Разработка структурной схемы ОА

Исходной информацией для разработки структурной схемы ОА являются:

§ описание типов слов, используемых в микропрограмме (таблица 2)

§ список МКО (таблица 3)

§ список ЛУ (таблица 4)

Все слова (переменные), кроме вспомогательных, должны сохранять свое значение неограниченно долго, вплоть до присвоения им нового значения. Такие переменные являются переменными с памятью в отличие от вспомогательных переменных – переменных без памяти. Переменные с памятью соответствуют всем внутренним (L) словам.

Каждой переменной с памятью ставится в соответствие регистр операционного автомата той же разрядности, что и переменная, причем i-й разряд регистра соответствует i-му разряду переменной. Регистру присваивается идентификатор соответствующего ему слова.

Для рассматриваемого варианта задания структурная схема ОА будет содержать четыре регистра – A(1:16), B(1:16), C(0:16) и П(1).

Каждой переменной без памяти ставится в соответствие шина, имеющая разрядность переменной и предназначенная для параллельной передачи слов.

Для каждого регистра определяется множество микроопераций Y_S и логических условий X_S. На основании анализа микроопераций Y_S и логических условий производится выделение всех полей регистра S. В одно поле включаются те разряды регистра S, которые преобразуются микрооперациями Y_S одинаково.

В таблице 5 содержатся все данные, необходимые для построения структурной схемы ОА, реализующей операцию.

 

Таблица 5. Элементы структуры ОА

 

Регистр	МКО	ЛУ	Поля
A(1:16)	YA={yA,y4}	XA={x2,x4,x5}	A(1), A(2:16)
B(1:16)	YB={yB,y2,y3}	XB={x1,x4}	B(1), B(2:16)
C(0:16)	YC={y5,y6,y8}	XC={x3,x5,x6}	C(0),C(1),C(2:15),C(16)
П(1)	YП={y1,y7}	XП={Æ}	П(1)

 

Опираясь на таблицу 5, в которой представлены множества микроопераций, логических условий, а также выделены поля слов – операндов, построена структурная схема ОА (Рис. 4).

Выходные цепи регистров A, B, C и П объединены в шину S, с которой поступают сигналы на входные сигналы комбинационных схем, реализующих микрооперации и вычисляющих логические условия. Если _I – тривиальная булева функция, то логическое условие интерпретируется цепью, выходящей из соответствующего разряда регистра S (например, ЛУ x₁). Предполагается, что по шине S передаются как прямые, так и инверсные значения слов, хранимых в регистрах.

Словами, описанными в таблице 2, как входные (I), ставятся в соответствие входы d₁ и d₂ структурной схемы. Каждый вход соединяется с регистром шиной, исходящей из входа.

Управляемые шины отмечаются сигналом y_m, инициирующим микрооперацию y_m.

 

Рисунок 4 – Структурная схема ОА

Синтез функциональной схемы ОА

Синтез ОА проводится раздельно для каждого разряда и сводится к построению комбинационных схем, реализующих функции возбуждения JK триггеров регистров. Для этого необходимо четко знать, какие микрооперации выполняются в блоке, какие логические условия вычисляются в нем и какие поля выделены. Это видно из таблицы 5.

Тогда можно приступать к синтезу комбинационной схемы разряда каждого поля, но так как разряды каждого поля обрабатываются одинаково, то можно синтезировать только один разряд из соответствующего поля.

Синтез регистра A

Синтез поля A (1)

y_A : A(1):= d₁(1)                                                                                                                    (1)

 

Заполняется каноническая таблица 6 для нахождения функций возбуждения триггера.

Найдем их, используя карты Карно.

 

Таблица 6. Каноническая таблица для определения V_J и V_K

 

t		t+1	t
d1(1)	A(1)	A(1)	VJ	VK
0	0	0	0	0v1
0	1	0	0v1	1
1	0	1	1	0v1
1	1	1	0v1	0

 

V_J=d₁(1)                                                                                                                                      (2)

 

V_K=                                                                                                                                 (3)

 

y₄ : A(1):= d₁(1)                                                                                                                     (4)

 

Заполняется каноническая таблица 7 для нахождения функций возбуждения триггера.

 

Таблица 7. Каноническая таблица для определения V_J и V_K

 

t	t+1	t
A(1)	A(1)	VJ	VK
0	0	0	0v1
1	1	0v1	0

 

V_J=0, V_K=0                                                                                                                                 (5)

 

Окончательным результатом данного этапа работы является синтез функциональной схемы, для определения значения функции возбуждения элемента памяти A(1) регистра A, которая синтезируется по следующему выражению:

 

                                                                                               (6)

 

                                                                                                  (7)

 

Функциональная схема поля A(1) представлена на рисунке 5а, а на рисунке 5б представлено ее условное обозначение.

 

Рисунок 5а – Функциональная схема операционного элемента A(1) регистра А

 

 

 

Рисунок 5б – Условное изображение операционного элемента А(1)

Синтез поля A (2:16)

 

y₄ : A(i):= ù A(i)                                                                                                                           (8)

 

Заполняется каноническая таблица 8 для нахождения функций возбуждения триггера.

