомата в состоянии, имеющем единственный переход, не зависящий от значений входных сигналов. В этом случае адрес очередной микрокоманды можно указать значениями отдельной группы разрядов исполняемой микрокоманды. Если очередная микрокоманда должна задавать функцию перехода, зависящую от значений входных сигналов, то её адрес должен также зависеть от входных сигналов.

Для упрощения СхФАМК обычно используется своеобразный способ формирования очередного адреса. В микрокоманде выделяется помимо операционной части (поля) ещё и адресная часть (поле). Адресная часть содержит несколько полей (групп разрядов):

- поле типа формирования адреса (ТФА);

- поля формирования отдельных групп разрядов адреса (ПФА).

При определённых значениях типа формирования адреса (ТФА) очередной адрес формируется только из значений бит полей формирования адреса (ПФА), а в простейшем случае в РгАМК переносятся значения бит ПФА, заданные в микрокоманде.

Если адрес очередной микрокоманды должен формироваться с учётом значений входных сигналов, то в поле типа формирования адреса (ТФА) заносится специальный набор бит (или код), настраивающий СхФАМК на обработку полей формирования адреса (ПФА) по какому-либо алгоритму. При этом содержимое некоторых ПФА по-прежнему переносится в РгАМК, а биты из других полей ПФА обеспечивают занесение в РгАМК значений, указываемых этими ПФА входных переменных.

Таким образом, очередной адрес оказывается зависящим не только от ранее исполнявшейся микрокоманды (состояния автомата), но и от значений входных сигналов, влияющих на переходы автомата в новое состояние.

Рассмотренный способ формирования адреса следующей микрокоманды называется принудительным формированием адреса.

Иногда формирование адреса следующей микрокоманды выполняется способом естественной адресации с помощью программного счётчика (PC). Безусловный переход от микрокоманды с адресом i осуществляется к микрокоманде с адресом i+1, что позволяет иметь в микрокоманде только операционную часть. Однако, для принятого единственным такого формата микрокоманды, позволяющего уменьшить объём микропрограммной памяти, приходится в микропрограммы, помимо операционных, включать и адресные микрокоманды, отличающиеся специальными признаками (атрибутами) от операционных команд. В адресных микрокомандах отсутствует операционная часть, а все биты используются в качестве полей типа формирования адреса (ТФА) и полей формирования адреса (ПФА), таких же, как и в адресной части рассмотренных ранее комплексных микрокоманд.

Такой способ формирования адреса микрокоманды приводит к усложнению схем дешифрирования микрокоманд и увеличению длины микропрограмм, но сокращает длину микрокоманд, делает их структуру регулярной и тем самым повышает степень использования объёма микропрограммной памяти или уменьшает её требуемый объём.

Управляющие автоматы с хранимой в памяти логикой различаются по способу формирования управляющих функциональных сигналов. Для этого возможно использование

- горизонтального,

- вертикального,

- смешанного микропрограммирования.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Теория цифровых автоматов

Южно-уральский государственный университет..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Принцип действия управляющего автомата с хранимой в памяти логикой и микропрограммное управление

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Базис И, ИЛИ, НЕ. Свойства элементарных функций алгебры логики
  Пусть x - некоторая логическая переменная. Тогда: 1. , что означает возможность исключения из логического вы

Табличное описание булевых функций
  Вследствие конечности множества наборов заданного количества логических переменных, простейшим и самым естественным способом описания ФАЛ является табличный. Пример описания трёх ФА

Аналитическое описание булевых функций
На примерах описания ФАЛ, приведенных в таблице 3, видно, что конституента 1 может быть описана в виде элементарной конъюнкции переменных:

Геометрическое представление булевых функций
  В геометрическом представлении ФАЛ значения входных переменных n - местного набора интерпретируются как координаты в n - мерной декартовой системе координат. Координат

Минимизация с помощью минимизирующих карт
  Как было отмечено выше, одним из способов представления ФАЛ от небольшого числа переменных (обычно не больше 5) являются диаграммы Карно или Вейча, которые строятся на развёртках мн

Минимизация функций алгебры логики по методу Квайна
  При минимизации по методу Квайна в базисе И, ИЛИ, НЕ исходная ФАЛ задаётся в СДНФ. Целью минимизации является нахождение всех первичных импликант и выбор некоторых из них для

По методу Квайна - Мак-Класки
  Недостаток метода Квайна - необходимость исчерпывающего попарного сравнения или сопоставления всех минтермов на этапе нахождения первичных импликант. С ростом числа минтермов увелич

Логические элементы И и И-НЕ
(Позитивная логика) Схема логического элемента И, построенного на полупроводниковых диодах и резисторе, приведена на рис.10а).

