Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск
Вхід в абонемент


Интернет реклама УБС






Микропроцессоры.

  1. Пример организации циклического выполнения операций.

Рассчитать цифровое устройство, предназначенное для выполнения операции умножения двух 4-х разрядных слов. Множиме В = 1101. Множитель А = 1011.

В 1101 множиме

А 1011 множитель

1101 частичный произведение 1

1101 частичный произведение 2

100111 частичный произведение 3

1101 частичный произведение 4

10001111 произведение

Рис. 1.

Как следует из рис.1 операция умножения заключается в последовательном выполнении двух простых операций - нахождение суммы двух слов и сдвиг вправо частичного произведения, или влево множимого на один разряд. Отсюда следует, что для построения устройства выполнять указанную операцию, необходимо иметь следующие цифровые элементы:

  • последовательный регистр
  • сумматор
  • параллельные регистры для запоминания данных
  • устройство управления.

На рис. 2 представлен возможный взаимосвязь между элементами, которые образуют схему.

Множиме записывается в регистр В с открытыми выходами, которые подключаются к входам слова В в сумматоре.

Множитель А записывается в старшие разряды последовательного регистра, а выходы сумматора подключаются к младших разрядов.

Четыре младшие разряды выхода последовательного регистра соединены с входами слова В в сумматоре.

Блок управления (БУ) имеет два входа и два выхода.

Вход синхронизации Т от внешнего тактового часов организует частоту выполнения операций. Вход D с выхода D7 старшего разряда последовательного регистра предназначен для организации нахождение суммы. Выходы БК V и С предназначены соответственно для выполнения операций нахождения суммы и операции сдвига информации на 1 разряд в последовательном регистре. Выполнена операция умножения происходит в следующей последовательности.

A

V

C

D

T

Рис. 2.

При наличии первого сигнала Т должна выполняться операция нахождения суммы В информации, которая записана в младших разрядах последовательного регистра. В настоящее время там записан ноль. При наличии сигнала "1" в D7 последовательного регистра в ПК формируется команда V - потенциальный сигнал, который позволяет сумматор SM выполнить операцию и одновременно записать результат в младшие разряды последовательного регистра. При втором тактовом сигнале формируется сигнал С, сдвигает информацию последовательного регистра на 1 разряд и тем самым заменяет в D7 значение последнего разряда множимого на предпоследней. При следующем тактовом сигнале вновь должен формироваться сигнал V, но он может появиться только в случае, если в D7 на это время находится "1". При наличии "0" в этом разряде регистра сигнал V не является и операция нахождения текущей суммы не выполняется. Далее вновь формируется сигнал С.

Из анализа работы, не прибегая в построение графу состояний и таблицы переходов, легко рассчитать схему ПК (рис. 3), работа которой понятна без объяснений.

___________________

D | ПК |

| | V

| |

T | |

| |

| |

| | C

| |

| |

| ___________________ |

Рис. 3.

Работа разработанного конечного автомата может быть описана на алгоритмическом уровне (рис. 4), она будет соответствовать диаграмме состояний.

Этот сокращенный алгоритм полностью соответствует последовательности работы схемы перемножителя, приведенного на рис. 2. Как схема, так и алгоритм не полностью завершенными в том плане, что они не связаны с устройствами памяти, из которых можно брать новые данные для обработки и помещать результат выполнения операции. Если их дополнить указанным операциям, то приведенный алгоритм будет завершен.

Каждая операция, выполняемая в рассматриваемом алгоритме и, соответственно, в схеме, называется микрокомандой.

Сформулируем теперь начальную терминологию.

Завершен набор последовательности единиц и нулей называется словом. Слово, над которым выполняются какие-то операции, называется операндом. Слово, которое управляет выполнением операций с операндом называется командой. Набор управляющих сигналов называется микрокомаедою. Завершена последовательность микрокоманд, заканчивается выполнением операции называется микропрограммой. Принцип использования микропрограмм для реализации алгоритмов называется микропрограммирования. Микропрограммирования является одним из главных принципов, лежащих в основе большинства современных систем обработки информации.

Приведенная терминология касается алгоритма (рис.4). Соответственно мы имеем терминологию и к аппаратным средствам, реализующих алгоритм.

Регистр, в который заносится операнд перед выполнением над ним операции называется регистром операнда.

Регистр, в который заносится команда, под действием которой будет выполняться операция называется регистром команд (РК).

Регистртр, в который заносится результат выполнения опрации называется регистром-аккумулятором (РА). В общем виде арифметико-логическое устройство (АЛУ), в котором выполняются отдельные микрокоманды имеет вид, представленный на рис.5.

Запись. Чтение сбщ.

Запись. Запись.

Чтение сбщ. Чтение сбщ.

Рис.5

Рассмотрим работу ААП на примере выполнения одной операции. Сначала по тактовым сигналам "Запись" записывается в РК код операции, а в РО - операнд. Но при подаче сигнала "Запись" в РО одновременно подается сигнал "Чтение" с РА. Поэтому информация, хранящаяся в РА передается в часть РО. После того, как процессы передачи информации установятся, подается сигнал, что обеспечивает одновременное считывание с РО и РК. Благодаря этому на выходы комбинационного АЛУ одновременно поступают операнд и код операции. Одновременность обеспечивается независимо от того, в каком порядке подаются слова на входы регистров. В этом и заключается суть синхронизации. Через интервал времени, достаточный для установления процессов в АЛУ, подается сигнал на запись результата в РА.

Рассмотренная схема позволяет раскрыть вопрос о том, как выполнить простейшую операцию, которая по отношению к РА может рассматриваться как замена одного слова другим. Более полно суть выполнения операций объясняет схема, приведенная на рис.6.

Блок регистров общего назначения (РОН) - это регистры, предназначенные для временного хранения информации, подлежащей обработке. Главная особенность РЗП заключается в том, что записать в эти регистры возможно только слова с внутренней магистрали данных. В этих регистрах хранятся операнды, подлежащие обработке и сюда заносятся слова после выполнения операций.

Процедура выполнения операций сейчас проходит в следующей последовательности. С БК поступают сигналы "Чтение" на выбранный РОН и сигнал "Запись" на РО. Необходимо слово проходит через внутреннюю магисталь выбранного РОН в РО. Одновременно с БК поступает код операции на сигнал "Запись" на ЖК. После выполнения операции с БК поступает сигнал "Запись", а затем сигнал "Чтение" РА и сигнал "Запись" на один из РОН, куда поступает новое слово через внутреннюю магистраль.

Но если необходимо слово отсутствует в РОН, то его необходимо найти в ОЗУ по конкретному адресу. Формированием адресов ОЗУ


Страницы: 1 2 3 4