 

Таблица 8. Каноническая таблица для определения V_J и V_K

 

t	t+1	t
A(1)	A(1)	VJ	VK
0	1	1	0v1
1	0	0v1	1

 

V_J=1, V_K=1                                                                                                                                 (9)

 

Окончательным результатом данного этапа работы является синтез функциональной схемы для определения значения функций возбуждения элемента памяти A(i) регистра A, которые синтезируются по следующим выражениям:

 

                                                                                      (10)

 

                                                                                      (11)

 

Функциональная схема поля A(i) представлена на рисунке 6а, а на рисунке 6б представлено ее условное обозначение

 

 

Рисунок 6а – Функциональная схема операционного элемента A(i) регистра А
(поле А(2:16))

 

 

Рисунок 6б – Условное изображение операционного элемента А(i)

 

 

Синтез регистра B

Синтез поля B (1)

Синтез аналогичен синтезу поля A(1)

Окончательным результатом данного этапа работы является синтез функциональной схемы для определения значения функций возбуждения элемента памяти B(1) регистра B, которые синтезируется по следующему выражению:

 

                                                                           (12)

 

                                                                           (13)

 

Функциональная схема поля B(1) представлена на рисунке 7а, а на рисунке 7б представлено ее условное обозначение.

 

Рисунок 7а – Функциональная схема операционного элемента B(1) регистра B  

 

Рисунок 7б – Условное изображение операционного элемента B(1)

 

Синтез полей В(2:16) производится аналогично синтезу блока А с заменой нескольких аргументов в функциях возбуждения:  на ; на ;  на .

Условное изображение операционного элемента B(2:16) изображено
 на рисунке 8.

 

Рисунок 8 – Условное изображение операционного элемента B(2:16)

Синтез регистра С

Синтез поля C (0)

y₅: C(0):=P(0)                                                                                                                     (14)

 

Заполняется каноническая таблица 9 для нахождения функций возбуждения триггера.

 

Таблица 9. Каноническая таблица для определения V_J и V_K

 

t		t+1	t
P(0)	C(0)	C(0)	VJ	VK
0	0	0	0	0v1
0	1	0	0v1	1
1	0	1	1	0v1
1	1	1	0v1	0

V_J=P (0)y₅                                                                                                                          (15)

 

 

V_K= y₅                                                                                                                                                                        (16)

 

Функциональная схема поля C(0) представлена на рисунке 9а, а на рисунке 9б представлено ее условное обозначение.

 

 

 

Рисунок 9а – Функциональная схема операционного элемента С(0) регистра B

 

Рисунок 9б – Условное изображение операционного элемента С(0)

 

Синтез поля C (1)

y₅: C(1):= A(1)  B(1) P(1)                                                                                        (17)

 

Заполняется каноническая таблица 10 для нахождения функций возбуждения триггера.

 

Таблица 10. Каноническая таблица для определения V_J и V_K и P(0)

 

t				t+1	t
A(1)	B(1)	P(1)	C(1)	C(1)	VJ	VK	P(0)
0	0	0	0	0	0	0v1	0
0	0	0	1	0	0v1	1	0
0	0	1	0	1	1	0v1	0
0	0	1	1	1	0v1	0	0
0	1	0	0	1	1	0v1	0
0	1	0	1	1	0v1	0	0
0	1	1	0	0	0	0v1	1
0	1	1	1	0	0v1	1	1
1	0	0	0	1	1	0v1	0
1	0	0	1	1	0v1	0	0
1	0	1	0	0	0	0v1	1
1	0	1	1	0	0	0v1	1
1	1	0	0	0	0	0v1	1
1	1	0	1	0	0v1	1	1
1	1	1	0	1	1	0v1	1
1	1	1	1	1	0v1	0	1

 

Найдем их, используя карты Карно:

 

                                               (18)

 

                                                                   (19)

 

y₆ : С(1)=С(1)ÅP(1)                                                                                                                (20)

 

Заполняется каноническая таблица 11 для нахождения функций возбуждения триггера

 

Таблица 11. Каноническая таблица для определения V_J и V_K

 

t		t+1	t
P(1)	C(1)	C(1)	VJ	VK
0	0	0	0	0v1
0	1	1	0v1	0
1	0	1	1	0v1
1	1	0	0v1	1

 

Синтез аналогичен синтезу поля A(1)

 

V_J=0, V_K=0                                                                                                                               (21)

 

Окончательным результатом данного этапа работы является синтез функциональной схемы для определения значения функции возбуждения элемента памяти C(1) регистра C, которая синтезируется по следующему выражению:

 

                    (22)

 

                                        (23)

 

                                                                              (24)

 

Функциональная схема поля C(1) представлена на рисунке 10а, а на рисунке 10б представлено ее условное обозначение.

 

Рисунок 10а – Функциональная схема операционного элемента C(1) регистра C

б)

Рисунок 10б – Условное изображение операционного элемента C(1)

 

Синтез поля C (2:15)

 

y₅ :  C(i):= A(i) Å B(i)Å P(i) , где i={2,15}                                                                           (25)

 

Синтез аналогичен синтезу поля С(1).

 

y₆: C(i):= C(i) Å P(i)                                                                                                           (26)

 

Заполняется каноническая таблица 12 для нахождения функций возбуждения триггера и функций переноса.

 

Таблица 12. Каноническая таблица для определения V_J , V_K и P(i-1)

 

t		t+1	t
P(i)	C(i)	C(i)	VJ	VK	P(i-1)
0	0	0	0	0v1	0
0	1	1	0v1	0	0
1	0	1	1	0v1	0
1	1	0	0v1	1	1

 

V_J =P(i)                                                                                                                                     (27)

 

V_K=P(i)                                                                                                                                                 (28)

 

P(i-1)=                                                                                                                    (29)

 

y₈: C(i):=ùC(i)                                                                                                                      (30)

 

Синтез аналогичен синтезу поля A(i).

Окончательным результатом данного этапа работы является синтез функциональной схемы для определения функций возбуждения элемента памяти C(i) и функций переноса   P(i-1) регистра C, которые синтезируются по следующим выражениям:

              (31)

 

                                             (32)

 

                                                     (33)

 

Функциональная схема поля C(i) представлена на рисунке 11а, а на рисунке 11б представлено ее условное обозначение.

 Рисунок 11а – Функциональная схема операционного элемента C(i) регистра C (поле C(2:15))

 

 

Рисунок 11б – Условное изображение операционного элемента C(i)

Синтез поля С( 16 )

y₅: C(16):= A(16) Å B(16)                                                                                                      (34)

 

Заполняется каноническая таблица 13 для нахождения функций возбуждения триггера и функции переноса.

 

Таблица 13. Каноническая таблица для определения V_J , V_K и P(15)

 

t			t+1	t
A(16)	B(16)	C(16)	C(16)	VJ	VK	P(15)
0	0	0	0	0	0v1	0
0	0	1	0	0v1	1	0
0	1	0	1	1	0v1	0
0	1	1	1	0v1	0	0
1	0	0	1	1	0v1	0
1	0	1	1	0v1	0	0
1	1	0	0	0	0v1	1
1	1	1	0	0v1	1	1

 

Найдем их, используя карты Карно:

 

                                      (35)

 

                                   (36)

 

P(15)=A(16)B(16)                                                                                                                   (37)

 

y₆: C(16):= ùC(16)                                                                                                              (38)

 

Заполняется каноническая таблица 14 для нахождения функций возбуждения триггера и функции переноса.

 

 

Таблица 14. Каноническая таблица для определения V_J , V_K и P(15)

 

t	t+1	t
C(16)	C(16)	VJ	VK	P(15)
0	1	1	0v1	0
1	0	0v1	1	1

 

V_J=1, V_K=1                                                                                                                          (39)

 

P(15)=C(16)                                                                                                                            (40)

 

y₈: C(16):=ùC(16)                                                                                                                    (41)

 

Синтез аналогичен синтезу поля A(i).

Окончательным результатом данного этапа работы является синтез функциональной схемы для определения функций возбуждения элемента памяти C(16) и функции переноса P(15) регистра C, которые синтезируются по следующим выражениям:

 

                                                                          (42)

 

                                                                      (43)

 

                                                                                        (44)

 

Функциональная схема поля C(16) представлена на рисунке 12а, а на рисунке 12б представлено ее условное обозначение.

Рисунок 12а – Функциональная схема операционного элемента C(16) регистра С

Рисунок 12б – Условное изображение операционного элемента C(16)

Синтез регистра П

 

y₁: П(1):=0                                                                                                                                (45)

 

Заполняется каноническая таблица 15 для нахождения функций возбуждения триггера.

 

Таблица 15. Каноническая таблица для определения V_J , V_K  

 

t	t+1	t
П(1)	П(1)	VJ	VK
0	0	0	0v1
1	0	0v1	1

 

 

V_J=0, V_K=1                                                                                                                             (46)

 

y₇: П(1):=1                                                                                                                          (47)

 

Заполняется каноническая таблица 16 для нахождения функций возбуждения триггера.

 

Таблица 16. Каноническая таблица для определения V_J , V_K  

 

t	t+1	t
П(1)	П(1)	VJ	VK
0	1	1	0v1
1	1	0v1	0

 

V_J=1, V_K=0                                                                                                                               (48)

 

Окончательным результатом данного этапа работы является синтез функциональной схемы для определения значения функции возбуждения элемента памяти П(1) регистра П, которая синтезируется по следующему выражению:

 

                                                                                                             (49)

 

                                                                                                             (50)

 

Функциональная схема поля П(1) представлена на рисунке 13а, а на рисунке 13б представлено ее условное обозначение.

 

 

Рисунок 13а – Функциональная схема операционного элемента П(1) регистра П

 

б)

Рисунок 13б – Условное изображение операционного элемента П(1)

 

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: