Прикладная теория цифровых автоматов (191-003C)

Посмотреть архив целиком

41



3.СИНТЕЗ АВТОМАТА З ПРИРОДНОЮ АДРЕСАЦІЄЮ М²КРОКОМАНД


3.1. Принцип роботи автомата.


При природній адресації микрокоманд існує три формата МК (мал. 3.1.).


П 1 FY m ОМК


П 1 FX l 1 FA r УМК1 П 1 Æ l 1 FA r УМК2



Мал.3.1. Формати м³крокоманд автомата з природною адресац³ºю..


Тут формат ОМК відповідає операторн³й вершині, УМК1-умовній, а УМК2-вершині безумовного переходу. При подачі сигналу “пуск" лічильник ЛАМК обнуляється, і за сигналом СІ відбувається запис МК до регістра. СФМО формує відповідні МО при П=1 або видає на всіх виходах нулі при П=0. СФА в залежності від П і вм³сту поля FX, формує сигнали Z1 і Z2. Сигнал Z1 дозволяє проходження синхро³мпульс³в на л³чильний вхід ЛАМК, а Z2 дозволяє запис до лічильника адреси наступної МК з приходом синхро³мпульсу.

Визначимо розрядн³сть полів. l=]log2(L+1)[, де L-число умовних вершин. L=6, l=3

m=]log2T[ Т- число наборів м³крооперац³й, що використовуються в ГСА, в нашому випадку Т=17, m=5

r=]log2 Q[, Q - кількість м³крокоманд.



3.2.Перетворення початкової ГСА.


Перетворення буде полягати в тому, що до всіх операторних вершин, пов'язаних з кінцевою, вводиться сигнал y0, а між всіма умовними вершинами, які пов'язані з кінцевою, вводиться операторна вершина, що містить сигнал y0. Крім цього, в ГСА вводяться спеціальні вершини безумовного переходу X0, відповідні формату УМК2. Введення таких вершин необхідне для виключення конфліктів адресації м³крокоманд. У автоматі з природною адресац³ºю (рис3.2.) при істинності(помилковість) логічної умови перехід здійснюється до вершини з адресою на одиницю великим, а при (помилковість)істинності ЛУ перехід відбувається за адресою, записаною в полі FA. У нашому випадку будемо додавати одиницю при істинності ЛУ або при переході з операторной вершини. Якщо в одній точці сходиться декілька переходів по “1" або з операторно¿ вершини, то всі вершини з яких здійснювався перехід, повинні були б мати однакову (на одиницю меншу ) адресу, н³ж наступна команда. Але це неможливо.


















Z1 +1

с³ Z2 А ЛАМК



Пуск”

1 ПЗП



РМК


FY П FX FA

СФМО

СФА Z1

y0.....yi к ОА

Z2














Мал.3.2. Структурна схема автомата з природною адресац³ºю.




Для виключення подібних ситуацій вводять спеціальну вершину безумовного перходу (мал. 3.3). Дані вершини додаºмо таким чином, щоб в одній точці сходилася будь-яка кількість переходів по “0" і тільки один по “1" або з операторно¿ вершини. З врахуванням вказаних перетворень отримаємо перетворену ГСА (мал. 3.4).


X0 0

1



Мал. 3.3. Вершина безумовного переходу.



3.3.Формування вмісту керуючої пам'яті.


На перетворен³й ГСА виділимо м³крокоманди форматів ОМК, УМК1, УМК2. У результаті отримаємо 63 МК. Виконаємо їх адресацію. Для цього запишемо всі природні послідовності команд (ланцюжки вершин, перехід між якими здійснюється по “1" або через операторну вершину). У результаті отримаємо:


a1=[O1,O5]

a2=[ O2 ,O6 ,O7 ,O36 ,O48 ,O51 ,O55 ,O34 ,O47 ,O49 ,O56 ,O59 ,O12 ,O16 ,O45]

a3=[ O3 ,O9 ,O13 ,O18]

a4=[ O4 ,O10 ,O11]

a5=[ O8 ,O14 ,O20 ,O30 ,O32 ,O35]

a6=[ O60 ,O15 ,O21 ,O22]

a7=[ O17 ,O52 ,O57 ,O61 ,O62]

a8=[ O19 ,O28 ,O29]

a9=[ O23 ,O25 ,O27 ,O31 ,O37 ,O44 ,O43 ,O53 ,O54]

a10=[ O24 ,O26]

a11=[ O33]

a12=[ O38 ,O41 ,O42]

a13=[ O39 ,O40]

a14=[ O46]

a15=[ O50]

a16=[ O58]

a17=[ O63]­


Перерахуємо в таблиці адресації (табл. 3.1) підряд всі послідовності a1-a17 і закодуємо їх R-розрядним кодом. R=]log2N[, N-кількість м³крокоманд (N=63, R=6). Закодуємо також оператори Yi, поставивши їм у відповідність п`ятирозрядний код. Будемо використовувати те ж кодування, що і в автоматі з ПА.(табл. 2.3., 2.4). У таблиці 3.2 відобразимо вміст керуючої пам'яті, заповнивши поля FX, FY, FA.



























































Таблиця 3.1. Таблиця 3.1.

