Синтез управляющего автомата
Существует три способа синтеза УА:
1. Синтез УА на основе автоматов с жесткой логикой.
2. Синтез УА на основе автоматов с микропрограммным принципом управления.
3. На основе распределителя сигналов.
УА с жесткой логикой
Схема является жестко заданной, запаянной, для ее изменения нужно перепаивать. Преимущество - высокое быстродействие.
Порядок синтеза: исходными данными является закодированный граф OA написанный на языке управляющих и осведомительных сигналов, Абстрактный синтез. Синтез УА содержит следующие этапы:
- исходные данные
- закодированный граф,
- абстрактный синтез,
-граф абстрактного автомата,
-структурный синтез
-каноническая схема структурного автомата
Выделенные этапы описаны в лекциях прошлого семестра по теме "синтез конечных автоматов".
Существуют два вида графов абстрактного автомата:
1) граф автомата Мили.
2) граф автомата Мура.
Построение графа опирается на следующие посылки:
1) Считается, что автомат находится в начальном состоянии при выполнении операции "начало" и операции "конец".
2) Абстрактный автомат переходит из одного состояния в другое после выполнения микрооперации, которая инициализируется соответствующим управляющим сигналом.
3) Если граф после выполнения микрооперации сходится к одной вершине, то абстрактный автомат попадает в одно и то же состояние. Рекомендуется следующий порядок построения абстрактного автомата:
1. Необходимо сделать разметку закодированного графа путем простановки на нем номеров состояний абстрактного автомата. Для автомата Мура все вершины закодированного графа обозначаются разными состояниями, для автомата Мили -с учетом третьей посылки.
При разметке, учитывая первую посылку, нужно начальную и конечную вершину отмечать начальным состоянием.
2. После разметки закодированного графа нужно нарисовать граф абстрактного автомата. На стрелках АА проставляются осведомительные и управляющие сигналы. Рассмотрим на примере прошлой темы:
Графы абстрактных автоматов:
1) Мили:
2) Мура:
После построения графа автомата Мили или Мура переходим к структурному синтезу, где и получаем конкретную каноническую схему управляющего автомата(смотри предыдущую лекцию).
Синтез УА с микропрограммным принципом управления
УА с микропрограммным принципом управления называется так, потому что у него для выработки управляющих сигналов используется микропрограмма, которая представляет собой совокупность микрокоманд и она хранится в специальной управляющей памяти. Микропрограмма реализует соответствующую вычислительную операцию. Таким образом, в таком автомате возникает возможность записать другую микропрограмму, расширив систему операций, можно видоизменить микропрограмму, перезаписав ее. Замечательное свойство - подстраиваться под любую систему команд. Недостаток -невысокое быстродействие.
Существует два принципа микропрограммирования: вертикальное и горизонтальное, выбор которых определяется форматом микрокоманд.
Вертикальная микрокоманда Мк реализует одну единственную микрооперацию Моп. Мк -двоичное слово, которое для вертикальных Мк состоит из следующих
частей:
Горизонтальная микрокоманда содержит несколько полей, реализует несколько микроопераций, содержит несколько адресных частей, полей логических условий, дополнительные поля и т.д. В машине ЕС1022 - горизонтальный принцип микропрограммирования - 75 разрядов. В микропроцессорах используются вертикальные микрокоманды - выполняются за малое количество тактов.
В OA реализуются Моп, а в УА - Мк . Микропрограмма Мп - относится к УА -совокупность Мк, реализуется операция оп. В управляющей памяти находится большое количество Мп
Вертикальные микрокоманды:
ЛУ - логическое условие. Самая простая схема микропрограммного автомата та, в которой реализуется следующий принцип разветвления:
Это 2-х лучевое разветвление.
Функциональная схема УА.
РА Мк - регистр адреса Мк с младшим разрядом □.
ПМк - память микрокоманды. Три поля справа: адрес, код микрооперации, x - поле логических условий.
КМк - дешифратор ДС, х - дешифратор ДС логических условий
X1, Х2, Х3, ...Хn - осведомительные сигналы из OA.
На выходе ДС(КМк) множество управляющих сигналов, выделим 1 упр. Сигнал - у останова (реализует операцию остановки). На выходе ДС(х) - множество осведомительных сигналов. Адрес следующей команды занесен в РА Мк. Поступают осведомительные сигналы из OA выходят управляющие сигналы.
ЗА - задающий автомат местного управления. Может иметь различные входы.
За счет младшего разряда РА Мк выбирается та или иная ячейка памяти.
Синтез УА сводится к прошивке микропрограммы. Для этого строится таблица прошивки Мк - набор двоичных цифр.
Надо рассчитать длину каждого из полей (количество разрядов): 1Моп, 1ЛУ, 1АслМк.
Для определения 1Моп надо знать количество Моп. 21Моп = КМоп + 1(пропуск
микрооперации) + 1(для кодировки Моп останова).
21ЛУ = Клу + 1(для пропуска),
21АслМк = КАслМк Для определения длины поля адреса следующей микрокоманды рекомендуется построить граф микропрограммного автомата, вершины которого - адреса ячеек памяти, в которых хранится микрокоманда, соединяются стрелками. Граф строится
с учетом выбранного принципа разветвления. Как следствие, вершины графа, где нет логических условий - четные. Построив граф, получаем КАслМк. LМк = 11 + 12 + 13- необходимое пространство для размещения микропрограммы. Обратимся к закодированному графу УА (операция умножения).
1) Рассчитаем длину поля:
КМоп=9+ 1 + 1 = 11.
11 = 4.Рекомендация: в качестве управляющей памяти использовать ПЗУ с прожиганием. После расчета длины полей для логического условия и кода микрооперации составляем таблицы кодирования микроопераций и логических условий.
Таблица:
2)Клу=2+ 1 =3. 12 = 2.
Таблица:
3) КАслМк . Выбираем вертикальное представление команд. Сначала воспользуемся
методом нахождения микрокоманд на графе. Можно ли y8 объединить с логическим условием? Нельзя, так как идет вклинивание м/у Моп и ЛУ.
Несмотря на то что по данным закодированного графа УА имеем 10 Мк, нужно больше из-за принципа разветвления.
Построение графа микропрограммного автомата, где вершины - адреса ячеек памяти.
Кяч. памяти = 17
l3 = 5
Длина всей ячейки : LМк = 4 + 2 + 5 = 11
Объем памяти: 11 * 17(бит)
Последний этап - таблица прошивки:
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|