выполнение курсача новая

31

начальное состояние после завершения микропрограммы. Таким образом

обеспечивается	многократное	повторение	алгоритма	с	поступлени
следующих операндов в МПА.
Цепи начальной установки		необходимы	в связи	с, чтоем	после

включения питания состояния элементов памяти могут быть произвольными,

а для правильного функционирования автомата его необходимо установить в начальное состояние сигналом b.

При формировании цепей начальной установки следует учитывать как код исходного состояния, так и тип триггеров, используемых в качестве ЭП.

	32
Пусть, например,	исходное состояние автомата	имеет код 01. Тогда,
если в качестве ЭП	используются D-триггеры,	то реализовать цепи

начальной установки следует так, как показано на рис.18а, где D1 и D2 -

соответствующие функции возбуждения D-триггеров. Если же в качестве

D1

&

TT

0

S1

&

S

TT

0

D

1

R1

C

1

1

1

C

R

S2

1

TT

b

1

TT

1

b

S

1

D

2

R2

C

2

D2

&

1

R

C

C

C

Рис.18б

Рис.18a

ЭП используется RS-триггер, то цепи начальной		установки показаны на
рис.186, где R1S1, R2S2 - функции возбуждения для 1 и 2 триггеров.
Когда в схемахD-триггеров есть	отдельные асинхронные			входы
установки и сброса, то их используют	для подачи		сигнала	начальной
установки, а функции возбуждения ЭП	поступают	на	соответствующие
синхронные входы триггеров.

33

2. Пример синтеза МПА с жёсткой логикой, управляющего операцией

сложения двоичных чисел в форме с плавающей запятой

Внимание! Данный пример приведен с целью

функционирования максимально широкого числа элементов схемотехники и не является оптимальным для реализации заданной операции. Основным требованием к курсовому проекту, выполняемого студентами, остается

минимизация аппаратурных затрат (как УА так и ОА) при приемлемом

быстродействии!

Используемые коды. Операнды разрядностью 4 байта поступают по входной шине (ШИВх) в прямом коде (ПК), результат, также в ПК, выводится по выходной шине (ШИВых). При сложении использовать дополнительный код (ДК).

2.1. Выбор и описание функциональной схемы ОА

Операционный автомат должен содержать (рис.19):

- регистры RG1 и RG2 для приема операндов с ШИВх;

- регистр RG3 и триггер Т1 для записи и хранения результата(Т1 -

знак результата);

-комбинационный сумматор SМ;

-два мультиплексора MS1 и MS2 для передачи информации на плечи

Аи В сумматора;

-набор схем "сложение по модулю 2" для реализации инверсии;

-схема "сложение по модулю 2" для знаковых разрядов операндов;

-триггер Т2 для фиксации ПРC;

-усилитель-формирователь для выдачи результата на ШИВых.

На плечо А сумматора информация поступает через мультиплексор МS1 либо с прямых, либо с инверсных выходов триггеров RG1, причем,

содержимое знакового разряда подается непосредственно на сумматор под

34

		ШИВх
																																			y1																													y2
	31																			RG1								0													31									RG2					0
								30																				0								y4									30										0
							30																								0										P2
		P1																																																														y6
																																				y5
													30 A								0				30			B 0																		30 A					0 30						B 0
																30					MS1							0																30							MS2				0
								P1																										P2
															&																								&																								y7
y8								y9																								y				10								30							=1				0
																																												30											0
																			30									0																30							0
						CRP									31									A				0											31									B			0
																																		SM
							31																													S															0
															30																																				0
																																																		y3
						D					T1				P4																	RG3
y3																							30																					0
						C
y11
						S
y13																										30																		0
										T2																																																		P1
						S																																																										=1
y1																							31																					0							y12
																																																												P2
						R																																																												P3
										ПРС в ЦУУ																																											ШИВых

Рис.19 Функциональная схема операционного автомата

управлением сигнала у9. Такое решение принято в связи с тем, что, если поступают операнды одинакового знака, необходимо сложить их модули (без знаков). Если же содержимое регистра надо передать в сумматор инверсией, то знаковые разряды не должны инвертироваться.

35

Следует обратить внимание на то, что мультиплексор на два входа МS1

управляется двумя сигналами - у4 и у5, один из них(у4) подключает на выход МS1 плечо В, а другой (у5) разрешает передачу информации с выхода МS1 на плечо А сумматора. Таким образом, если сигнал y5 не

подан на MS1, то на плечо А сумматора поступают нули. Это условие (SМА

= 0) необходимо обеспечить для правильного выполнения алгоритма(см.

Вершины 9 и 15 содержательной ГСА).

На плечо В сумматора информация поступает через мультиплексор МS2: либо c RG2, либо с RG3, причем с плеча В мультиплексора информация поступает на его выход под управлением сигналаy6. Для реализации инверсии используется совокупность схем"сложения по модулю

2": подача сигнала y7 позволяет передать на плечо В сумматора инверсное содержимое RG2 или RG3. Знаковый разряд RG2 передается непосредственно в сумматор под управлением сигналаy10. Если управляющие сигналы у6 и у7 не поданы, на плечо В сумматора поступает содержимое RG2.

Для выполнения операции сложения из управляющего автомата(УА) в

операционный автомат (ОА) необходимо подать управляющие сигналы,

реализующие следующие микрооперации (МО).

у1 - запись в RG1 и сброс триггера ПРС; y2 - запись в RG2;

y3 - запись результата в RGЗ и триггер Т1; y4, y5 - управление мультиплексором МS1;

у6 - управление мультиплексором MS2;

y7 - управление совокупностью схем "сложения по модулю 2";

у8 - SМр=1 - подача "1" на вход переноса сумматора; y9 - SMА [31] =RG1[31];

y10 - SMВ[31] =RG2[31];

			36
y11 - Т1:= 1 - установка знака результата;
y12 - управление выдачей информации на ШИВых;
y13 - Т2:=1 - установка триггера ПРС.
Из операционного автомата(ОА)					в	управляющий автомат(УА)
необходимо передать осведомительные сигналы о состоянии устройств ОА,
определяемые списком следующих логических условий.
Х - проверка наличия операндов на ШИВх,
Р1 = RG1 [31] - знак операнда в RG1;
Р2 = RG2 [31] - знак операнда в RG2;
Р3 = RG1 [31]		Å RG2 [31] - условие на выходе сумматора "по мод. 2";
Р4 = T1знак результата;
Z - проверка возможности выдачи на ШИВых.
Таким образом, управляющий МПА						должен		вырабатывать 13
управляющих сигналов и посылать их вОА						в нужные		такты машинного
времени в соответствии с алгоритмом выполнения операции сложения,
ориентируясь	на 5	осведомительных			сигналов,		поступающих		из ОА,
функциональная схема которой представлена на рис.19.
	2.2. Реализация содержательной ГСА
Содержательная			граф-схема	алгоритма			представлена		на.20. рис
Выполнение алгоритма начинается с проверки наличия операндов на ШИВх
(блоки 1 и 3). При поступлении операндов они последовательно заносятся в
регистры RG1 (блок 2) и RG2 (блок 4).
Затем	логическим		условием Р3	=	Р1	Å Р2 (блок 5) проверяется,
одинаковые (Р3=0) или			разные (Р3=1)	знаки		имеют операнды. Если знаки
одинаковы, то в следующей операторной вершине(блок 6) складываются
модули операндов и результат записывается вRG3. При сложении чисел
одинакового знака возможно переполнение разрядной сетки(ПРС),									которое

37

можно обнаружить в знаковом разрядеRGЗ. Если Р =1 (блок 7), возникло

4

ПРС и триггер Т необходимо установить в"1" подачей сигнала у13 на вход синхронизации D-триггера (блок 10). Если же Р4=0, в следующей логической вершине (блок 8) определяется знак результата: если Р1=1, то в

							38
						AH
				0	1	X
					2	1
					RG1:=X		y1
				0	3	X
					4	1
					RG2:=X		y2
6				0	5	P3	1
								11
SMA=RG1[30,0]			y5				1		0
								P1
SMB=RG2[30,0]
			y3		12				13
RG3:=SMS				y4,y5						y5
						SMA =P1*RG1			SMA =RG1
	7			y9		SMB =RG2			SMB =P2*RG2	y10,y7
1		0		y8
	P4					SMP =1			SMP =1	y8
		8		y3
	0		P1	1		RG3:=SMS			RG3:=SMS	y3
			9				0	14	1
		y11	T1:=P1
								P4		15
		y6 SMB=RG3							SMB=RG3	y6,y7
		y3	RG3:=SMS						SMP=1	y8
									RG3:=SMS	y3
10						16
						0	Z
	y13
T:=P4						17	1
						Z=RG3		y12
						AK
	Рис.20 Содержательная граф-схема алгоритма

39

знаковый разряд RGЗ заносится "1" (блок 9). И далее

сформированный

результат необходимо передать на ШИВых.

Когда знаки операндов различны(Р3=1), в логической вершине11

проверяется знак

слагаемого

вRG1,

и

в зависимости от знакаР1

Таблица 4

отрицательный

операнд

передается

на

сумматор в дополнительном коде(блоки 12

и 13).

К

Совокупность

МО

Далее

проверяется

знак

результата

(блок 14),

и

если

результат отрицательный

Y1

y1

(Р4=1),

его

переводят в прямой код(блок

15), и результат записывается в RG3.

Y2

y2

Затем

результат

при Z=1

(блок 16)

будет передан по ШИВых (блок 17) в другие

Y3

y3, y5

устройства.

2.3. Построение отмеченной ГСА

Y4

y3, y4, y5, y8, y9

Перед разметкой содержательной ГСА

Y5

y3, y5, y7, y8,

необходимо

возле

каждой

операторной

y10

вершины

проставить

управляющие

сигналы

y1,

...

,

y13,

являющиеся

выходными

Y6

y11

сигналами

УА

и

обеспечивающие

выполнение

требуемых

действий

Y7

y3, y6, y7, y8

соответствии

со

списком МО

операционного автомата. Совокупности МО

Y8

y12

для каждой операторной вершины образуют

микрокоманды (МК), список

которых

Y9

y13

приведен в табл.3

40

Каждой условной вершине содержательнойГСА ставится в соответствие один из входных сигналов управляющего автомата XI, ... ,Х5

список которых дан в табл.4.

Далее в полном соответствии с содержательнойГСА строится отмеченная ГСА (рис.21), условным вершинам которой приписывается один

из входных сигналов УА (Х1, ... , Х5), а операторным вершинам - одна из

МК (в скобках указана			совокупность МО			для каждой МК). Выделение
состояний управляющего			МПА возможно в соответствии с моделью Мили
или моделью Мура.
На рис.21 приведена разметка ГСА для модели Мили символами а0,
а1, ... , а5 и для модели Мура - символами						b0, b1, ... , b11. Таким образам,
если строить	управляющий МПА				в соответствии с		моделью	Мили, то он
будет иметь 6	состояний, а в соответствии с моделью Мура - 12 состояний.
Таблица 3
Входной сигнал УА			X1		X2	X3	X4	X5
Логич. Условие ОА			X		P3	P1	P4	Z