Головна

Функціональна схема операційного автомата

  1. I. Підготовка автомата до стрільби і прицілювання.
  2. III. Основна схема організації системно-структурної методології
  3. " Аналітична професіограма "та загальна схема профвідбору
  4. V. Схема аналізу поліструктурної системи
  5. VIII. СХЕМА РОЗПОДІЛУ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ ЗА ВИДАМИ РОБОТИ
  6. XVI. Схема нейропсихологічного укладення
  7. А - розтягнення; б - стиснення; в - вигин; г - кручення (ориг.). На схемах внизу - зміщення елементів (по С. Е. Хайкіпу)

Починати проектування керуючого МПА слід з визначення структури операційного автомата, складу операційних пристроїв, фіксації безлічі МО, необхідних для реалізації алгоритму заданої операції, і безлічі ЛУ, що визначаються в процесі виконання алгоритму.

Цей етап проектування виконується паралельно з розробкою змістовної ДСА за словесним описом алгоритму.

Далі дано опис основних операційних пристроїв, що використовуються в ОА, наведені правила їх зображення в функціональних схемах і перераховані основні МО, реалізовані на кожному з пристроїв.

Шина з функціональної точки зору представляє лінію зв'язку між будь-якими пристроями. Шина може мати різну кількість каналів в залежності від розрядності пов'язують пристроїв. Шини поділяють на інформаційні та керуючі і по-різному зображують в функціональних схемах ОА.

Будь-яке операційне пристрій (регістри, суматори, лічильники та ін.) Зображують у функціональних схемах ОА у вигляді умовного графічного позначення (УДО) відповідно до ГОСТ 2.708-81, ГОСТ 2.743-72 (рис.2).

Висота H вибирається з ряду 10, 15 мм і далі через 5 мм, а довжина L = 1,5 H.

Допускається поєднувати УДО функціональних вузлів, якщо виходи одного повністю відповідають входів іншого. Усередині УДО функціонального вузла вказують його найменування і (або) умовне позначення.

Інформаційні лінії зв'язку слід підводити до більшої стороні УДО зверху, а відводити від протилежного боку УДО знизу. Якщо інформація знімається з частини розрядів УДО, то слід зображати паралельну лінію із зазначенням над нею цифрами граничних значень розрядів, як показано на рис.2.

Керуючі лінії зв'язку підводять до будь-якої меншою (зазвичай правої!) Стороні УДО або до лінії продовження цієї меншої сторони.

Р е г і з т р - Упорядкована сукупність елементів, що запам'ятовують (тригерів) зі схемами управління, призначена для запису, зберігання та видачі інформації, а також для виконання деяких микроопераций над цією інформацією. По зображенню в функціональних схемах ОА регістри поділяють на несдвіговие, зображувані у вигляді прямокутника (рис. За). і зсувні, на яких може бути реалізована МО зсуву вмісту (вони зображаються у вигляді паралелограма - ріс.3б і 3в). В поле зображення необхідно вказати номер регістра і його розрядність.




На регістрах можуть бути реалізовані наступні МО.

в1 - занесення в RG1 (RG1 [15,0]: = А, RG1 [31,16]: = 0).

у2 - RG1: = 0 - скидання всіх розрядів в нуль.

у3 - занесення в RG2 (RG2: = В).

у4 - RG2: = R1 (RG2) - зрушення вмісту вправо на 1 розряд.

У5 - RG3: = L1 (RG3) .RG3 [31] - циклічний зсув вліво.

Сигнал в1 реалізує микрооперацию занесення інформації в регістр RG1. При цьому зовнішні дані заносяться в молодші розряди регістра (RG1 [15,0]), а в старші розряди (RG1 [31,16])завжди заносяться нулі (Рис. За).

Зрушення вправо зображують заголовної латинською літерою R, вліво - L із зазначенням поруч кількості розрядів, на яке виконується зрушення. Наприклад, зсув на чотири розряду вправо слід записати RG2: = R4 (RG2). Необхідно пам'ятати, що в стандартних мікросхемах реалізовані зрушення тільки на один розряд.

При зрушеннях звільняються розряди регістра заповнюються необхідною інформацією (0 або 1). За замовчуванням записується випадкова інформація! При реалізації операцій зсуву в ОК або ДК іноді потрібно заповнювати звільняються розряди регістра одиницями. У цих випадках МО зсуву слід записати так: RG2: = 1.R1 (RG2) або RG3: = L1 (RG3) .0.

MO циклічного зсуву У5 слід використовувати в тих алгоритмах, коли необхідно зберігати операнди до кінця операції (наприклад, в алгоритмах множення з простою корекцією). У наведеній на рис. Зв схемою в нульовий розряд RG3 [0] після зсуву запишеться інформація, "виштовхується" з тридцять першого розряду регістра RG3.

