Материалы сайта
Это интересно
Прикладная теория цифровых автоматов
3.СИНТЕЗ АВТОМАТА З ПРИРОДНОЮ АДРЕСАЦІЄЮ М(КРОКОМАНД 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 ( l 1 FA r УМК2 Мал.3.1. Формати м(крокоманд автомата з природною адресац((ю.. Тут формат ОМК відповідає операторн(й 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 вм(сту поля FX, формує сигнали Z1 і Z2. Сигнал Z1 дозволяє проходження синхро(мпульс(в на л(чильний вхід ЛАМК, а Z2 дозволяє запис до лічильника адреси наступної МК з приходом синхро(мпульсу. Визначимо розрядн(сть полів. l=]log2(L+1)[, де L-число умовних вершин. L=6, l=3 m=]log2T[ Т- число наборів м(крооперац(й, що використовуються в ГСА, в нашому випадку Т=17, m=5 r=]log2 Q[, Q - кількість м(крокоманд. 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 м(крокоманд. У автоматі з природною адресац((ю (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, н(ж наступна команда. Але це неможливо. Z1 +1 с( 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 адресац((ю. Для виключення подібних ситуацій вводять спеціальну вершину безумовного перходу (мал. 3.3). Дані вершини дода(мо 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 перетворен(й ГСА виділимо м(крокоманди 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: (1=[O1,O5] (2=[ O2 ,O6 ,O7 ,O36 ,O48 ,O51 ,O55 ,O34 ,O47 ,O49 ,O56 ,O59 ,O12 ,O16 ,O45] (3=[ O3 ,O9 ,O13 ,O18] (4=[ O4 ,O10 ,O11] (5=[ O8 ,O14 ,O20 ,O30 ,O32 ,O35] (6=[ O60 ,O15 ,O21 ,O22] (7=[ O17 ,O52 ,O57 ,O61 ,O62] (8=[ O19 ,O28 ,O29] (9=[ O23 ,O25 ,O27 ,O31 ,O37 ,O44 ,O43 ,O53 ,O54] (10=[ O24 ,O26] (11=[ O33] (12=[ O38 ,O41 ,O42] (13=[ O39 ,O40] (14=[ O46] (15=[ O50] (16=[ O58] (17=[ O63] Перерахуємо в таблиці адресації (табл. 3.1) підряд всі послідовності (1-(17 і закодуємо їх R-розрядним кодом. R=]log2N[, N-кількість м(крокоманд (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) Адресац(я 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. Вм(ст керуючо( пам`ят( автомата з природною адресац((ю. |МК | Адреса | П| |FY | Формула переходу | | | | | FX| FA| | | |А1А2А3А4А5А6|T1|T2T3T|T5T6T7T8T9T| | | | | |4 |10 | | |O1 | 000000 |1 |100 | 000010 |O1((P1O2+P1O5 | |O5 | 000001 |1 |000 | 010010 |O5(O9 | |O2 | 000010 |1 |101 | 010001 |O2((P2O3+P2O6 | |O6 | 000011 |1 |110 | 011000 |O6((P3O8+P3O7 | |O7 | 000100 |1 |001 | 001001 |O7((X1O34+X1O36 | |O36| 000101 |0 |010 | 000000 |O36(O48 | |O48| 000110 |1 |110 | 111110 |O48((P3O63+P3O51 | |O51| 000111 |0 |000 | 010000 |O51(O55 | |O55| 001000 |1 |101 | 011110 |O55((P2O60+P2O34 | |O34| 001001 |0 |000 | 111000 |O34(O47 | |O47| 001010 |1 |101 | 111011 |O47((P2O46+P2O49 | |O49| 001011 |1 |010 | 111100 |O49((X2O50+X2O56 | |O56| 001100 |0 |010 | 001000 |O56(O59 | |O59| 001101 |1 |100 | 101100 |O59((P1O27+P1O12 | |O12| 001110 |0 |001 | 000000 |O12(O16 | |O16| 001111 |1 |100 | 110011 |O16((P1O24+P1O45 | |O45| 010000 |0 |101 | 010000 |O45(K | |O3 | 010001 |1 |110 | 010101 |O3((P3O4+P3O9 | |O9 | 010010 |0 |000 | 001000 |O9(O13 | |O13| 010011 |1 |100 | 100010 |O13((P1O17+P1O18 | |O18| 010100 |1 |000 | 101100 |O18((O27 | |O4 | 010101 |1 |001 | 010010 |O4((X1O9+X1O10 | |O10| 010110 |1 |010 | 001110 |O10((X2O12+X2O11 | |O11| 010111 |1 |000 | 011111 |O11(O15 | |O8 | 011000 |0 |001 | 101000 |O8(O14 | |O14| 011001 |1 |001 | 100111 |O14((X1O19+X1O20 | |O20| 011010 |0 |000 | 101000 |O20(O30 | |O30| 011011 |0 |001 | 111000 |O30(O32 | |O32| 011100 |1 |110 | 000101 |O32((P3O36+P3O35 | |O35| 011101 |0 |100 | 011000 |O35(K | |O60| 011110 |0 |001 | 011000 |O60((O15 | |O15| 011111 |0 |000 | 110000 |O15(O21 | |O21| 100000 |1 |110 | 101010 |O21((P3O23+P3O22 | |O22| 100001 |0 |101 | 100000 |O22(K | |O17| 100010 |1 |110 | 001110 |O17((P3O12+P3O52 | |O52| 100011 |0 |000 | 110000 |O52(O57 | |O57| 100100 |1 |110 | 001001 |O57((P3O34+P3O61 | |O61| 100101 |1 |011 | 000111 |O61((X3O51+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((X3O33+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((P1O38+P1O37 | |O37| 101110 |0 |001 | 010000 |O37(O44 | |O44| 101111 |1 |001 | 010000 |O44((X1O45+X1O43 | |O43| 110000 |1 |010 | 001110 |O43((X2O12+X2O53 | |O53| 110001 |0 |000 | 001000 |O53(O54 | |O54| 110010 |1 |000 | 001100 |O54(O56 | |O24| 110011 |1 |110 | 101100 |O24((P3O27+P3O26 | |O26| 110100 |0 |100 | 111000 |O26(K | |O33| 110101 |0 |100 | 000000 |O33(K | |O38| 110110 |1 |101 | 111001 |O38((P2O39+P2O41 | |O41| 110111 |1 |110 | 111101 |O41((P3O58+P3O42 | |O42| 111000 |1 |000 | 001110 |O42((O12 | |O39| 111001 |1 |110 | 100011 |O39((P3O52+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=X1(T2(T3T4+X2(T2T3(T4+X3(T2T3T4+P1T2(T3(T4+P2T2(T3T4+P3T2T3(T4 З врахуванням вищенаведених вимог запишемо формули для сигналів Z1 ( Z2 в автоматі з природною адресац((ю. Z1=(T1+T1(X1(T2(T3T4+X2(T2T3(T4+X3(T2T3T4+P1T2(T3(T4+P2T2(T3T4+P3T2T3(T4) Z2=(Z1 Або , зв(вши до заданого базису отрима(мо: Z1=( ((((((( ((A+B+C+D)+E+F)+(T1)+(T1), где A=( (( X1(T7(T8T9)=(((X1+T2+T3+(T4) B=( (( X2(T7T8(T9)=(((X2+T2+(T3+T4) C=( (( X3(T7T8T9)=(((X3+T2+(T3+(T4) D=( (( P1T7(T8(T9)=(((P1+(T2+T3+T4) E=( (( P2T7(T8T9)=(((P2+(T2+T3+(T4) F=( (( P3T7T8(T9)=(((P3+(T2+(T3+T4) Схема формування МО подібна СФМО автомата з ПА, але поява сигналів на виходах yi можлива тільки при П=0, тобто коли поточна м(крокоманда відповідає операторн(й вершині. Тому схему формування Yi змінимо таким чином: сигнал (T1((П) кон`юнктивно об'єднаємо з кожним сигналом T3...T7,(T3...(T7 (мал. 3.5). При цьому відсутність цих сигналів приведе до відсутності сигналів yi, бо комб(нац(я з ус(х нул(в на вход( дншифратора в(дпов(да( порожн(й операторн(й вершин(. Виняток складає сигнал y0, для якого передбачений окремий розряд, тому його ми кон`юнктивно об'єднаємо з сигналом (T1((П) (мал. 3.6.) (T3...(T7 T3..T7 1 T3...T7 1 (T3...(T7 T1 T1 Мал.3.5. Схеми п(дключення (П. (T2 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 сл(дуючу 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 кр(зним перенесенням. Для цього складемо сл(дуючу 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. Функц(ональне зображення л(чильника. Таблиця.3.3 Синтез схеми ЛАМК. |V |T |Ai|Qt|Qt+|(R |(S | | | | | |1 | | | |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 елемент(в. При побудові схеми сигнали (T1...(T10 будемо знімати з (нверсних виходів елемент(в регістра. Кількість мікросхем ПЗП визначимо за формулою: NПЗП=]R/3[, де R - розрядн(сть м(крокоманди R=10, NПЗП=4 Для зберігання м(кропрограми досить однієї лінійки ПЗП, оскільки QПЗП=8, тобто одна мікросхема розрахована на зберігання 256 трьохб(тових комбінацій, а в нашому випадку потрібно тільки 63. З урахуванням вищесказаного побудуємо схему автомата з природною адресацією м(крокоманд(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 (T1 T2 1 Q2 (Q1 (T2 T3 1 Q3 (Q2 ........................................................................ Мал.3.8.Схема ЛАМК (усього 6 елемент(в, сигнали V,C,”Reset”,Ai для вс(х, окр(м першого, не показан(). ----------------------- |мк |А1А2А3А4А5А6| |O19 |100111 | |O28 |101000 | |O29 |101001 | |O23 |101010 | |O25 |101011 | |O27 |101100 | |O31 |101101 | |O37 |101110 | |O44 |101111 | |O43 |110000 | |O53 |110001 | |O54 |110010 | |O24 |110011 | |O26 |110100 | |O33 |110101 | |O38 |110110 | |O41 |110111 | |O42 |111000 | |O39 |111001 | |O40 |111010 | |O46 |111011 | |O50 |111100 | |O58 |111101 | |O63 |111110 | Будемо вважати, що Сл=С. В(дпов(дно функц(ям збудження (R(S тригера складемо карти Карно, ( за результатами синтезу побуду(мо сл(дуючу схему л(чильника(мал.3.8.).Тут T-сигнал перенесення. Ai,Qt\V,T 00 01 11 10 |00 |* |* |1 |* | |01 |0 |0 |0 |1 | |11 |1 |1 |0 |1 | |10 |1 |1 |1 |* | (R=( (((Qt+(((V+T)+((V+(Ai)) Ai,Qt\V,T 00 01 11 10 |00 |1 |1 |0 |1 | |01 |1 |1 |1 |* | |11 |* |* |1 |* | |10 |0 |0 |0 |1 | (S=( ((Qt+(((V+T)+((V+Ai)) При побудов( схеми враху(мо, що сигнал пренесення T форму(ться зг(дно з сл(дуючою формулою Ti=Qi-1*Ti-1, i-номер розряду(T0=1).