Пояснительная записка_Суслова (1075030), страница 5
Текст из файла (страница 5)
11. Разработка программируемых логических матриц.
Программирование ПЛМ осуществляется на основе таблицы переходов. В схеме управляющего автомата будем использовать ПЛМ К556РТ2, которая имеет 16 входов, 8 выходов и 48 строк. Наша таблица переходов имеет 73 строки, следовательно для программирования каждого сигнала понадобится 2 ПЛМ, соответсвующие выходы которых потом будут объединены по «или».
Отдельные две ПЛМ посвяти программированию сигналов возбуждения состояния (D0 – D5). На вход первой подадим сигналы текущего состояния (F0 – F5) и логические условия (BC0 – BC6 и X1,X4). На вход второй подадим сигналы текущего состояния (F0 – F5) и логические условия (D3,D7,SNA,SNB,ZR,X2,X3).
Отдельные ПЛМ посвятим управляющим сигналам. Всего в системе 41 управляющий сигнал, следовательно для программирования их всех необходимо 6 ПЛМ (по одной на каждые 8 управляющих сигналов). На каждую ПЛМ формирования управляющих сигналов заводятся сигналы текущего состояния автомата (т.к. вырабатываемый управляющий сигнал зависит только от текущего состояния)
Прошивки ПЛМ приведены в приложении 1.
12. Разработка функциональной схемы управляющего автомата.
На эту схему выносятся все ПЛМ, причем выходы одной группы объединяются по «или». Выходы D0 – D5 заводятся на регистр состояний. Выходы регистра состояний (F0 – F5) служат для дальнейшего формирования состояний и управляющих сигналов. Регистр состояний должен иметь как минимум 6 разрядов.
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 59 по колонкам сверху-вниз и слева-направо.
Функциональная схема управляющего представлена на листе № 5.
13. Разработка спецификации.
| Зона | Обозначение | Наименование | Количество | Примечание |
| D59 – D66 | К556РТ2 | 8 | ПЛМ | |
| D69 | К555ИР35 | 1 | 8-разрядный регистр | |
| D67,D68 | К155ЛЛ1 | 2 | 4 элемента «или» | |
| D55,D56,D58,D45 | К155ЛН1 | 4 | Шесть элементов «не» | |
| D40,D41,D51,D52 | К155ТМ7 | 4 | Два D-триггера | |
| D30 | К155ЛП5 | 1 | Четыре элемента «исключающее или» | |
| D31,D42,D57 | К155ЛИ1 | 3 | Четыре элемента «И» | |
| D49 | К155ЛН5 | 1 | Шесть буферных инверторов | |
| D10,D11 | К155ИП3 | 2 | Четырехразрядная АЛУ | |
| D1-D8 | К555ИР11 | 8 | Четырех разрядный универсальный сдвиговый регистр. | |
| D28,D29,D32-D38,D46-D47 | К555КП11 | 11 | Мультиплексор 8 на 4 | |
| D39,D12-D27,D9 | К155КП5 | 17 | Мультиплексор 8 на 1 | |
| D50,D53,D43,D44 | К555СП1 | 4 | Четырехразрядный компаратор | |
| D54 | К155ИД3 | 1 | Дешифратор 4 на 16 |
Таблица 6. Спецификация.
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.
-
Деление. Мин - 9. Макс - 265
-
Сдвиг арифметический. Мин. - 6.Макс – 36.
-
Вычитание модулей обратное. Мин. - 8.Макс – 9.
-
Вычитание. Мин. - 8.Макс – 11.
-
A and B. Мин. - 7.Макс – 7.
-
A or B. Мин. - 7.Макс – 7.
-
not (A and B). Мин. - 7.Макс – 7.
15. Расчет максимальной частоты работа вычислительного устройства
Для определения максимальной частоты устройства необходимо определить максимально возможный путь пробежки сигнала в операционном автомате и управляющем автомате.
Окончательная частота определяется как минимальная из двух частот.
Очевидно, что максимальным путем в операционном автомате будет путь от выходов старший половины регистра D до входов в нее же. Посчитаем максимальную задержку операционного автомата.
Tоа = 40 нс + 35 нс + 73 нс + 18 нс + 18 нс = 184 нс. Таким образом, максимальная частота операционного автомата составила 1 / 184 нс = 5,4 МГЦ.
Время генерации управляющих и сигналов состояния примерно одинаково в силу одинаковости пути. Поэтому определим время задержки необходимое для генерации сигналов состояния.
Туа = 40 нс + 50 нс + 20 нс = 110 нс. Таким образом, максимальная частота управляющего автомата составила 1 / 110 нс = 9 МГЦ.
Результирующая частота F = Y16in(Tоа, Туа) = 5,4 МГЦ.
Примечание: все времена задержек взяты из справочной литературы
16. Список литературы, использовавшейся при разработке.
-
Дроздов Е.А., Комарницкий В.А., Пятибратов А.П. Электронные вычислительные машины Единой системы. М., Машиностроение, 1981.
-
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. М., Радио и связь, 1987.
-
Под редакцией Гордонова А.Ю., Дьякова Ю.Н., Большие интегральные схемы запоминающих устройств. М., Радио и связь, 1990.
-
Лекции по курсу «архитектура ЭВМ».
Приложение 1. «Прошивки ПЛМ»
Ниже приведены прошивки всех 8 ПЛМ управляющего автомата. Номер в левом верхнем углу таблицы соответствует номеру элемента на функциональной схеме.
| D57 | Входные сигналы | Выходные сигналы | ||||||||||||||||||||
| F5 | F4 | F3 | F2 | F1 | F0 | ЗАХВАТ | X1 | BC0 | BC1 | BC2 | BC3 | BC4 | BC5 | BC6 | X4 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | |
|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | * | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | * | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | * | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | 1 | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | * | 1 | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | * | * | 1 | * | * | * | * | * | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | * | * | * | 1 | * | * | * | * | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | * | * | * | * | 1 | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | 1 | * | * | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | * | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | * | * | * | * | 1 | * | * | * | * | * | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | * | * | * | * | * | * | 1 | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | 1 | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
