Slides_OEVM_final
.pdf
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
∙ датчик сигналов вырабатывает последовательность импульсов,
равномерно распределенную во времени (m - количество тактов, за которое выполняется самая длинная операция);
ТГ |
|
|
|
Датчик сигналов |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
... |
|
m |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Флаги |
|
Блок управления |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
операциями |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
... |
2k-1 |
|
|
|||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дешифратор
0 ... k-1
РгК КОП
УС1
...
УСN
171
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
∙ дешифратор кода операций,
декодирует код операции команды,
присутствующей в данный момент в РгК, и возбуждает одну выходную шину, соответствующую данной операции;
этот сигнал использует блок управления операциями для выработки нужной последовательности управляющих сигналов.
ТГ |
|
|
|
Датчик сигналов |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
... |
|
m |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Флаги |
|
Блок управления |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
операциями |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
... |
2k-1 |
|
|
|||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дешифратор
0 ... k-1
РгК КОП
УС1
...
УСN
172
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
∙ блок управления операциями
осуществляет выработку управляющих сигналов УС1, УС2,… , УСN в соответствии со значениями флагов, активного сигнала с
дешифратора кода операции и номера такта с датчика сигналов.
ТГ |
|
|
|
Датчик сигналов |
|||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
... |
|
m |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Флаги |
|
Блок управления |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
операциями |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
... |
2k-1 |
|
|
|||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дешифратор
0 ... k-1
РгК КОП
УС1
...
УСN
173
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
Пример построения УУ для управляющего сигнала С5.
P Q
0 0 - фаза извлечения
01 - фаза косвенной адресации
10 - фаза выполнения
1 1 - фаза обработки прерывания
С5 = P Q T2 + P Q T2 .
Если С5 должен быть установлен при выполнении команд(ы), то
С5 = P Q T2 + P Q T2 + P Q T3 Op.
© С. Г. Мосин, 2007
|
РгАдр |
← (СчАК) |
С2 |
|
Извлечение |
РгД |
← Память |
С5, Read |
|
команды |
СчАК |
← (СчАК) + I |
С3 |
|
|
РгК |
← РгД |
С4 |
|
Косвенная |
РгАдр |
← РгК(Адр) |
С14, С8 |
|
РгД |
← Память |
С5, Read |
||
адресация |
||||
РгК(Адр) ← РгД(Адр) |
С4 |
|||
|
||||
|
|
|
|
|
|
РгД |
← РгК |
С1 |
|
Обработка |
РгАдр |
← Адр_сохр |
|
|
прерываний |
СчАК |
← Адр_п/прогр |
|
|
|
Память |
← (РгД) |
С12, Write |
|
С5 |
|
|
|
|
|
|
С12 |
РгД |
|
|
|
|
|
|
С1 |
С3 |
С14 |
С4 |
С11 |
|
|
С8 |
|
|
|
С10 |
|
С0 |
СчАК |
|
РгК |
|
|
|
РгАдр |
|
|
|
Акк |
|
|
|
|
С13 |
|
С7 |
С9 |
|
|
С2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
С6 |
|
|
|
ТГ |
УУ |
|
|
УС |
|
|
|
|
АЛУ |
|||
|
|
|
|
|
|
174 |
|
|
УС |
|
|
|
|
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
Этапы синтеза
1.Выбор типа логических и запоминающих элементов, в базисе которых будет реализован управляющий автомат;
2.Кодирование состояний автомата, с учетом множества
реализуемых процессором функций и сигналов управления операционного автомата;
3.Синтез комбинационной схемы, формирующей выходные управляющие сигналы.
Внутреннюю логику УУ описывают как булеву функцию входных сигналов (систему логических функций) с последующей оптимизацией.
175
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
Кодирование состояний
Граф-схема алгоритма (ГСА) – ориентированный связный граф, содержащий одну начальную вершину А0, одну
конечную вершину Ак и произвольное конечное множество
условных {Р = |р1, …, рF|} и операторных {А = | А1 ,…, АG|}
вершин.
0
Начало Конец
1
176
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
Кодирование состояний
ГСА удовлетворяет следующим условиям:
1.Входы и выходы вершин соединяют друг с другом дугами, направленными всегда от выхода ко входу.
2.Каждый выход соединен точно с одним входом.
3.Любой вход соединен как минимум с одним выходом.
4.Любая вершина графа лежит по крайней мере на одном пути из начальной вершины к конечной вершине.
177
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
Кодирование состояний
ГСА удовлетворяет следующим условиям:
5.Один из выходов условной вершины может быть соединен с ее входом, что недопустимо для операторной вершины.
6.В каждой условной вершине записывают один из элементов множества логических условий
{X = |x1, …, xL|}. В разных условных вершинах можно записывать одинаковые элементы множества X.
178
© С. Г. Мосин, 2007
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
Кодирование состояний
ГСА удовлетворяет следующим условиям:
7.В каждой операторной вершине записывают оператор
(микрокоманду) Yt – подмножество множества
микроопераций Y = |y1, …, yN|. Yt = {yt1, …, ytu,…, ytUt}, ytu Y, u=1,…,Ut. Разрешено записывать в различных
операторных вершинах одинаковые подмножества множества операций.
Если в операторных вершинах ГСА стоят разные операторы, |
|
то их можно отождествить с записанным в них оператором |
|
(в вершине Аi записан оператор Yi) и использовать Yi вместо |
|
обозначения Аi. |
179 |
© С. Г. Мосин, 2007 |
|
Лекция 7. Устройство управления:
с жесткой логикой
Кодирование состояний
Пусть ГСА имеет путь из вершины Yi
(i = 0, 1,…, T) в вершину Yj (j = 1,…, T+1):
|
Yi pie1i1...pireir ...piReiRY j |
, |
|
|
|
условные Y2 |
|
проходящий только через |
|||
вершины pi1,…, piR; eir [0, 1] – |
|
||
символ, приписанный выходу |
Y3 |
||
|
|||
условной вершины. |
|
||
|
|
|
Начало |
Y0 |
||
|
|
|
1 |
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
y1y2 |
|
0 |
|
|
|
1 |
|
|
x2 |
0 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x3 |
1 |
Y7 |
|
y6y7 |
|
|
y1y3 |
Y |
|
||
|
y4 |
0 |
5 |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
x4 |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
1 |
|
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
y5y6y7 |
1 |
|
Y6 |
|
y3y4 |
|
|
|
|
|
|||
|
x5 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Y4 |
y8 |
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
© С. Г. Мосин, 2007 |
Yk |
Конец |
||
|
||||
|
|
|
||
|
|
|
|