Файл: контр. раб. Методичка ВТ.doc

Скачать файл (1,43Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Московский технический университет связи и информатики

Категория: Методичка

Дисциплина: Вычислительная техника

Добавлен: 20.10.2018

Просмотров: 801

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

УСД состоит из двух основных узлов: операционного узла (ОУ) и узла управления операциями, реализуемыми процессором. В нашем примере на входы ОУ поступают данные с выхода АЦП, представленные в виде параллельного двоичного кода, а преобразования, осуществленные в ОУ состоят в примере этих данных из того или иного аналогового канала и пересылки их в требуемые ячейки оперативной памяти.

УУ в определенной последовательности формируют управляющие сигналы y1,y2... и с их помощью координирует работу элементов схемы ОУ, обеспечивая в нем требуемую обработку информацию. Под действием каждого из этих сигналов в элементах ОУ производятся некоторые элементарные действия, называемые микрооперациями. К числу таких действий, например, относиться разрешение записи данных в память, приведение в исходное состояние счетчика и т.п.
В каждый тактовый период синхроимпульсов в ОУ может выполняться одна или несколько независимых друг от друга микроопераций в различных элементах схемы. Набор микроопераций, выполняемых в ОУ одновременно (в одном такте), называется микрокомандой (МК), т.е. для управления всеми микрооперациями достаточно выдачи, из УУ одного сигнала, который далее разветвляется по всем соответствующим направлениям. При необходимости управления микрооперациями сигналом "0", МК=1, в цель передачи устанавливается инвертор.
УУ работает под действием команд - двоичных кодов, подаваемых на входы Z1,Z2… На входы X1,X2 … УУ поступают осведомительные сигналы, иначе называемые условиями или признаками, которые формируются ОУ и влияют на последующие значения управляющих сигналов Y, определяя тем самым последующие этапы преобразования операндов в зависимости от результатов, полученных в ОУ при выполнении предыдущей микрокоманды.

5.5.2 Блок схема алгоритм функционирования ЦУ в
микрооперациях и микрокомандах.

Блок - схема алгоритма функционирования (рис.2 См. Приложение) составляется на основе словесного описания и списка микроопераций. Анализ алгоритма показывает, что микрооперации y1,y2; а так же y3, y4, y5,y6, y7, y8 не зависят друг от друга и могут выполняться одновременно в одном такте (каждая группа в соответствующем такте). Таким образом эти микрооперации в группах могут быть объединены в микрокоманды (рис.4. см. прилож.)

5.5.3 Построение графа функционирования УСД.

Произведем разметку блок-схем рис.4. Начало и конец блок-схемы обозначим а0, что соответствует исходному состоянию управляющего автомата (УУ). Далее вход каждого блока, следующего за операторными блоками, которые имеют прямоугольную форму, помечаем символами а1, а2, а3 соответствующими последующим состояниям УУ.

Построение графа осуществляется на основе произведенной разметки блок-схемы алгоритма. Каждому из состояний а0,а1... управляющего автомата соответствует узел графа (рис.5). Дугами графа изображаются переходы автомата из одного состояния в другое. Возле каждой дуги указывается условие (если оно есть) перехода X и выполняемая на данном тактовом интервале микрокоманда Y.

Переходы синхронного автомата из одного состояние в другое происходят в тактовые моменты времени под действием синхроимпульсов, если условия перехода отсутствуют или эти условия выполняются. Если же условия не выполняются, то УУ работает в режиме ожидания. При поступлении осведомительного сигнала на тактовом интервале переход в новое состояние осуществляется при приходе следующего тактового импульса.

5.5.4 Этап структурного синтеза УУ

На этом этапе определяется состав входящих в УУ блоков и устанавливается связи между ними. Переход УУ из одного состояния в другое происходит в моменты действия синхроимпульсов или в моменты их окончания. В период между ними вновь принятое состояние должно фиксироваться системой постоянно действующих сигналов, т.е в составе УУ должна быть память. Каждому состоянию должен соответствовать свой цифровой сигнал, в цифровом автомате - код. В проектируемом автомате 4 состояния. Для установки такого количества состояний достаточно вырабатывать двухразрядный двоичный код, а для его фиксации можно использовать два триггера. Так как каждый из триггеров обладает двумя устойчивыми состояниями, то совокупность двух триггеров позволяет зафиксировать эти 4 состояния. Естественно, что для приведения триггеров в необходимое состояние, потребуется схема, которая на основании знания предыдущего состояния и учета осведомительных сигналов, должна вырабатывать соответствующие сигналы возбуждения входов триггеров. Эта схема может не содержать элементов памяти, т.е в качестве такой схемы может использоваться комбинационное цифровое устройство - КЦУ. С целью синхронности срабатывания триггеров во избежание возникновения ошибочных комбинаций, для ЗУ УУ следует выбирать динамический тип триггеров, т.е. триггеры, которые в процессе перехода автомата в новое состояние а(t+1) не изменяют свои выходы Q и Q лишь завершающего УУ. Выходные сигналы триггеров Q1 и Q2 должны устанавливать и фиксировать на выходе код, соответствующий вновь принимаемому состоянию на данном тактовом периоде или обеспечить сохранение кода в случае отсутствие разрешающего (осведомительного) сигнала на переход и новое состояние.

