RPZ_1 (Курсовой проект (готовый) вариант 64 ещё один), страница 4

10. Программирование ПЛМ.

Программирование ПЛМ производится на основе таблицы переходов. Но сначала необходимо подсчитать необходимое число ПЛМ. Автомат имеет 33 состояниz, т.е. для их представления требуется 6 бит. Тогда входных сигналов будет 6 бит на состояние + 18 информационных сигналов = 23. А выходных: 6 бит на состояние + 34 управляющих сигналов = 40.

Одна микросхема ПЛМ имеет 16 входов и 8 выходов. Для того, чтобы реализовать управляющий автомат на основе ПЛМ, решено разделить граф микропрограммы на две части. Делить будем по информационным сигналам на входе следующим образом:

ПЛМ-1

Информационные сигналы : x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x10, x11.

Управляющие сигналы : y1, y10 – y34.

Получаем 16 входов и 32 выхода.

ПЛМ-2

Информационные сигналы : В1-B7, x3, x9.

Управляющие сигналы : y2 – y9.

Получаем 15 входов и 12 выходов.

Т.о. мы получили набор из 6 ПЛМ, реализующих весь набор управляющих сигналов и сигналов состояний. Для реализации первой ПЛМ потребуется 4 микросхемы. Для реализации второй две. Используем микросхемы К555ИП24.

Таблицы программирования ПЛМ приведены в Приложении 6.

11. Подсчет числа тактов, необходимых для выполнения каждой микрооперации.

Данная задача решается при помощи обобщенной микропрограммы.

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 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. Умножение: T_min=11, T_max=24.

2. Сдвиг арифметический T_min=8, T_max=32.

3. Вычитание обратное: T_min =9, T_max =13.

4. Вычитание модулей: T_min =11, T_max =13.

5. Логические операции: T_min = T_max =9.

12. Расчет максимально возможной частоты работы вычислительного устройства.

Расчет максимально возможной частоты работы вычислительного устройства проводится на основании функциональной схемы операционного автомата и справочной литературы.

Для осуществления расчёта необходимо, сложить времена задержек микросхем, принимающих участие в реализации наиболее сложных функций (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 [5] (См. список литературы). Расчёт производится по следующей формуле:

T_min=T_лу+T_уу+T_оу, где:

Tmin - минимально возможная длина 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.

1. Возьмем схему выработки осведомительного сигнала x1.

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ  ИЛИ-НЕ  И-НЕ  И.

Т_лу=17 нс + 12 нс + 11 нс + 14 нс = 54 нс.

2. При работе УА используется цепочка.

РЕГИСТР К  ПЛМ1-5 ИЛИ … возврат на регистр К (повторение).

T_уу = 25 + 30 + 8 = 63 нс

1. При работе ОА возникает цепочка.

РЕГИСТР А  Модуль  АЛУ  АЛУ  АЛУ Регистр R.

T_оу =11 + 70 + 70 + 70 + 25 = 246 нс.

T_min = 54 нс + 63 нс + 246 нс = 363 нс.

F_max= 1 / T_min = 2.75 Мгц.

13. Заключение.

В результате проделанной работы было спроектировано вычислительное устройство. ВУ осуществляет взаимодействие с внешними устройством посредством шин данных (входной и выходной), адреса и управления. В ходе работы я абстрагировался от принципов работы внешних устройств, полагая взаимодействие с ними посредством выработки сигналов выставляемых внешним устройством на шины управления, тем самым, полностью сконцентрировавшись над изучением и применением на практике принципов работы отдельной «ячейки» сложной цифровой вычислительной машины. Спроектированное мною ВУ работает с числами в прямых кодах и осуществляет 7 микроопераций, запрограммированных для выполнения с помощью соответствующих микропрограмм. Самой длительной операцией является операция «умножение», потому что для ее выполнения необходимо 7 раз использовать операции сложения и сдвига.

УА был разработан на базе ПЛМ, оптимально используя все выводы микросхем ПЛМ удалось довести их число до 6 (при 34 управляющих сигналах, 18 осведомительном и 6 разрядном состоянии). В ходе работы я ознакомился на теории и практике с проектированием отдельных вычислительных устройств.

14. Список используемой литературы.

1. Конспект лекций по курсу «Архитектура ЭВМ» за IV и V семестры.

2. Справочник. Логические ИС серий КР1533, КР1554 . 2 тома., М., Бином, 1993, 400 стр.