 
 

Нерідко при виконанні алгоритмів арифметичних операцій необхідно перевірити, чи не записаний чи в регістрі 0 (наприклад, перевірка дільника на нуль в операціях поділу). У цих випадках використовують схему логічного "І", на n входів якої подають інформацію з інверсних виходів тригерів регістра, а з єдиним виходом схеми "І" можна зняти логічне умова р2. При цьому, якщо р2 = 1, в регістр занесений 0. На ріс.3в показано, як можна зняти інше логічне умова P1 = RG3 [31], аналіз якого дозволить визначити, наприклад, знак операнда в RG3.

При виконанні машинних алгоритмів операцій вміст регістрів необхідно передати в інші операційні пристрої, найчастіше в суматор. Якщо виходи тригерів регістра (прямі або інверсні) з'єднані шиною зі входом суматора без будь-яких проміжних пристроїв, то такий з'їм інформації називають некерованим. При цьому вміст регістра постійно знаходиться на відповідних входах суматора. Для управління зніманням інформації можуть бути використані різні операційні пристрої, що включаються між виходом регістра і відповідним входом суматора.

 
 
 

Найчастіше при виконанні алгоритму в одних тактах необхідно передати в суматор вміст RG без інверсії, в інших - з інверсією. На рис.5 представлений один з можливих варіантів реалізації - з використанням сукупності схем складання по модулю 2. Поки не подано керуючий сигнал У6, на вихід сукупності схем надходить неінвертірованная інформація з виходів регістру.

Для реалізації управління зніманням інформації з регістра може бути використана комбінаційна схема спеціального виду - мультиплексор MS, про який більш детальна інформація буде дана пізніше. На рис.6 представлений мультиплексор, на плече А якого надходить інформація з прямих виходів тригерів регістра, на плече В - з інверсних виходів. Коли У7 не подається, на вихід MS надходить інформація з плеча А. Під управлінням сигналу У7 до виходу MS буде підключено плече В. Сигнал y8 дозволяє отримати на виході MS нулі.

зауваження. Слід звернути увагу на те, що МО У6 і У7, керуючі зніманням інформації з регістра, реалізуються не на регістрі, а на інших пристроях операційного автомата.

З ч е т ч і до (Двійковий) призначений для підрахунку числа виконаних тактів (наприклад, в циклах множення і ділення) і для зберігання результату рахунки. З точки зору структури лічильник (СТ) це регістр, доповнений операціями +1 і -1. Через цю особливість в функціональних схемах пристроїв, що реалізують операції з ПЗ, зручно порядок (або характеристику) результату операції заносити в лічильник для спрощення операції нормалізації мантиси результату. Лічильники бувають такі, що підсумовують, віднімають і реверсивні, тобто настроюються на додавання чи віднімання. Якщо N - максимальне число, яке необхідно занести в лічильник, то його розрядність визначається формулою n> =] log2 N [.

       
 
 
   
 рис.7

Лічильник має ланцюга установки в нульовий стан всіх тригерів, в нього можна занести будь-яке число за установочними входів тригерів, а також виконувати операції рахунку. Тому основні МО на СТ:

У9 - СТ: = 0 - скидання.

У10 - занесення інформації.

У11 - СТ: = СТ + 1 або СТ: = СТ-1.

Зазвичай вміст лічильника необхідно аналізувати в циклі множення (або поділу), щоб, виконавши потрібну кількість дій, завершити цикл. Для цього виходи тригерів лічильника слід подати на схему аналізу, з виходу якої зняти логічне умова. Нехай СТ працює на віднімання, і закінчити цикл треба, коли вміст лічильника дорівнює нулю. Це можна зробити, якщо інверсні виходи тригерів СТ подати на схему "І", з виходу якої зняти логічне умова р3 (рис.7). Цикл завершиться, коли р3 = 1, тобто коли у всіх розрядах лічильника - нулі. Виявити це ж умова можна, використовуючи замість схеми "І" елемент Пірса з потрібною кількістю входів. Аналогічним чином можна виявити, коли у всіх розрядах лічильника "записані" одиниці.

З у м м а т о р- Це комбінаційна схема для складання двох двійкових чисел. У функціональних схемах ОА суматор зображують так, як показано на рис.8, виділяючи два вхідних плеча А і В, на які надходять операнди, і вихідна плече S, з якого знімають результат. Крім того, акумулятор має вхід перенесення СRР і вихід перенесення CR, які виділяють при зображенні в тих випадках, коли вони використовуються

На SМ найчастіше реалізується МО подачі одиниці на вхід перенесення: У12 - SМр = 1.

 
 


Якщо виконується складання операндів в ДК, це рівносильно збільшенню одиниці до молодшого розряду суми. При виконанні деяких операцій може виникнути необхідність в занесенні одиниць в частину розрядів SMa [31,16] = 1.

Головне, про що слід пам'ятати при реалізації такту складання: акумулятор - комбінаційна схема, яка формує результат на виході S, поки подані операнди на входи А і В, але не зберігає результат операції. Тому результат операції додавання повинен бути переданий в тому ж такті в регістр для запам'ятовування. Наприклад, якщо операнди занесені в RG1 і RG2, причому компоненти на RG2 негативний, і потрібно виконати операцію додавання з використанням ДК, то такт складання повинен бути записаний так:

SМa = RG1

SМв = RG2

SМр = 1

RG3: = SМS

Все МО, що реалізують перераховані вище дії, повинні бути включені в одну мікрокоманду (МК).

       
 
 
   

Д і ш и ф р а т о р (DC) - Це комбінаційна схема, яка перетворює код, що подається на його входи, в одиничний сигнал на одному з виходів, тобто перетворює n-раз-рядне вхідний слово в 2nрозрядний унітарний код. На рис.9 приведена функціональна схема дешифратора на 3 входи, виконана на елементах І-НЕ. У функціональних схемах дешифратор умовно зображують так, як показано на рис.10.

       
 
 
   


 
 

У функціональних схемах ОА використовують дешифратори і при реалізації алгоритмів множення з прискоренням. На входи дешифратора подають групу аналізованих розрядів множника, а з виходів знімають логічні умови, аналіз яких дозволяє виявляти виконавчі комбінації на вході.

На рис.11 наведено приклад використання дешифратора при виконанні алгоритму множення з прискоренням 2-го порядку. 4 логічних умови, що знімаються з дешифратора: р0, р1, р2, р3 дозволяють виявити всілякі двухразрядного комбінації в двох молодших розрядах регістру множника.

М у л ь т і п л е к с о р (МS) - Це комбінаційна схема, що здійснює передачу сигналів з однієї з вхідних лінії в вихідну. Вибір вхідних інформаційної лінії виробляється кодом, що надходять на керуючі входи мультиплексора. Мультиплексор з k керуючими входами може керувати 2k вхідними інформаційними лініями.

 


На рис.12 наведена функціональна схема мультиплексора з двома керуючими входами у0 і в1, подача сигналів на які дозволяє підключати на вихід Е одну з чотирьох вхідних інформаційних ліній А, В, С, Д.

 
 



У схемі використаний дешифратор на 2 входи, що дозволяє розпізнавати, які керують сигнали подані на входи у0, у1 для підключення однієї з ліній на вихід мультиплексора.

На рис.13 дано умовне позначення мультиплексора на принципових схемах, а на ріс.13б - зображення, яке використовують на функціональних схемах ОА. Мультиплексор використовують, наприклад, у випадках, коли на одне плече суматора треба в різних тактах подавати вміст різних регістрів.

Управління вибором плеча МS, що підключається до виходу (ріс.13б), виконується відповідно до таблиці 1.

Таблиця 1

 керуючі сигнали -  Y0  Y1  Y0, Y1
 Підключити до виходу Е A B C D

З наведеної таблиці видно, що коли жоден з керуючих сигналів не подано, до виходу Е підключено плече А, подача сигналу у0 підключає плече У, сигналу в1 - плече С, подача ж обох сигналів у0, у1 забезпечує підключення до виходу Е плеча D .

Таким чином, керуючі сигнали у0 і в1 здійснюють вибір однієї з чотирьох вхідних інформаційних ліній. Якщо керуючих сигналів більше, то і кількість вхідних ліній значно зростає. Наприклад, при k = 3 можливий вибір однієї з 8 ліній, при k = 4 вибір з 16 ліній і т.д. Існують варіанти схем MS, в яких є додатковий керуючий сигнал дозволити з'єднання із виходу, без подачі якого інформація з жодною з інформаційних ліній не надходить на вихід (стан високого імпедансу) або додатковий сигнал обнулення вихідний інформації.

Такі основні операційні пристрої, що використовуються в функціональних схемах ОА. У них, крім того, можуть використовуватися окремі тригери (наприклад, для фіксації ПРС), суматори за модулем 2 (для визначення знака результату), інвертори (для формування цифр приватного) та інші.




Розмітка змістовної граф-схеми алгоритму | Побудова графа автомата і структурної таблиці переходів і виходів | Вибір і обгрунтування структурної схеми керуючого автомата | Кодування станів керуючого автомата | Формування логічних виразів для функцій збудження і функцій виходів | Побудова функціональної схеми керуючого МПА | Опис алгоритму множення чисел з ПЗ | чисельний приклад | Розробка функціональної схеми операційного автомата | Розробка змістовної ДСА |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати