Проектирование вычислительного устройства

   4.2. Список логических условий

X1	ПРГОТ^(ША=N)^( )
X2	КОП
X3	ДАННЫЕ
X4	В1
X5	В2
X6	В3
X7	В4
X8	В5
X9	В6
X10	В7
X11	A=0
X12	B=0
X13	A(9)=B(9)
X14	E(0)
X15	Сч=0
X16	ПРРЕЗ
X17	C(9)=0

4.3. Список микроопераций

Y1	ГОТ:= 1
Y2	ГОТ: = 0
Y3	D:=ШВх
Y4	ЗАН:=1
Y5	ЗАН:=0
Y6	ЗАПР:=1
Y7	ЗАПР:=0
Y8	А:=ШВх
Y9	В:=ШВх
Y10	C:=0
Y11	B(9):=1
Y12	B(9):=0
Y13	E:=B
Y14	Сч:=9
Y15	B:=C
Y16	C:=A+B
Y17	E:=R1(C(0).E)
Y18	C:=R1(0.C)
Y19	CЧ:=СЧ-1
Y20	С(9):=E(0)
Y21	ШВых:=С
Y22	РЕЗ:=1
Y23	РЕЗ:=0
Y24	А:=E
Y25	А:=R1(А.А)
Y26	C:=А
Y27	B:=C-1
Y28	C:=B
Y29	B:=!C
Y30
Y31
Y32	C:=A-B-1
Y33	A(9):=0
Y34	C:=!A
Y35	A:=C
Y36	C:=A+1
Y37	C:=!B
Y38	C:=B+1
Y39	C(9):=0
Y40	C(9):=1
Y41	A(9):=1

5. Закодированный граф микропрограммы

Закодированный  граф микропрограммы составляется на основе графа обобщенной микропрограммы  и обобщённого списка слов, полей, логических условий и управляющих сигналов.

Закодированный  граф микропрограммы составляется путем  подстановки нужных управляющих  сигналов Y_i в соответствии с текущей микрооперацией в каждый узел графа и замены логических условий соответствующими им индексами X_j. После этого каждому узлу (состоянию)  полученного графа присваивается индивидуальный порядковый номер - номер состояния - A_i. Начальное и конечное состояния имеют метку A₀.

Закодированный  граф микропрограммы представлен в приложении на рисунке «Закодированный граф». Он понадобится в дальнейшем для проектирования управляющего автомата.

6. Разработка структурной  схемы операционного автомата.

Разработка структурной схемы  операционного автомата выполняется на основании списков операций  и логических условий. При этом должны учитываться особенности конкретных микросхем.

Код операции должен фиксироваться  в регистре D. Три его младших разряда должны поступать на дешифратор, который формирует сигналы B1-B7.

Должна быть схема сравнения  значения, появившегося на адресной шине, со значением, выставленном на тумблерном регистре. По результатам этого сравнения и на основании сигналов ПРГОТ и ЗАН должно вычисляться условие запуска МП (X1).

            Счетчик должен предусматривать установку значения 9, значения из регистра кода операции и декремент. На его выходе должна быть схема сравнения, формирующая сигнал СЧ=0 (X15).

Регистр E служит для хранения одного из множителей, при выполнении операции «Умножение». Он участвует в формировании знака результата. Кроме того, он должен выполнять операцию сдвига вправо, его нулевой разряд используется для формирования условия X14.

Регистры А, В и С, а также АЛУ, участвуют во всех вычислениях, включая умножение. Все регистры управляются синхросигналом (СИ).  

В регистр А информация может поступать из двух источников: со входной шины данных и из регистра E. Поэтому на его входе предусмотрен мультиплексор разрядностью. Сам регистр А должен поддерживать операции записи, сдвига вправо-влево.

В регистр В информация может поступать также из шины и регистра С. Он должен поддерживать запись.

В регистр D информация поступает из шины. Далее он должен взаимодействовать с дешифратором КОП и счётчиком.

АЛУ используется для выполнения арифметических и логических операций.

Регистр С принимает результаты операции из АЛУ. Он должен сдвигать и взаимодействовать с регистром А.Для управления им ставится мультиплексор.

За счет сдвига регистра A получаем выдачу раздельно старших и младших слов результата на выходную шину. Если результат не выдается, выходы мультиплексора должны переводиться в высокоимпедансное состояние за счет буферного элемента.

 Сигналы ПРГОТ, ЗАН, КОП, ДАННЫЕ, ПРРЕЗ берутся непосредственно с входной шины.