Теперь можно изобразить укрупнённую схему УУ (рис 6. см. приложение).
Эта схема содержит КЦУ и ЗУ, состоящее из двух ЖК триггеров. Как известно для обеспечения перехода Ж из состояния a(t) в новое состояние a(t+1), на входы J и K нужно подавать определенные сигналы возбуждения. Набор таких сигналов показан в табл.2 .

Таблица №2

Вид перехода		Входные сигналы
Q(t)	Q(t+1)	J(t)	K(t)
0	0	0	-
0	1	1	-
1	0	-	1
1	1	-	0

Как следует из укрупненной структурной схемы УУ, сигналы X1,X2,Q1 и Q2 выступает в роли аргументов, а J1,K1,J2,K2, а также Y1,Y2,Y3 являются логическими функциями, которые должен реализовывать аппаратурно КЦУ. Имея конкретные наборы значений аргументов и соответствующих им значений функций, можно синтезировать структуру КЦУ. В качестве примера проведем КЦУ для первого варианта индивидуальных заданий (табл.1). Для этого составим таблицу функционирования УУ в следующем виде. Таблица №3

№ п/п	Условия перехода		Предыдущее состояние a(t), Q(t)			Следующее состояние a(t+1), Q(t+1)			Сигнал возбуждения триггеров для перехода в следующее состояние				Выполнение МК
	X1	X2	ai	Q2	Q1	ai	Q2	Q1	J2	K2	J1	K1	Y1	Y2	Y3
1	-	-	a0	1	0	a1	1	1	-	0	1	-	1	0	0
2	-	-	a1	1	1	a2	0	0	-	1	-	1	0	1	0
3	0	-	a2	0	0	a2	0	0	0	-	0	-	0	0	0
4	1	-	a2	0	0	a3	0	1	0	-	1	-	0	0	1
5	-	0	a3	0	1	a1	1	1	1	-	-	0	0	0	0
6	-	1	a3	0	1	a0	1	0	1	-	-	1	0	0	0

В таблице представлены сигналы переходов из одного состояния УСД в другое при опросе одного информационного канала. Если это канал с номером от 0 до F-1, то переходы осуществляются по пунктам 1, 2, 3, 4, 5 таблицы. Если это последний канал, то переходы осуществляются по схеме 1-2-3-4-5-6.

Таблица устанавливает связь между аргументами и значениями функции Ji,Ki,Yn ( i=1;n=1,2,3). Однако не все J,K и Y зависят от всего набора аргументов. Проведем

анализ таблицы:1 и 2 строки таблицы соответствуют переходам из исходного состояния a0 в a1 и из a1 в a2. При этом эти переходы могут совершаться при значениях Xl и X2, равных как 0,так и 1. Переход из состояния а2 в а3 обусловлен значением Хl. Если X1=0, т.е АЦП не закончило преобразование аналоговой амплитуды сигнала в цифровую, УУ остается в режиме ожидания в состоянии а2 сколько бы тактов не прошло. Это отражается на 3-й строке таблицы. При Х1=1 осуществляется переход из состояния а2 в состояние а3. Пока не опрошены все каналы и Х2=0, граф переходит из состояния а3 в состояние al. Если Х2=1 т.е. все каналы опрошены, граф переходит из состояния а3 в а0-цикл опроса всех каналов завершен.

На основании данных приведенных в таблице, проведем синтез схемы КЦУ для сигналов возбуждения триггеров и сигналов команд. Сделаем первоначально синтез для J1.
Из таблицы функционирования следует, что данный сигнал зависит от аргументов Q1,Q2 и Хl. Воспользовавшись картой Вейча для функции трех аргументов, найдем МДНФ для J1 (рис7. см.приложение).
МДНФ для остальных функций находятся аналогично: первоначально надо определить, функцией каких аргументов является рассматриваемый сигнал возбуждения (или сигнал МК), а затем заполнить соответствующую карту Вейча для 2 или 3 аргументов.

На основании полученных с помощью карт Вейча выражений строим обобщенную схему КЦУ в базисах И-ИЛИ (рис. 8. см. приложение).

6. Составление полной схемы УСД

Полная схема УСД составляется из фрагментов спроектированных блоков и узлов. Схема приводится в работе на листе бумаги формата А3 или А4. При составлении схемы необходимо продумать, каким образом реализовать команду " Останов" УСД, так как в изложенном варианте нетрудно заметить, что схема будет непрерывно работать и записывать данные по одним и тем же адресам. Этот режим работы нереален. Следует предусмотреть режим работы с попеременной записью информации: сначала в одну линейку памяти, затем во вторую, потом "Останов", либо проведение повторных записей информации в обе линейки. Варианты прекращения опроса могут быть заданы преподавателем.

7.Оценка быстродействия.

Частота синхроимпульсов f=500 кГц, т.е T=2 мкс. При оценке быстродействия будем считать, длительность акта преобразования в АЦП меньше T (прохождение по малому циклу отсутствует). То есть цикл сбора данных будет состоять из выполнения Y1 и F прохождений по большому циклу (3 такта). Длительность S=(1+Fx3)*T.