керуючі автомати
Будь-яка команда, операція або процедура, яка виконується в операційному блоці, описується деякою мікропрограмою і реалізується за кілька тактів, в кожному з яких виконується крок прошивки в одну або кілька мікрооперацій.
Інтервал часу, що відводиться на виконання мікрооперації, називається робочим тактом або просто тактом пристрою або системи обробки цифрової інформації.
Для реалізації команди, операції або процедури (прошивки) необхідно на відповідні керуючі входи операційного блоку подати певним чином розподілену в часі послідовність керуючих сигналів.
Частина пристрою або системи обробки цифрової інформації, призначена для вироблення послідовностей сигналів, називається керуючим блоком (або керуючим автоматом).
Генерируемая керуючим автоматом послідовність керуючих сигналів задається які надходять на входи цього автомата кодом операції (КОП) Z, сигналами з операційного блоку U, що несуть інформацію про особливості операндів, проміжних і кінцевого результату, а також синхросигналами, які задають кордону тактів.
Таким чином керуючий автомат (блок) формально можна розглядати як цифровий автомат, який визначає:
- безліччю двійкових вихідних сигналів W = 1. wg. wG>, відповідних безлічі мікрооперацій операційного блоку. При wg = 1 инициализируется g-я мікрооперація;
- множинами вхідних сигналів
Z = 1. zf. zF>, U = 1. ui. uI>, відповідних задається блоку ззовні двійкового коду операції (КОП) Z і двійковим оповіщає сигналам U;
- безліччю підлягають реалізації мікропрограм, що встановлюють залежно від значень вхідних сигналів керуючі сигнали, що видаються блоком в певні такти.
За множинам вхідних і вихідних сигналів і всім микропрограммам визначається безліч внутрішніх станів блоку
потужність якого (обсяг пам'яті керуючого автомата) в процесі проектування необхідно мінімізувати.
Це зауваження пояснює, чому керуючі блоки називаються керуючими автоматами. Всі властивості цих автоматів визначаються мікропрограмами. З цієї причини керуючі автомати інакше називаються мікропрограмного автомата.
Керуючий мікропрограмний автомат може бути заданий як автомат Мура або як автомат Мілі, в будь-якому з яких функції переходів d і функції виходів l визначаються заданою мікропрограмою.
Керуючі автомати будуються за двома основними принципами:
- як цифрові автомати з жорсткою (або схемної логікою). Для кожної операції, що задається, наприклад, кодом операції, будується набір комбінаційних схем, які в потрібних тактах збуджують відповідні керуючі сигнали. Таким чином, будується цифровий автомат, в якому необхідне безліч станів визначається станом K запам'ятовуючих елементів
Функції переходів d і виходів l реалізуються за допомогою комбінаційних схем;
- як керуючі автомати з збереженої в пам'яті логікою (з «запам'ятовувати або програмованої логікою»). Кожною виконуваною в операційному пристрої операції ставиться у відповідність сукупність збережених в пам'яті слів - микрокоманд, що містять кожна інформацію про мікроопераціях, що підлягають виконанню протягом одного машинного такту, і вказівка (в загальному випадку залежить від значень вхідних сигналів), яке повинно бути вибрано з пам'яті наступне слово (тобто наступна мікрокоманда) .Таким чином, в цьому випадку функції переходів d і виходів l керуючого автомата реалізуються зберігається в пам'яті сукупністю мікрокоманд.
Такий метод управління цифровим пристроєм обробки інформації називається мікропрограмування, а використовують цей метод керуючі блоки - мікропрограмного керуючого пристроями (або автоматами).
Всі теми даного розділу:
Базис І, АБО, НЕ. Властивості елементарних функцій алгебри логіки
Нехай x - деяка логічна змінна. Тоді: 1. що означає можливість виключення з логічного ви
Табличне опис булевих функцій
Внаслідок кінцівки безлічі наборів заданої кількості логічних змінних, найпростішим і самим природним способом опису ФАЛ є табличний. Приклад опису трьох ФА
Аналітичний опис булевих функцій
На прикладах опису ФАЛ, наведених у таблиці 3, видно, що конституента 1 може бути описана у вигляді елементарної кон'юнкції змінних:
Геометричне уявлення булевих функцій
У геометричному поданні ФАЛ значення вхідних змінних n - місцевого набору інтерпретуються як координати в n - мірної декартовій системі координат. координат
Мінімізація за допомогою мінімізують карт
Як було зазначено вище, одним із способів подання ФАЛ від невеликого числа змінних (зазвичай не більше 5) є діаграми Карно або Вейча, які будуються на розгортках мн
Мінімізація функцій алгебри логіки методом Квайна
При мінімізації по методу Квайна в базисі І, АБО, НЕ вихідна ФАЛ задається в СДНФ. Метою мінімізації є знаходження всіх первинних импликант і вибір деяких з них для
За методом Квайна - Мак-Класки
Недолік методу Квайна - необхідність вичерпного попарного порівняння або зіставлення всіх минтермов на етапі знаходження первинних импликант. З ростом числа минтермов зр
Логічні елементи І та І-НЕ
(Позитивна логіка) Схема логічного елемента І, побудованого на напівпровідникових діодах і резистори, наведена на рис.10).