(продовження)

Адресац³я МК.


мк

А1А2А3А4А5А6

O1

000000

O5

000001

O2

000010

O6

000011

O7

000100

O36

000101

O48

000110

O51

000111

O55

001000

O34

001001

O47

001010

O49

001011

O56

001100

O59

001101

O12

001110

O16

001111

O45

010000

O3

010001

O9

010010

O13

010011

O18

010100

O4

010101

O10

010110

O11

010111

O8

011000

O14

011001

O20

011010

O30

011011

O32

011100

O35

011101

O60

011110

O15

011111

O21

100000

O22

100001

O17

100010

O52

100011

O57

100100

O61

100101

O62

100110








Таблиця 3.2.

Вм³ст керуючо¿ пам`ят³ автомата з природною адресац³ºю.


МК

Адреса

П


FY

Формула переходу




FX

FA



А1А2А3А4А5А6

T1

T2T3T4

T5T6T7T8T9T10


O1

000000

1

100

000010

O1®ùP1O2+P1O5

O5

000001

1

000

010010

O5®O9

O2

000010

1

101

010001

O2®ùP2O+P2O6

O6

000011

1

110

011000

O6®ùP3O8+P3O7

O7

000100

1

001

001001

O7®ùX1O34+X1O36

O36

000101

0

010

000000

O36®O48

O48

000110

1

110

111110

O48®ùP3O63+P3O51

O51

000111

0

000

010000

O51®O55

O55

001000

1

101

011110

O55®ùP2O60+P2O34

O34

001001

0

000

111000

O34®O47

O47

001010

1

101

111011

O47®ùP2O46+P2O49

O49

001011

1

010

111100

O49®ùX2O50+X2O56

O56

001100

0

010

001000

O56®O59

O59

001101

1

100

101100

O59®ùP1O27+P1O12

O12

001110

0

001

000000

O12®O16

O16

001111

1

100

110011

O16®ùP1O24+P1O45

O45

010000

0

101

010000

O45®K

O3

010001

1

110

010101

O3®ùP3O4+P3O9

O9

010010

0

000

001000

O9®O13

O13

010011

1

100

100010

O13®ùP1O17+P1O18

O18

010100

1

000

101100

O18®ùO27

O4

010101

1

001

010010

O4®ùX1O9+X1O10

O10

010110

1

010

001110

O10®ùX2O12+X2O11

O11

010111

1

000

011111

O11®O15

O8

011000

0

001

101000

O8®O14

O14

011001

1

001

100111

O14®ùX1O19+X1O20

O20

011010

0

000

101000

O20®O30

O30

011011

0

001

111000

O30®O32

O32

011100

1

110

000101

O32®ùP3O36+P3O35

O35

011101

0

100

011000

O35®K

O60

011110

0

001

011000

O60®ùO15

O15

011111

0

000

110000

O15®O21

O21

100000

1

110

101010

O21®ùP3O23+P3O22

O22

100001

0

101

100000

O22®K

O17

100010

1

110

001110

O17®ùP3O12+P3O52

O52

100011

0

000

110000

O52®O57

O57

100100

1

110

001001

O57®ùP3O34+P3O61

O61

100101

1

011

000111

O61®ùX3O51+X3O62

O62

100110

1

000

101100

O62®O27

O19

100111

0

001

110000

O19®O28


Таблица 3.2.

(продовження)


O28

101000

1

011

110101

O28®ùX3O33+X3O29

O29

101001

1

000

101100

O29®O27

O23

101010

0

000

111000

O23®O25

O25

101011

0

001

001000

O25®O27

O27

101100

0

000

100000

O27®O31

O31

101101

1

100

110110

O31®ùP1O38+P1O37

O37

101110

0

001

010000

O37®O44

O44

101111

1

001

010000

O44®ùX1O45+X1O43

O43

110000

1

010

001110

O43®ùX2O12+X2O53

O53

110001

0

000

001000

O53®O54

O54

110010

1

000

001100

O54®O56

O24

110011

1

110

101100

O24®ùP3O27+P3O26

O26

110100

0

100

111000

O26®K

O33

110101

0

100

000000

O33®K

O38

110110

1

101

111001

O38®ùP2O39+P2O41

O41

110111

1

110

111101

O41®ùP3O58+P3O42

O42

111000

1

000

001110

O42®ùO12

O39

111001

1

110

100011

O39®ùP3O52+P3O40

O40

111010

1

000

011011

O40®O30

O46

111011

0

100

000000

O46®K

O50

111100

0

100

000000

O50®K

O58

111101

0

100

000000

O58®K

O63

111110

0

100

000000

O63®K




3.4. Синтез схеми автомата.


Синтезуємо схему, що формує сигнал Z1. Сигнал Z1 рівний 1, якщо ознака П=0 або П=1 і при цьому логічна умова, що перевіряється, істинна. Скористаємося формулою Z1 для автомата з ПА, яка в залежності від коду умови передає на вихід Z1 значення відповідного ЛУ.


Z1=X1ùT2ùT3T4+X2ùT2T3ùT4+X3ùT2T3T4+P1T2ùT3ùT4+P2T2ùT3T4+P3T2T3ùT4


З врахуванням вищенаведених вимог запишемо формули для сигналів Z1 ³ Z2 в автоматі з природною адресац³ºю.




Z1=ùT1+T1(X1ùT2ùT3T4+X2ùT2T3ùT4+X3ùT2T3T4+P1T2ùT3ùT4+P2T2ùT3T4+P3T2T3ùT4)

Z2=ùZ1


Або , зв³вши до заданого базису отримаºмо:



Z1=ù ù(ù(ù(ù ù(A+B+C+D)+E+F)+ùT1)+ùT1), где


A=ù ù( X1ùT7ùT8T9)=ù(ùX1+T2+T3+ùT4)

B=ù ù( X2ùT7T8ùT9)=ù(ùX2+T2+ùT3+T4)

C=ù ù( X3ùT7T8T9)=ù(ùX3+T2+ùT3+ùT4)

D=ù ù( P1T7ùT8ùT9)=ù(ùP1+ùT2+T3+T4)

E=ù ù( P2T7ùT8T9)=ù(ùP2+ùT2+T3+ùT4)

F=ù ù( P3T7T8ùT9)=ù(ùP3+ùT2+ùT3+T4)



Схема формування МО подібна СФМО автомата з ПА, але поява сигналів на виходах yi можлива тільки при П=0, тобто коли поточна м³крокоманда відповідає операторн³й вершині. Тому схему формування Yi змінимо таким чином: сигнал ùT1(ùП) кон`юнктивно об'єднаємо з кожним сигналом T3...T7,ùT3...ùT7 (мал. 3.5). При цьому відсутність цих сигналів приведе до відсутності сигналів yi, бо комб³нац³я з ус³х нул³в на вход³ дншифратора в³дпов³даº порожн³й операторн³й вершин³. Виняток складає сигнал y0, для якого передбачений окремий розряд, тому його ми кон`юнктивно об'єднаємо з сигналом ùT1(ùП) (мал. 3.6.)




ùT3...ùT7 T3..T7

1 T3...T7 1 ùT3...ùT7

T1 T1


Мал.3.5. Схеми п³дключення ùП.




ùT2

1 y0

T1


Рис.3.6.Схема формування y0.





Схема базового елементу РМК аналогічна відповідній схемі в автоматі з ПА(мал2.6). У якості ЛАМК будемо використовувати лічильник, що має сл³дуючу функціональну схему(мал. 3.7.). Вхід V відповідає сигналу Z1, якщо він рівний 1, то ЛАМК збільшує свій вміст на 1, в протилежному випадку, на вихід передається інформація з входів A1...Ai. Синтезуємо лічильник з кр³зним перенесенням. Для цього складемо сл³дуючу таблицю(табл.3.3).Таблиця складена для одного розряду.





A1 CT

A2 A1

A3 A2

A4 A3

A5 A4

A6 A5

A6

V

C

R


Мал.3.7. Функц³ональне зображення

л³чильника.


Таблиця.3.3

Синтез схеми ЛАМК.


V

T

Ai

Qt

Qt+1

ùR

ùS

0

0

0

0

0

*

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

1

*

0

1

0

0

0

*

1

0

1

0

1

1

1

*

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

*

1

0

0

0

0

*

1

1

0

0

1

1

1

*

1

0

1

0

0

*

1

1

0

1

1

1

1

*

1

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1


Схема РМК містить 10 базових елемент³в. При побудові схеми сигнали ùT1...ùT10 будемо знімати з ³нверсних виходів елемент³в регістра. Кількість мікросхем ПЗП визначимо за формулою: NПЗП=]R/3[, де R - розрядн³сть м³крокоманди R=10, NПЗП=4 Для зберігання м³кропрограми досить однієї лінійки ПЗП, оскільки QПЗП=8, тобто одна мікросхема розрахована на зберігання 256 трьохб³тових комбінацій, а в нашому випадку потрібно тільки 63. З урахуванням вищесказаного побудуємо схему автомата з природною адресацією м³крокоманд(мал. 3.8).











V

1 1

T0

1 1 1 Q0 S TT C

Ai 1 1 R 1 1 R

C

Reset”




T1

Q1



ùT1 T2

1 Q2


ùQ1


ùT2 T3


1 Q3


ùQ2


........................................................................


Мал.3.8.Схема ЛАМК (усього 6 елемент³в, сигнали V,C,”Reset”,Ai для вс³х, окр³м першого, не показан³).






Случайные файлы

Файл
VDV-0767.DOC
35972.rtf
27773-1.rtf
77332-1.rtf
РД 10-103-95.doc