CBRR5024 (664407), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В каждый тактовый период синхроимпульсов в ОУ может выполнятся одна или несколько независимых друг от друга микроопераций в различных элементах схемы. Набор микроопераций, выполняемый в ОУ одновременно (в одном такте), называется микрокомандой (МК). Среди сигналов У могут быть и такие, которые

вх. ì вых.код

код í (в ОП)

(из АЦП)î обл.G

управляют работой устройств, находящихся вне процессора (внешних устройств - ВУ). К числу таких устройств относятся устройства ввода/вывода информации (УВВ), модули памяти (ОЗУ, ПЗУ), АЦП, ЦАП и др.

УУ работает под действием команд - двоичных кодов, подаваемых на входы Z1,Z2,... .На входы Х1,Х2,... УУ поступают осведомительные сигналы, иначе называемые условиями или признаками, которые формируются в ОУ и влияют на последующие значения управляющих сигналов У, определяя тем самым последующие этапы преобразования операндов в зависимости от результатов, полученных в ОУ при выполнении предыдущей микрокоманды.

4.2Структурная схема ОУ

В настоящее время отсутствуют сколько-нибудь общие формальные методы синтеза операционных устройств. По этой причине составление структурной схемы производится на основе анализа задания и требует от разработчика наличия соответствующих навыков и опыта.

Оценим состав оборудования ОУ, обеспечивающий выполнение сформулированных в задании функций УСД.

Внешними по отношению к ОУ являются следующие элементы:

· АЦП - аналого-цифровой преобразователь, осуществляющий преобразование аналоговой величины (например напряжения аналогового сигнала), действующего на его входе на данном отрезке времени, в восьмиразрядный двоичный код на выходе. В момент завершения акта преобразования АЦП вырабатывает сигнал ОК=1 на соответствующем выходе. Запуск АЦП производится путем подачи сигнала запуска на соответствующий вход;

· коммутатор каналов - аналоговый мультиплексор-селектор, который в зависимости от значения четырехразрядного двоичного адресного слова, поступающего на его адресные входы, подключает к единственному выходу тот или иной из тринадцати аналоговых сигналов;

· оперативная память (ОП) - полупроводниковое ОЗУ емкостью 2к х 8, имеющее рассмотренную выше организацию.

К элементам, входящим в состав ОУ УСД, относятся:

· счетчик СТ2₁ адреса ячеек ОП - 16-разрядный (в соответствии с заданной разрядностью адресного слова);

· счетчик СТ2₂ адреса аналоговых каналов - четырехразрядный (F=14 каналов имеют номера (адреса) от 0000 до 1101. Всего тринадцать адресов);

· триггер Т_фл - флаг АЦП, предназначенный для фиксирования сигнала ОК (асинхронный RS-триггер с инверсными входами ТТЛ. Т_фл необходим для выработки сигнала Х1 в течение всего периода Т в том случае, когда сигнал ОК АЦП импульсный, т.е. его длительность « Т).

Структурная схема ОУ , включающая внешние элементы процессорного устройства, представлена на рис.3. На схеме

0701₁₆

Рис.3

стрелками показаны управляющие сигналы У, поступающие из УУ, и сигналы-условия X, вырабатываемые ОУ и поступающие в УУ.

4.3 Словесное описание цикла сбора данных

y1. Цикл сбора данных начинается с того, что в счетчик СТ2₁ производится запись первой ячейки области памяти ОП, отведенной для хранения данных. Очевидно, что в качестве СТ2₁ удобно использовать такой счетчик, в котором предусмотрена возможность записи информации, как в параллельный регистр. Тогда, подав на одни входы триггеров логический ноль (потенциал земли или корпуса), а на другие - логическую единицу (напряжение источника питания), можно обеспечить запись требуемого адреса в счетчик в одном такте.

y2. счетчик СТ2₂ сбрасывается в 0. Тем самым в нём формируется адрес первого аналогового канала, имеющего нулевой номер.

y3. Производится сброс в 0 триггера Т_фл (гашение флага).

y4. Адрес аналогового канала из СТ2₂ выдается на адресные входы коммутатора. Коммутатор подключает канал №0 ко входу АЦП.

y5. Производится запуск АЦП и в нём начинается процесс аналого-цифрового преобразования.

y6. Проверяется содержимое триггера Т_фл . По окончанию акта преобразования АЦП вырабатывает сигнал ОК, устанавливающий Т_фл в состояние 1. Пока (Т_фл)=0 , устройство пребывает в режиме ожидания окончания акта преобразования в АЦП. Как только Т_фл устанавливается в 1, осуществляется запись данных с выхода АЦП в требуемую ячейку памяти (ОП).

y7. В СТ2₂ подготавливается адрес следующей ячейки ОП путем прибавления единицы к содержимому счетчика (к адресу предыдущей ячейки).

y8. В СТ2₂ формируется адрес следующего аналогового канала (№1) путем прибавления единицы к содержимому счетчика.

y9. Проверяется содержимое счетчика СТ2₂ . Если (СТ2₂)=0, то операции 3¸8 повторяются. В противном случае происходит завершение цикла сбора данных (выход из цикла), так как все каналы оказываются опрошены.

