2.2.1 Описание работы устройства по функциональной схеме

Процесс выполнения микрооперации начинается с подачи из внешнего устройства на входы триггера Т сигнала START, который устанавливает триггер в 1. Высокий уровень сигнала с выхода триггера разрешает прохождение тактовых импульсов SYNC на счетный вход счетчика.

Сигналы с выходов счетчика поступают на входы дешифратора DC, который определяет соответствие состояния счетчика состоянию управляющих сигналов, формируемых на выходах дешифратора.

Следует отметить то обстоятельство, что при реализации спецпроцессора с непосредственными связями каждая МКО выполняется, как правило, в течение одного такта сигнала синхронизации. В схеме с магистральными связями это условие не всегда выполнимо, так как при передаче данных все элементы схемы используют общую шину данных. Поэтому время выполнения МКО будет зависеть от ее сложности и выполняться в течение нескольких тактов сигнала синхронизации.

Примеры выполнения МКО представлены в таблице 1. Управляющие сигналы, не указанные в таблице 1 при выполнении МКО, должны иметь неактивный уровень.

Следует отметить то обстоятельство, что при выполнении микрокоманд формируются следующие признаки:

- признак знака числа S;

- признак переноса C;

- признак нуля результата Z.

Они запоминаются и хранятся на регистре RST.

Таблица 1 – Примеры выполнения МКО

R1:=MD	1	y1,y3=1; y18=П
R2:=MD	2	y1,y6=1; y19=П
R3:=MD	3	y1=1; y20=П
RSM:=RSM+R2+1	4	y15,y16=1; y5,y4,y13,y14=0; y21=П
R1:=R1vR2&R3	5	y9,y11=0; y3=1; y18=П
RSM:=(R1vR3)+RSM	6	y9,y10,y13,y14,y5=0; y15,y16=1; y21=П
R1:=0,5R2	7 8	y3=1; y18=П y3,y4=0; y18=П
RSM:=RSM+R1	9	y5,y14,y8=0; y15,y16=1; y21=П
R3:=RSM	10	y5=1,y16=0,y20=П
RSM:=R1&R2	11	y14,y15,y15,y16=1; y12=0; y21=П
RSM:=ARS(RSM,1)	12	y15=0; y16,y5=1; y21=П
R2:=LC(R2,1)	13	y6=0; y19=П.
RSM:=R2	14	y4,y14=0; y15=1; y21=П
RSM:=R2+R3	15	y9,y10,y13,y14=0; y15=1; y21=П
MD:=R3	16	y1=1; y2,y9=0

2.2.2 Описание функционирования операционного блока по функциональной схеме

Загрузка операндов

При сигналах у1=1,у2=0 а также сигналеу18=1 значение с шины данных записывается вR1.

Загрузка операндов в R2,R3 происходит аналогично. Отличие состоит в сигналах записи на регистр (у19,у20).

Выполнение команды RSM:=RSM+R2+1

Данные считываются с RSM и поступают, через буферный элемент BF8(при низком уровне сигнала y5), на вход SM. На другой вход SM поступает код, через буферный элементBF5(при низком уровне сигнала у4),с регистра R2.С выхода SM результат через BF4 (при низком уровне сигнала у14) поступает на вход RSM и записываются на него по переднему фронту сигнала у21. При выполнении этой команды у13=1.

Выполнение команды RSM:=RSM+R1

При поступлении низких уровней сигналов y5 и у8 на буферные элементы BF5 и BF7 соответственно, на входы сумматора SM поступают коды с регистров RSM и R1. Сумма с выхода сумматора черезBF4 (при низком уровне сигналау14) подается на входRSMи записывается на него по переднему фронту сигналау21.

Выполнение команды R3:=RSM

При низком уровне сигнала у16 через буферный элемент BF9 данные c RSM поступают на внутреннюю магистраль и записываются на R3 при низком уровне сигнала y20.

Выполнение команды R1:=R1vR2&R3

Данные с регистров R1 и R2 поступают на схему OR2. Результат поступает на схемуAND, на другой вход которой поступает код с выхода регистраR3 (при низком уровне сигнала у9). Далее черезBF2 (при низком уровне сигнала у11) данные поступают на регистр R1 и записываются на него по переднему фронту сигнала у18.

Выполнение команды RSM:=(R1 vR3)+RSM

При низких уровнях сигналов у1 и у9 данные с регистров R1 иR3 поступают на входы схемыOR1. С выхода ее результат черезBF1 (при низком уровне сигнала у10) поступает на вход сумматораSM.На другой вход SM , через BF8(при низком уровне сигнала у5)поступает содержимое RSM. Сумма с выхода сумматора черезBF4 (при низком уровне сигнала у14) подается на входRSMи записывается на него по переднему фронту сигнала у21.

Выполнение команды R1:=0,5R2

По переднему фронту сигнала у18 содержимое регистра R2, через буферный элемент BF5, поступает и записывается вR1. Следующий фронт сигнала у18 сдвигает содержимое регистраR1 на 1 разряд вправо, что соответствует делению на 2.

Выполнение командыRSM:=ARS(RSM,1)

При уровнях сигналов у15=0 и по переднему фронту сигнала у21 происходит сдвиг вправо регистра RSM на 1 разряд.

Выполнение команды RSM:=R1&R2

Сигналы с регистров R1 и R2 поступают на схему AND,результат с выхода которой через буферный элемент BF3 передается на вход регистра RSM. Запись на регистр осуществляется по переднему фронту сигнала у21.

Выполнение команды R2:=LС(R2,1)

При уровнях сигналов у6=0 и по переднему фронту сигнала у19 происходит циклический сдвиг влево регистра R2 на 1 разряд.

Выполнение команды RSM:=R2

Содержимое регистра R2, через буферный элемент BF5, поступает на вход регистра RSM и записывается на него по переднему фронту сигнала у21.

Выполнение команды RSM:=R2+R3

При низком уровне сигнала у9 содержимое регистров R2 и R3, через буферные элементы BF5(при низком сигнале у4) и BF6(при низком уровне сигнала у7) соответственно, поступают на входы сумматора SM. Сумма с выхода сумматора черезBF4 (при низком уровне сигнала у14) подается на вход RSMи записывается на него по переднему фронту сигнала у21.

Выполнение команды МD:=R3

По низком уровне сигнала у9, данные с регистра R3 через магистральный передатчик МА2, при наличии низкого уровня сигнала у2 ,передаются на магистральную шину данных.

2.3 Выбор элементов для реализации устройства

При выборе элементной базы для реализации схемы устройства необходимо учитывать следующие основные факторы:

• необходимость достижения заданного быстродействия;

• стоимость микросхем и потребляемая ими мощность;

• возможность сопряжения микросхем по электрическим параметрам.

Для сопряжения микросхем по электрическим параметрам необходимо выбирать элементы, реализованные в одной системе логики. При этом длительности такта должно с запасом хватать на выполнение тех действий, которые предусмотрены для соответствующих узлов устройства.

В данной работе в соответствии с заданием для реализации были выбраны микросхемы серий К555. Эти микросхемы относятся к элементам ТТЛ, имеют низкую стоимость, сравнительно большую потребляемую мощность, высокую помехоустойчивость, большую номенклатуру интегральных микросхем и достаточно высокое быстродействие.

Однако, при проектировании принципиальной схемы с целью ее минимизации, представляется целесообразным применение элементов других серий. Так дешифраторы, формирующие сигналы управления в управляющем автомате, проще реализуются на элементах ППЗУ (серии КР573,К556).Это существенно упрощает схемную реализацию проектируемого устройства и, соответственно, значительно уменьшает количество элементов, входящих в схему.