Логічні елементи АБО, АБО-НЕ
Схема логічного елемента АБО, побудованого на напівпровідникових діодах і резистори, наведена на рис.12).
Програмовані логічні матриці (ПЛМ)
Програмована логічна матриця [2] є функціональний блок, створений на базі інтегральної напівпровідникової технології і призначений для реалізації логічно
Процедури програмування ПЛМ
Фізичним принципом програмування ПЛМ є пережигание (випаровування) обраних перемичок. В процесі експлуатації ПЛМ можуть виникнути такі завдання: - початкова програм
Визначення абстрактного цифрового автомата
Узагальнена структура системи обробки цифрової інформації, наведена на рис.1, відповідає опису абстрактного цифрового автомата. Для цілей технічного проектування в канонічну структ
Методи опису цифрових автоматів
Щоб задати цифровий автомат S, необхідно описати всі елементи безлічі S =
Синхронні та асинхронні цифрові автомати
Стан as автомата S називається стійким станом, якщо для будь-якого входу zfÎX, такого, що d (am, zf) = as, має місце d (as
Цифрових автоматів Мілі і Мура
Абстрактний цифровий автомат працює як перетворювач слів вхідного алфавіту в слово у вихідному алфавіті [5]. Розглянемо це положення, узявши за приклад автомат Мілі S1.
Мінімізація абстрактного автомата Мілі
Для табличного опису процедура мінімізації цифрових автоматів алгоритмизировать і виконується в кілька кроків. Крок 1 Поширення невизначеності т
Мінімізація абстрактного автомата Мура
Мінімізація автоматів Мура заснована на тих же принципах, що і мінімізація автоматів Мілі. Для табличного опису ця процедура алгоритмизировать і складається з трьох кроків.
Елементарні автомати пам'яті
Комбінаційна схема з зворотними зв'язками, що має два стійких стани і призначена для зберігання одного біта інформації, називається елементарним автоматом або тригером. з
Синхронізація в цифрових автоматах
Зміна станів в синхронізованих автоматах відбувається в певні моменти часу, що задаються по ланцюгах синхронізації зовнішнім тактовим генератором. Зміна станів в реаль
Структурний синтез цифрового автомата по графу
Табличний і графічний способи завдання автоматів еквівалентні, тому граф автомата містить всю необхідну інформацію про функції виходів і функції переходів. На граф кодування
Декомпозиція пристроїв обробки цифрової інформації
У будь-якому пристрої або системі обробки цифрової інформації можна виділити два істотно розрізняються блоку (рис.63): - операційний блок (або операційний автомат);
Принцип дії керуючого автомата з збереженої в пам'яті логікою мікропрограмного управління
Збережена в пам'яті мікропрограма повинна містити інформацію про функції переходів і виходів керуючого мікропрограмного автомата. Розглядаючи керуючий автомат (УА) в термінах
горизонтальне мікропрограмування
При горизонтальному мікропрограмування кожному біту операційної частини мікрокоманд ставиться у відповідність певний керуючий функціональний сигнал, тобто певна ми
вертикальне мікропрограмування
При вертикальному мікропрограмування мікрооперація визначається не станом одного з біт мікрокоманд, а двійковим кодом, що містяться в операційній частини мікрокоманд (
Горизонтально - вертикальне мікропрограмування
В цьому випадку підмножини VL представляються горизонтальним способом. а микрооперации всередині кожного з підмножин - вертикальним способом (ріс.66). Для кожного подмнож
Граф - схеми мікропрограмних автоматів
Для опису мікропрограм необхідно знати і задавати послідовності мікрокоманд і функції переходу, що визначають порядок виконання мікрокоманд. Для опис мікропрограм оби
Синтез мікропрограмного автомата Милі
Кінцевий автомат, який реалізує микропрограмму роботи дискретного пристрою, називається мікропрограмним автоматом. Синтез мікропрограмного автомата Милі за граф - схемі ал
Синтез мікропрограмного автомата Мура
Синтез автомата Мура з граф - схемі алгоритму також складається з двох етапів: - отримання зазначеної ДСА; - побудова графа автомата. На першому з цих етапів початкова,
Мінімізація мікропрограмних автоматів
Викладений раніше метод мінімізації абстрактних автоматів застосовується і для мінімізації повністю певних мікропрограмних автоматів. Якщо два стану автомати Мілі з