Сигналы ГОТ, ЗАПР, РЕЗ необходимо держать в течении всего одного такта, поэтому они формируются напрямую из управляющих сигналов и, при переходе к следующему такту, автоматически обнуляются.

Разработанная структурная схема операционного  автомата приведена в приложении на рисунке «Структурная схема операционного автомата».

7. Синтез операционных элементов.

 

7.1. Регистр A.

Чтобы  реализовать 10-разрядный  регистр A будем использовать три универсальных сдвиговых 4-разрядных регистра серии К500ИР141. Команда для выбора режима работы регистра подаётся на входы S1 и S2. Регистр загружается параллельно по входам D0-D3, а по входам DL и DR последовательно для сдвига влево и вправо соответственно.

 

Управляющий сигнал	Микрооперация	S1	S2	R	DL	DR	C
Y8	A := ШВх	0	0	0	*	*	Si
Y25	A := R1(A.A)	0	1	0	*	*	Si

S1 = 0;

S2 = Y25;

R = 0;

C = 1.

 

7.2. Регистр B.

Чтобы  реализовать 10-разрядный  регистр B будем использовать три универсальных сдвиговых 4-разрядных регистра серии К500ИР141. Команда для выбора режима работы регистра подаётся на входы S1 и S2. Регистр загружается параллельно по входам D0-D3, а по входам DL и DR последовательно для сдвига влево и вправо соответственно.

 

 

 

 

Управляющий сигнал	Микрооперация	S1	S2	R	DL	DR	C
Y9	B := ШВх	0	0	0	*	*	Si
Y15	B:=C	0	0	0	*	*	Si
Y27	B:=C-1	0	0	0	*	*	Si
Y29	B:=!C	0	0	0	*	*	Si

 

S1 = 0;

S2 = 0;

R = 0;

C = 1.

 

7.3.Регистр C.

Чтобы  реализовать 10-разрядный  регистр C будем использовать три универсальных сдвиговых 4-разрядных регистра серии К500ИР141. Команда для выбора режима работы регистра подаётся на входы S1 и S2. Регистр загружается параллельно по входам D0-D3, а по входам DL и DR последовательно для сдвига влево и вправо соответственно.

 

Управляющий сигнал	Микрооперация	S1	S2	R	DL	DR	C
Y10	C := 0	*	*	1	*	*	*
Y16	C:=A+B	0	0	0	*	*	Si
Y18	C:=R1(0.C)	0	1	0	*	0	Si
Y26	C:=A	0	0	0	*	*	Si
Y28	C:=B	0	0	0	*	*	Si
Y30		0	0	0	*	*	Si
Y31		0	0	0	*	*	Si
Y32	C:=A-B	0	0	0	*	*	Si
Y34	C:=!A	0	0	0	*	*	Si
Y36	C:=A+1	o	0	0	*	*	Si
Y37	C:=!B	0	0	0	*	*	Si
Y38	C:=B+1	0	0	0	*	*	Si

 

S1 = 0;

S2 = Y18;

 

 

7.4. Регистр D.

Чтобы  реализовать регистр  D будем использовать универсальны1 сдвиговый 4-разрядный регистр серии К500ИР141. Команда для выбора режима работы регистра подаётся на входы S1 и S2. Регистр загружается параллельно по входам D0-D3, а по входам DL и DR последовательно для сдвига влево и вправо соответственно.

 

Управляющий сигнал	Микрооперация	S1	S2	R	DL	DR	C
Y3	D := ШВх	0	0	0	*	*	Si

S1 = 0;

S2 = 0;

R = 0;

C = 1.

 

7.5. Регистр E.

Чтобы  реализовать 10-разрядный  регистр E будем использовать три универсальных сдвиговых 4-разрядных регистра серии К500ИР141. Команда для выбора режима работы регистра подаётся на входы S1 и S2. Регистр загружается параллельно по входам D0-D3, а по входам DL и DR последовательно для сдвига влево и вправо соответственно.

 

Управляющий сигнал	Микрооперация	S1	S2	R	DL	DR	C
Y13	E:=B	0	0	0	*	*	Si
Y17	E:=R1(C(0).E)	0	1	0	*	*	Si

 

S1 = 0;

S2 = Y17;

R = 0;

C = 1.

 

 

7.6. Мультиплексор регистра A.

Для реализации мультиплексора регистра A используются пять 4-разрядных сдвоенных мультиплексора серии К500КП174.

 

Управляющий сигнал	Микрооперация	S1	S2	E
Y8	A := ШВх	1	1	0
Y25	A := R1(A.A)	0	0	0