УУ с программируемой логикой (Р-автоматы)

1.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ЛЕКЦИЯ 2-5
УУ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКОЙ
(Р-АВТОМАТЫ)
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

2.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ УУ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКОЙ.
Р-автоматы строятся на основе принципа микропрограммного управления
(МПУ), использующего операционно-адресную структуру управляющих слов,
которые хранятся в памяти.
Управляющее слово определяет порядок работы устройства в течение
одного такта и называется микрокомандой (МК). МК содержит информацию
о микрооперациях, которые выполняются в данном такте работы устройства
(операционная часть) и информацию об адресе следующей МК (адресная
часть).
В УУ с «гибкой» логикой (Р-автоматы) МК реализуется в явной форме в виде
последовательности МК, хранящихся в памяти. Формат МК имеет следующий
вид поля:
Р - служебное поле, которое определяет тип МК.
У – операционная часть, которая может содержать одно или несколько полей
микроопераций
Y= {Y1,Y2,…,Yk}
А – адресная часть, которая определяет адрес следующей микрооперации.
Содержит одно или несколько полей логических условий и поле адреса
А = {X, ADR}
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

3.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Р-автомат функционирует как автомат Мура и структурно его можно
представить следующим образом:
СУ – схема управления;
СФУС – схема формирования управляющих сигналов;
СВЗОС – схема выделения значений осведомительных сигналов;
СФАМК – схема формирования адресов МК;
СО – сигнал обращения;
РД – регистр данных;
РА – регистр адреса;
EPPROM – память.
Тpа = Тх+Та+Тп+Трг+Ту
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

4.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
В зависимости от принятого способа кодирования МК различают
3 варианта организации микропрограммного управления:
-горизонтальное;
-вертикальное;
-комбинированное (смешанное).
При горизонтальном микропрограммировании каждой
микрооперации выделяется свой разряд. Тогда nоч = M.
Для сокращения разрядности операционной части МК можно
использовать вертикальное микропрограммирование, при котором в
одном такте формируется один управляющий сигнал.
n î ï = log2 M+1
При смешанном микропрограммировании всё множество
микроопераций разбивается на подмножества несовместимых
микроопераций.
По способу формирования адреса следующей МК различают:
1. Р-автоматы с принудительной адресацией.
2. Р-автоматы с естественной адресацией.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

5.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
При принудительной адресации в каждой МК указывается адрес
следующей МК, а при естественной адрес следующей МК в явном
виде указывается лишь некоторых МК (команды перехода), а в
остальных случаях он принимается равным увеличенному на 1
адресу предыдущей команды.
Поле Х хранит коды проверяемых логических условий.
, A=A 0
X
0, A=A 0
, x x = 1, A=A
1
, A=B
X
0, A=B
,
x
=
x
1, A=B+1
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

6.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
С целью сокращения разрядности МК в случаях, когда в
микропрограммах имеются последовательности операторных и
условных вершин, используется естественная адресация.
0, A=A+1
= , A=B
p
1,
x=
0, A=B
, x x = 1, A=A+1
Разрядность МК можно сократить, если использовать сегментацию
памяти.
Сократить число тактов микропрограммы можно, если за 1 такт
проверять не одно, а несколько логических условий одновременно.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

7.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ПРОЕКТИРОВАНИЕ P-АВТОМАТОВ
Проектирование P-автоматов состоит из следующих
этапов:
1. Выбор способа адресации и формата микрокоманд.
2. Определение формата операционной части
микрокоманды (или формата операционной
микрокоманды).
3. Разметка ГСА в соответствии с выбранным способом
адресации и формата микрокоманд.
4. Определение формата адресной части микрокоманды
(формата управляющей микрокоманды).
5. Составление кодированной микропрограммы
функционирования Р – автомата и карты
программирования памяти.
6. Построение структурно-функциональной схемы Равтомата.
7. Оценка характеристик Р-автомата.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

8.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Н
a0
y1 y2 y3 y4
a1
0
x1
1
a2
y5
a3
y6 y7 y8
a4
1
a12
0
x2
a5
y9
y10
a6
0
x3
a7
1
0
x4
a8
1
y11
a9
y12
a10
a4
К
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

9.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Определение формата операционной части микрокоманды
Матрица совместимости:
0
S12 ... S1M
0 yi и yj не совместимы
S 21
0 ... S 2 M
S=
, где Sij =
...
... ... ...
1 yi и yj совместимы
S M1
SM 2
...
0
0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
S=
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

10.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Матрица включений:
R=
r11
r12
... r1M Y1
r21
r22
... r2 M Y2
...
...
...
rN 1
rN 2
... rNM YN
... ...
0, yi Yi
, rij =
1, y j Yi
Распределение:
1-й шаг:
y1 Y1
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y2
R=
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y3
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Y4
y1 Y1
R'=
1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 Y1
0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Y2
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y3
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Y4
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

11.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
2-й шаг
S 2 Y1 y1 ; y 2 Y2
3-й шаг
S 3 Y1 y1 ; S 3 Y2 y 2 ; y 3 Y3
4-й шаг
S4 Y1 y1
S4 Y2 y 2
S4 Y3 y 3 y 4 Y4
5-й шаг
S 5 Y1 y 5 Y1
6-й шаг
S 6 Y1 y 6 Y1
7-й шаг
S 7 Y2 y 6
S 7 Y2 ; y 7 Y2
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

12.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
8-й шаг
S 8 Y1 y 6
S 8 Y2 y 7
S 8 Y3 y 8 Y3
Y1=Y{y=1,{yy5,
y6, y9, y10, y11, y12}
1
1, y5, y6, y9, y10, y11, y12}
Y2=Y{y=2,{yy7,
yF}
2
2, y7, yF}
Y3=Y{y=3,{yy8}
3
3, y8}
Y4=Y{y=4}{y }
4
4
Определяем разрядность:
nY 1 3
nY 2 2
nY3 2
nY 4 1
n yc ]log(N yi 1)[
nОМК n p nyi 9
n x ]log 2 (N x 1)[ 3
n B ]log 2 N a [ 4
nУМК n p n x n B 1 3 4 8
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

13.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Составить кодированную микропрограмму и таблицу программирования
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

14.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
7
x1
x2
x3
x4
Start
Stop
Reset
CLK1
CLK2
CLK3
9
1
2
3
6
1
R
T
16
17
18
R
YF
45
19
S
58
6
35
36
7
37
38
8
9
10
CS
DC
A0 PROM 0
A1
1
A2
:
A3
8
DI
R
C
0
DI RG 1
2
:
:
:
:
:
1
:
:
:
:
:
8
3
4
5
6
7
8
14
15
19
12
11 13
12
13 19
14
15
16
17 20
18 11
19
21
1
2
4
DC
V
Y1
1
2
V
1
2
V
1
20
Кафедра КИТС
0
1
2
3
4
5
6
7
y1
y5
y6
y9
y10
y11
y12
0
1
2
3
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30 20
16
31
17
32
18
0
1
2
3
& Y4
12
33
13
14
15
34
DI
0
1
2
3
4
5
6
7
28
Y1
31
DO
XX 34
1 PE
10
-1
y3
y4
y5
23
29
1
2
4
20
y2
33
22
V
0
1
2
3
y1
y6
y7
32
y8
24
25
CT2
0
1
2
3
A0
A1
A2
A3
35 26
36
37 27
38
Кораблев Н.М.
y9
y10
y11
y12