пояснительная записка (Курсовой проект (готовый) вариант 34), страница 10

Программирование ПЛМ матриц осуществляется исключительно на основе составленной ранее таблицы переходов (пункт № 10 данного документа).

Прежде чем программировать ПЛМ, необходимо подсчитать требуемое их количество. При этом будем руководствоваться следующими соображениями:

Таблица переходов имеет 94 строки, тогда как выбранные ПЛМ (КР556РТ2) имеют всего 48, таким образом исходя из количества управляющих сигналов, количества осведомительных сигналов а также количества выходов D можно прийти к выводу что нам потребуется 12 ПЛМ матриц.

На ПЛМ с номерами 1-8 запрограммированы следующие состояния закодированного графа обобщенной микропрограммы: а0-а14, а53-а64, а на ПЛМ с номерами 9-12 запрограммированы состояния а15-а52.

Подобный подход позволяет разделить все ПЛМ на такие группы, в каждой из которых в ПЛМ будет использовано <=48 строк – это упрощает построение управляющего автомата.

Программирование ПЛМ представлено в Приложении № 1 в таблицах 2-13.

12. Разработка функциональной схемы управляющего автомата

Функциональная схема управляющего автомата строится на основе таблиц программирования ПЛМ (Приложени № 1). Как видно из этих таблиц ПЛМ №1 и №5, №2 и №6, №3 и №7, №4 и №8 вырабатывают одинаковые (для своей пары) выходные сигналы. Таким образом было осуществлено расширение числа входных сигналов для ПЛМ первой группы (состояния а0-а14, а53-а64). Чтобы управляющий автомат работал правильно, нужно соединить одинаковые выходы ПЛМ №1 и №5, №2 и №6, №3 и №7, №4 и №8 с помощью элементов И.

Также из таблиц программирования ПЛМ видно, что некоторые управляющие сигналы вырабатываются как в первой группе ПЛМ, так и во второй группе ПЛМ. Чтобы управляющий автомат работал правильно одинаковые выходы групп №1 и №2 необходимо соединить с помощью элементов ИЛИ.

Так как ПЛМ является асинхронной, то для того, чтобы управляющий автомат правильно работал вводится дополнительный регистр, на входы которого с ПЛМ подается код следующего состояния, и с выходов которого он же снимается. Так как регистр записывает новые данные только по синроимпульсу, ни одна ПЛМ не переключится в следующее состояние, пока не придет очередной синроимпульс.

Все использующиеся в функциональной схеме элементы обозначаются буквой D с индексом. Если в корпусе одной микросхемы содержится несколько однотипых логических элементов, то для них применяется двойной индекс: первая цифра – номер корпуса микросхемы, вторая цифра – номер логического элемента в корпусе.

Индексы элементов идут начиная с номера 35 по колонкам сверху-вниз и слева-направо.

Функциональная схема управляющего представлена на листе № 5.

13. Разработка спецификации

В спецификации должны быть перечислены все использованные в функциональной схеме элементы, а также те условные обозначения, которые соответствуют им на схеме.

Спецификация составляется на основе функциональных схем операционного и управляющего автоматов и на основе [2] и [3] (смотри список литературы).

Спецификация на функциональные схемы операционного и управляющего автоматов приведена в таблице № 14.

Таблица № 14

Зона	Обозначение	Наименование	Количество	Примечание
	D1	К155ИР1	1	Сдвиговый 4-х разрядный регистр
	D2	К555ИД7	1	Дешифратор 38
	D3, D4, D7, D32	К555ЛН1	4	НЕ
	D5	К555ТР2	1	RS – триггер
	D6	К155ЛП8	1	Буферный элемент с 3-мя состояниями входов и выходов
	D8, D9, D16, D22, D29, D62	К155ИР13	5	Универсальный сдвиговый 8-ми разрядный регистр
	D10 – D12, D17 – D19	К531КП2	6	Мультиплексор 41
	D13, D14	К555ЛЕ4	2	3 ИЛИ НЕ
	D15, D33	К555ЛИ6	2	4 И
	D20, D21	К555ИП3	2	4-х разрядное АЛУ
	D23 – D26	К531КП11	4	Мультиплексор 21
	D27	К155ЛП10	1	Буферный элемент с 3-мя состояниями выходов
	D28, D31	К555ЛП5	2	Исключающее ИЛИ
	D30	К155ИЕ4	1	Двоичный счетчик-делитель частоты на 2 и на 6
	D34, D43 – D50	К555ЛИ1	9	2 И
	D35-D42, D51-D54	КР556РТ2	12	ПЛМ
	D55 – D61	К555ЛЛ1	7	2 ИЛИ
		Переключатели
	S1 – S6	ТВ2-1	6

14. Определение количества машинных тактов, необходимых для выполнения каждой операции

Данная задача решается в соответствии с обобщённой микропрограммой (лист 1). Для подсчёта числа машинных тактов для определённой операции необходимо, "войдя" в микропрограмму виртуально, выполнить весь набор микроопераций, необходимый для корректного выполнения данной операции. Во время виртуального выполнения операции, т.е. последовательного перемещения по вершинам графа микропрограммы с соблюдением логических условий, необходимо вести подсчёт пройденных вершин графа микропрограммы. Таким образом, будет получено число машинных тактов, необходимых для выполнения для выполнения данной операции. Соответственно для получения максимального (или минимального) числа машинных тактов, необходимо взять "наихудшие" ("наилучшие") в смысле выполнения данной операции операнды.

При расчетах время на ожидание сигналов X принимаем равным 0 тактов.

1. Деление:

T_min = 21, T_max = 47

1. Вычитание обратное:

T_min = 11, T_max = 11

1. Вычитание модулей:

T_min = 13, T_max = 25

1. :

T_min = 9, T_max = 9

1. :

T_min = 9, T_max = 9

1. :

T_min = 9, T_max = 9

1. :

T_min = 9, T_max = 9

15. Расчет максимальной частоты работа вычислительного устройства

Для осуществления расчёта необходимо, сложить времена задержек микросхем, принимающих участие в реализации той или иной функции (все эти функции присутствуют в формуле, которая располагается ниже в этом пункте – вычисление логического условия, управляющее устройство, операционное устройство). Времена задержек микросхем взяты из справочной литературы [2], [3] (См. список литературы). Расчёт производится по следующей формуле:

T_min=T_лу+T_уу+T_оу, где:

T_min - минимально возможная длинна машинного такта,

T_лу - время, необходимое для вычисления логических условий,

T_уу - время, необходимое для выполнения своей задачи управляющим устройством,

T_оу - время, необходимое для выполнения своей задачи операционным устройством.

T_лу = t_здр(К555ЛЕ4) + t_здр(К555ЛИ6) = 20 + 20 = 40 нс

T_уу = t_здр(К556РТ2) + t_здр (К555ЛИ1) + t_здр (К155ИР1) + t_здр (К555ЛЛ1) =70 + 20+ 20 + 22 = 132 нс

T_оу = 2*t_здр(К555ИП3) + t_здр(К155ИР13) + 2*t_здр(К531КП11) = 2*40 + 20 +2*7 = 114нс

T_min = 40 + 132 + 114 = 286нс.

F_max = 1 / T_min

F = 1 / 286 нс = 3.49 МГц

F_max = 3.49 МГц

16. Список литературы, использовавшейся при разработке.

1. Дроздов Е.А., Комарницкий В.А., Пятибратов А.П. Электронные вычислительные машины Единой системы. М., Машиностроение, 1981.

1. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. М., Радио и связь, 1987.

1. Под редакцией Гордонова А.Ю., Дьякова Ю.Н., Большие интегральные схемы запоминающих устройств. М., Радио и связь, 1990.

1. Лекции по курсу архитектуры ЭВМ