4.4 Синтез управляющего устройства (УУ)

4.4.1 Этап абстрактного синтеза

Этот этап также требует от разработчика определенных навыков и опыта. На этапе абстрактного синтеза осуществляется переход от словесного описания принципа функционирования автомата формализованному представлению в виде графа или таблиц.

На основании словесного описания составим в соответствующем порядке список микроопераций, необходимых для управления ОУ (см. Рис.2):

У1 - разрешение записи начального адреса 01AE₁₆ в СТ2₁, (СТ2₁ ¬ 01AE₁₆);

У2 - установка в 0 СТ2₂ (сброс), (СТ2₂ ¬ 0);

У3 - сброс Т_фл ,(Т_фл ¬ 0);

У4 - разрешение передачи адреса аналогового канала на коммутатор [комм ¬ (СТ2₂)];

У5 - запуск АЦП, (зап. АЦП);

У6 - разрешение записи данных из АЦП в ОП, [ОП ¬ АЦП];

У7 - увеличение на 1 (СТ2₁) - приращение счетчика, [инкримент СТ2₁ ¬ (СТ2₁)+1];

У8 - увеличение на 1 (СТ2₂) - приращение счетчика, [инкримент СТ2₂ ¬ (СТ2₂)+1].

В процессе выполнения цикла сбора данных а ОУ УСД вырабатываются осведомительные сигналы: сигнал Х1=1 - сигнал ОК и сигнал Х2=1 - завершение цикла сбора данных. Сигнал Х2 вырабатывается в том случае, когда в СТ2₂ содержится адрес 0000,[Х2=1, если (СТ2₂)=0], возникающий в нём после адреса 1010 последнего, одинадцатого канала. Сигнал Х2 может быть сформирован путем логического умножения (на схеме И) сигналов.

Блок-схема алгоритма функционирования ОУ в микрооперациях

Блок-схема (рис. 4) составляется на основе словесного описания и списка микроопераций.

Рис.5.

Анализ рис. 4 показывает, что микрооперации У1,У2, а также У3,У4,У5 и У6,У7,У8 не зависят друг от друга и могут выполняться в одном такте (каждая группа в соответствующем такте). На основании этого можно составить блок-схему алгоритма в микрокомандах, обозначив каждую из них буквой Y (рис.5).

произведем разметку блок схемы рис. 5. Начало и конец блок-

схемы обозначим а₀ , что соответствует исходному состоянию управляющего автомата (УУ). Далее вход каждого блока, следующего за операторными блоками, которые имеют прямоугольную форму, помечаем символами а₁ , а₂ ,... , соответствующими последующим состояниям УУ.

Составление граф - схемы функционирования УУ

Построение графа осуществляется на основе произведенной разметки блок-схемы алгоритма. Каждому из состояний а₀ , а₁ ,... управляющего автомата соответствует узел графа (рис.6). Дугами графа изображаются переходы автомата из одного состояния в другое. Возле каждой дуги указывается условие (если оно есть) перехода (Х) и выполняемая на данном тактовом интервале микрокоманда Y. Переходы синхронного автомата из одного состояния в другое происходят в тактовые моменты времени под действием синхроимпульсов и входных сигналов.

4.4.2 Этап структурного синтеза УУ

Этот этап выполняется на основе формальных методов и включает в себя:

- расчет требуемого объема памяти УУ;

- выбор способа кодирования возможных состояний автомата;

- выбор типа применяемых логических элементов и триггеров;

- нахождение оптимальной с точки зрения минимизации числа элементов и связей между ними структуры комбинационного цифрового устройства (КЦУ), входящего в состав схемы УУ.

Определение требуемого числа триггеров ЗУ устройства

управления и кодирование состояний УУ

Из граф-схемы видно, что управляющий автомат должен иметь N=4 состояний ( а₀ ¸ а₃ ). Требуемое число триггеров находим как минимальное k, удовлетворяющее условию N £ 2^k. Имеем k_мин = 2. Поскольку каждый из триггеров обладает двумя устойчивыми состояниями , совокупность двух триггеров позволяет

Характеристики

Список файлов реферата