Логические элементы ИЛИ, ИЛИ-НЕ
  Схема логического элемента ИЛИ, построенного на полупроводниковых диодах и резисторе, приведена на рис.12а).

Программируемые логические матрицы (ПЛМ)
  Программируемая логическая матрица [2] представляет собой функциональный блок, созданный на базе интегральной полупроводниковой технологии и предназначенный для реализации логически

Процедуры программирования ПЛМ
Физическим принципом программирования ПЛМ является пережигание (испарение) выбранных перемычек. В процессе эксплуатации ПЛМ могут возникнуть следующие задачи: - начальное программ

Определение абстрактного цифрового автомата
Обобщённая структура системы обработки цифровой информации, приведённая на рис.1, соответствует описанию абстрактного цифрового автомата. Для целей технического проектирования в каноническую структ

Методы описания цифровых автоматов
  Чтобы задать цифровой автомат S, необходимо описать все элементы множества S = { A, X ,Y, d, l, a1}, то есть входной и выходной алфавиты и алфавит состояний, а также функ

Синхронные и асинхронные цифровые автоматы
Состояние as автомата S называется устойчивым состоянием, если для любого входа zfÎX, такого, что d(am, zf) = as, имеет место d(as

Цифровых автоматов Мили и Мура
Абстрактный цифровой автомат работает как преобразователь слов входного алфавита в слово в выходном алфавите [5]. Рассмотрим это положение, взяв в качестве примера автомат Мили S1.

Минимизация абстрактного автомата Мили
  Для табличного описания процедура минимизации цифровых автоматов алгоритмизирована и выполняется в несколько шагов.   Шаг 1 Распространение неопределённости т

Минимизация абстрактного автомата Мура
Минимизация автоматов Мура основана на тех же принципах, что и минимизация автоматов Мили. Для табличного описания эта процедура алгоритмизирована и состоит из трёх шагов.  

Элементарные автоматы памяти
  Комбинационная схема с обратными связями, имеющая два устойчивых состояния и предназначенная для хранения одного бита информации, называется элементарным автоматом или триггером. Со

Синхронизация в цифровых автоматах
  Смена состояний в синхронизированных автоматах происходит в определённые моменты времени, задаваемые по цепям синхронизации внешним тактовым генератором. Изменение состояний в реаль

Структурный синтез цифрового автомата по графу
  Табличный и графический способы задания автоматов эквивалентны, поэтому граф автомата содержит всю необходимую информацию о функциях выходов и функциях переходов. На граф кодированн

Декомпозиция устройств обработки цифровой информации
  В любом устройстве или системе обработки цифровой информации можно выделить два существенно различающихся блока (рис.63): - операционный блок (или операционный автомат);

Управляющие автоматы
Любая команда, операция или процедура, выполняемая в операционном блоке, описывается некоторой микропрограммой и реализуется за несколько тактов, в каждом из которых выполняется шаг микропрограммы

Горизонтальное микропрограммирование
  При горизонтальном микропрограммировании каждому биту операционной части микрокоманды ставится в соответствие определённый управляющий функциональный сигнал, то есть определённая ми

Вертикальное микропрограммирование
  При вертикальном микропрограммировании микрооперация определяется не состоянием одного из бит микрокоманды, а двоичным кодом, содержащимся в операционной части микрокоманды (

Горизонтально - вертикальное микропрограммирование
  В этом случае подмножества VL представляются горизонтальным способом , а микрооперации внутри каждого из подмножеств - вертикальным способом (рис.66). Для каждого подмнож

Граф - схемы микропрограммных автоматов
  Для описания микропрограмм необходимо знать и задавать последовательности микрокоманд и функции перехода, определяющие порядок выполнения микрокоманд. Для описание микропрограмм обы

Синтез микропрограммного автомата Мили
  Конечный автомат, реализующий микропрограмму работы дискретного устройства, называется микропрограммным автоматом. Синтез микропрограммного автомата Мили по граф - схеме ал

Синтез микропрограммного автомата Мура
Синтез автомата Мура по граф - схеме алгоритма также состоит из двух этапов: - получение отмеченной ГСА; - построение графа автомата. На первом из этих этапов начальная,

Минимизация микропрограммных автоматов
  Изложенный ранее метод минимизации абстрактных автоматов применяется и для минимизации полностью определённых микропрограммных автоматов. Если два состояния автоматы Мили с

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги