 |
Разработка обобщённой структуры микро ЭВМ на основе алгоритмов решения задач.
|
|
|
|
С учётом вышеизложенных алгоритмов обобщённую структуру микро ЭВМ можно представить следующим образом (рис. 3.).
Рис. 3. Обобщённая структура микро ЭВМ.
Синтез операционных автоматов для процессорных элементов микро ЭВМ.
В качестве операционного автомата для процессорных элементов микро ЭВМ выберем операционный автомат М-типа.
Автоматы данного типа меньшую аппаратную сложность, однако, производительность вычислений уменьшается до одной операции за такт. Логические условия в автомате М-типа могут формироваться как в АЛУ, так и в самих регистрах – путём соответствующих выводов к управляющему автомату.
Далее синтезирован операционный автомат М-типа, реализующий арифметическую операцию, заданную в условии (
).
Блок-схема микроопераций, реализующая данную математическую операцию представлена ниже. (Рис. 4.)
Рис. 4.1 Блок схема микроопераций.
Рис. 4.2 Блок схема микроопераций.
Рис. 4.3 Блок схема микроопераций.
В структуре М-автомата использованы две шины данных ШД1 и ШД2. Они соединены с входами АЛУ А1 и А2 соответственно. Разделим множество операндов АЛУ на два подмножества исходя из условий.
1. Если регистры Ri и Rj операнды одной микрооперации, то они включаются в различные подмножества.
2. Каждое слово R должно принадлежать хотя бы одному из подмножеств.
3. Подмножества формируются таким образом, чтобы затраты на коммутацию были минимальные.
Для определения каждого из подмножеств построим таблицу выполняющихся микроопераций, и распределим регистры по шинам.
Результат произведенных действий поместим в таблицу.
| Содержание микроопераций | ШД1 | ШД2 |
| Рг. I[3.0]:= 1 | - | 1 |
| Рг. Т[23.0]:= 0 | - | - |
| Рг. LN[23.0]:=0 | - | - |
| Рг. К[3.0]:= 10 | - | 10 |
| Рг. Х[23.0]:= Х | - | Х |
| Рг. Х[23.0]:= Рг. X[23.0] – 1 | - | Рг. Х |
| Рг. Р[23.0]:= Рг. Х[23.0] | - | Рг.Х |
| Рг. Чт.[23.0]:= 0 | - | - |
| Рг. Дт.:=Рг.I. | - | Рг.I |
| Рг.Дм.[23.0]:=Рг.Х[23.0] | - | Рг.Х |
| Рг.Сч.[23.0]:= 23 | - | 23 |
| Рг.Дм.[23.0]:= Рг.Дм.[23.0] + Рг.Дт + 1 | Рг.Дм. | Рг.Дт. |
| Т3:= 1 | - | - |
| Т3:= 0 | - | - |
| Рг.Дм.:= Рг.Дм.[23.0] + Рг. Дт. [23.0] | Рг.Дм. | Рг.Дт. |
| Рг.Дм.:= L1(Рг.Дм.[23.0].0) | Рг.Дм. | - |
| Рг.Чт.:= L1(Рг.Чт.[23.0].0) | - | Рг.Чт. |
| Рг.Чт.[23.0]:= Рг.Чт.[23.0] + 1 | - | Рг.Чт. |
| Рг.Сч.[23.0]:= Рг.Сч.[23.0] – 1 | - | Рг.Сч. |
| Рг.Т.:= Рг.Чт.[23.0] | - | Рг.Чт. |
| Рг.LN[23.0]:= Рг.LN[23.0] + Рг.Т.[23.0] | Рг.LN | Рг.Т |
| Рг.I[23.0]:= Рг.I[23.0] + 1 | - | Рг.I |
| Рг.См.[23.0]:= 0 | - | - |
| Рг.Мн.[23.0]:= Рг.Х[23.0] | - | Рг.Х |
| Рг.Мт.[23.0]:= Рг.Р[23.0] | - | Рг.Р |
| Рг.Сч.[23.0]:= 13 | - | 13 |
| Tд.:= 0 | - | - |
| Рг.См.[23.0]:= Рг.См.[23.0] + Рг.Мн.[23.0] | Рг.См. | Рг.Мн. |
| Рг.См.[23.0]:= Рг.См. + L1(Рг.Мн.[23.0].0) | Рг.См. | Рг.Мн. |
| Рг.См.[23.0]:= Рг.См. +  Рг.Мн.[23.0] + 1
| Рг.См. | Рг.Мн. |
| Tд.:= 1 | - | - |
| Рг.Мт.[23.0]:= R2(00.Рг.Мт.[23.0]) | - | Рг.Мт. |
| Рг.Мн.[23.0]:= L2(Рг.Мн.[23.0].00) | - | Рг.Мн. |
| Рг.Х[23.0]:= Рг.См.[23.0] | Рг.См. | - |
| Рг.Х[23.0]:= Рг.Х.[23.0] + 1
| - | Рг.Х |
| Рг.К.:= Рг.К.[23.0] – 1 | - | Рг.К. |
Таким образом в первое подмножество попадают регистры:
|
|
|
- Рг.Дм;
- Рг.См;
- Рг.LN.
Во второе подмножество попадают регистры:
- Рг.Х;
- Рг.I;
- Рг.Дт;
- Рг.Чт;
- Рг.Т;
- Рг.Сч;
- Рг.Р;
- Рг.Мн.;
- Рг.Мт;
- Рг.К.
Поставим в соответствие каждой микрооперации выполняемой функции оператор присваивания АЛУ. Эти операторы характеризуют действия, выполняемые непосредственно в АЛУ.
Составим таблицу соответствующих микроопераций:
|
| Содержание оператора D | Приемник результата | 
|
| D:= 000…01 | D->Рг.I | 
|
| D:= 000…0 | D->Рг.Т. | 
|
| D:= 000…0 | D->Рг.LN | 
|
| D:= 000…01010 | D->Рг.К | 
|
| D:= A2[23.0] | D->Рг.Х | 
|
| D:= A2[23.0] + 111…1 | D->Рг.Х | 
|
| D:= A2[23.0] | D->Рг.Р |
|
| D:= 00..00 | D->Рг.Чт |
|
| D:= A2[23.0] | D->Рг.Дт |
|
| D:= A2[23.0] | D->Рг.Дм. |
|
| D:= 000…010111 | D->Рг.Сч. | 
|
| D:= A1[23.0] + A2[23.0] + 1
| D->Рг.Дм. | 
|
| D:= 000…01 | D->Т3 | 
|
| D:= 000…0 | D->Т3 |
|
| D:= A1[23.0] + A2[23.0] | D->Рг.Дм. | 
|
| D:= L1(A1[23.0].0) | D->Рг.Дм. | 
|
| D:= L1(A2[23.0].0) | D->Рг.Чт | 
|
| D:= A2[23.0] + 1 | D->Рг.Чт | 
|
| D:= A2[23.0] + 1111…11 | D->Рг.Сч. |
|
| D:= A2[23.0] | D->Рг.Т. |
|
| D:= A1[23.0] + A2[23.0] | D->Рг.LN |
|
| D:= A2[23.0] + 1 | D->Рг.I |
|
| D:= 000…00 | D->Рг.См. |
|
| D:= A2[23.0] | D->Рг.Мн. | 
|
| D:= A2[23.0] | D->Рг.Мт. |
|
| D:= 000…01101 | D->Рг.Сч. | 
|
| D:= 000…00 | D->Тд |
|
| D:= A1[23.0] + A2[23.0] | D->Рг.См. | 
|
| D:= A2[23.0] + L1(A2[23.0].0) | D->Рг.См. | 
|
| D:= A1[23.0] + A2[23.0] + 1
| D->Рг.См. |
|
|
| D:= 000…01 | D->Тд. |
|
|
| D:= R2(00.A2[23.0]) | D->Рг.Мт | 
|
|
| D:= L2(A2[23.0].00) | D->Рг.Мн. | 
|
|
| D:= A1[23.0] | D->Рг.Х | 
|
|
| D:= A2[23.0] + 1
| D->Рг.Х | 
|
|
| D:= A2[23.0] + 111…11 | D->Рг.К. |
|
Построим таблицу выбора источников операндов для АЛУ и таблицу выбора приемников результатов.
|
|
|
Таблица источников.
Источники
Сигналы управления
;
;
:
:
