Методические указания (775196), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В УУ с естественной адресацией разрядность микрокоманды значительно уменьшается, и, хотя число микрокоманд в микропрограмме увеличивается, общий объем микропрограммы имеет ярко выраженную тенденцию к снижению. На рис. 13 изображен формат микрокоманд УУ с естественной адресацией. Эти микрокоманды имеют одинаковую длину, но их поля используются различным образом, что определяется значением бита признака макрокоманда.
бит признака МК | |||
0 | X | A | управляющая МК |
1 | У | операционная МК | |
Рис. 13. Формат микрокоманды УУ с естественной адресацией
На рис. 16 показана структурная схема управляющего устройства с естественной адресацией.
Рис. 16. Структурная схема управляющего автомата с естественной адресацией
Составление микропрограммы управляющего автомата
Синтез управляющего устройства сводится главным образом к написанию микропрограммы в принятом формате микрокоманд.
Микропрограмма управляющего устройства с естественной адресацией может быть построена по канонической форме микропрограммы функционирования ОУ.
Для получения канонической формы в исходной микропрограмме необходимо проделать следующие преобразования:
-
исключить описание преобразований в регистровых операциях;
-
преобразовать описание условных операторов к форме, напоминающей форму управляющей микрокоманды;
-
исключить ненужные метки.
Преобразование условных операторов п. 3 требует дополнительных пояснений.
Предположим, что мы имеем следующий сегмент микропрограммы:
ЕСЛИ P1 ТО Ml ИНАЧЕ М2
М2 У1: F1 = F1(A1)
…………………..
M1 У2: F2 = F2(A2)
Тогда действие условного оператора воспринимается таким образом: если Р1=0, то выполняется оператор, непосредственно следующий за оператором условного перехода, в противном случае (Р1=1) -оператор, определяемый меткой Ml.
Выполнение управляющей микрокоманды происходит аналогично: если выбранный признак равен нулю, то выполняется следующая по адресу микрокоманда, в противном случае управление передается микрокоманде адреса А. Отсюда вытекает, что в приведенном сегменте операционного описания может быть исключена часть ИНАЧЕ М2 и метка М2 следующего предложения, после чего действие условного оператора будет восприниматься как выполнение управляющей микрокоманды.
В приведенном сегменте микропрограммы переставим местами операторы с метками:
ЕСЛИ P1 ТО М1 ИНАЧЕ М2
М1 У2: F2 = F2(A2)
………………………
М2 У1: F1 = F1(A1)
Теперь условный оператор не воспринимается как управляющая микрокоманда, поскольку следующий за условным оператор выполняется при единичном значении признака P1.
Тем не менее, создавшееся положение нетрудно исправить, заменив признак P1 его отрицанием P1. После этого, исключая Ml ИНАЧЕ и метку М1, мы придем к описанию, в котором действие условного оператора, как и в предыдущем случае, будет восприниматься как выполнение управляющей микрокоманды. Каноническую форму микропрограммы целесообразно представить в виде таблицы с колонками, помеченными как НОМЕР, МЕТКА, УПРАВЛЯЮЩИЙ СИГНАЛ, ПЕРЕХОД.
Для перехода от таблицы к микропрограмме УУ с естественной адресацией достаточно проделать следующие операции:
-
ввести пустую микрокоманду;
-
заменять управляющие сигналы кодами операционного поля микрокоманда;
-
заменить признаки кодами их выбора в поле признака микрокоманда;
-
установить значение начального адреса микропрограммы;
-
заменить метки соответствующими адресами.
Построение микропрограммы УУ с принудительной адресацией требует некоторого изменения в канонической форме микропрограммы УУ.
Положим, что для записи микропрограммы используется одноадресная микрокоманда. Такой микрокоманде в микропрограмме функционирования ОУ соответствуют две рядом расположенные строки, одна из которых описывает регистровый оператор, а другая - оператор перехода. Эти строки могут быть объединены в одну микрокоманду, если выполняются следующие условия:
-
условный оператор не использует признак, вырабатываемый предыдущим регистровым оператором;
-
на оператор перехода не передается управление, он не выполняется отдельно от регистрового оператора.
1.3.7. Построение принципиальной схемы.
Принципиальная схемы операционного и управляющего автоматов строятся по функциональным схемам на элементной базе ТТЛ серии.
На этом этапе определяется набор интегральных схем, необходимых для построения реального устройства. Для этого достаточно расчленить описание переменных на сегменты, разрядность которых совпадает с разрядностью используемых ИС и подсчитать их суммарное количество. Так, например, шестнадцатиразрядный сдвигающий регистр может быть построен на четырех ИС К155ИР1 или двух ИС К155ИР13.
1.3.8. Расчет основных характеристик реализуемого устройства.
1.4. ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Курсовая работа оформляется в виде расчетно-пояcнительной записки, включающей рукописный текст и графику общим объемом 25 - 30 страниц формата А4. Записка должна включать следующие основные разделы, расположенные в порядке выполнения работы:
1) оглавление;
2) задание на проектирование;
3) выбор направления решения;
4) схему алгоритма функционирования устройства;
5) операционное описание устройства;
6) функциональную схему операционного автомата;
7) функциональную схему управляющего автомата;
8) принципиальную схему устройства;
9) построение устройства в виде микропроцессорного вычислителя;
10) заключение;
11) список использованной литературы.
Схемы алгоритмов и принципиальные схемы должны выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД [60, 61]. Все рисунки нумеруются и помещаются в записке после первых ссылок на эти рисунки. Если рисунок выполнен на отдельном листе, то он помещается за страницей текста, содержащей ссылку.
В записке не допускается сокращение слов, кроме общепринятых (ЭВМ, МП, ОЗУ, ПЗУ и др.). Все нестандартные аббревиатуры должны быть обязательно расшифрованы. Формулы, приводимые в записке, могут иметь номера, на которые можно ссылаться в тексте. Номера размещаются с правой стороны у кромки листа в круглых скобках.
Записка вкладывается в обложку из ватмана и брошюруется. Лицевая сторона обложки является титульным листом и оформляется так, как показано на рис. 1.2. При сквозной нумерации страниц в записке этот лист считается первой страницей. Титульный лист подписывается студентом и преподавателем.
При оформлении работы в записке должен найти отражение не только наилучший вариант, но и материал, демонстрирующий весь путь движения к цели. Оформление записки производится по частям в порядке завершения работы над отдельными ее разделами.
1.5. КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Руководство курсовой работой и ее организацию осуществляет кафедра. Календарный план является графиком работы студентов и кафедра строго следит за его выполнением. Каждый студент обязан один раз в неделю отчитываться перед преподавателем о проделанной работе. Преподаватель еженедельно определяет процент выполнения студентом курсовой работы. Эти данные вывешиваются на специальном стенде кафедры.
Примерный календарный план выполнения работы рассчитан на 17 недель и приведен в табл. 1:
Таблица 1
п/п | Наименование этапа работы | Неделя | Объем, % |
1 | Изучение задания | 1 | 1 |
2 | Разработка схемы алгоритма | 3 | 20 |
3 | Составление операционного описания | 4 | 25 |
4 | Построение функциональной схемы устройства | 6 | 35 |
5 | Построение принципиальной схемы устройства | 10 | 50 |
6 | Разработка программы для МП вычислителя | 12 | 60 |
7 | Оформление записки | 15 | 90 |
8 | Защита курсовой работы | 17 | 100 |
Защита курсовой работы происходит перед комиссией, в которую обязательно входит и преподаватель-консультант. Защита может осуществляться в присутствии всей учебной группы.
2. ПРИМЕР ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА
На примере решения демонстрационной задачи покажем весь путь выполнения курсовой работы от постановки задачи до получения принципиальной схемы реального устройства.
2.1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Первоначальная формулировка задания выглядит следующим образом: на вход устройства приходит 32-разрядный параллельный код А{1:32}; на выходе устройства сформировать код В{1:k}, отображающий число единиц кода А.
Такая формулировка является явно недостаточной. Действительно, задание на преобразование кода А в код В требует дополнительной информации:
1. Каков период Т поступления входных кодов, сколько времени отводится на преобразование? Техническое решение естественно будет разным в случае разделения входных кодов интервалами в 100 нс, 1 мкс и 10 мкс. Коды могут поступать асинхронно после преобразования предыдущего кода в устройстве. Если значение Т не задается, то можно рассмотреть несколько вариантов построения устройства, оценить их быстродействие и определить область их применения.
2. Каким образом синхронизируется работа устройства с источником и потребителем информации ? Примем, что источник входного кода гарантирует правильность выставленной информации во время действия стробирующего импульса СТРОБ, а само устройство подтверждает выдачу кода числа единичных символов генерацией импульса считывания УСЧИТ.
Здесь же решается вопрос о выборе тактовой синхронизирующей последовательности импульсов: или она будет общей для источника, устройства преобразования и потребителя информации (внешняя синхронизация), или она будет формироваться с помощью автономного генератора тактовых импульсов (ГТИ), установленного в разрабатываемом устройстве (внутренняя синхронизация). Выберем внешнюю синхронизацию с частотой ГТИ - 5 МГц.
При внешней синхронизации необходимо уточнить привязку входных и выходных сигналов по отношению к тактовой последовательности импульсов. Будем считать, что смена кодов А и В осуществляется по положительному фронту импульсов ГТИ, длительность импульсов СТРОБ и УСЧИТ равна периоду тактовой последовательности и положительные фронты этих импульсов появляются вслед за положительным фронтом импульсов ГТИ.