Методические указания к выполнению курсового проекта «Проектирование процессора эвм» по курсу «Организация эвм, комплексов и систем» для студентов дневного отделения специальности 2201 Ижевск 2001г (стр. 11 из 12)
b2=
k3= 
l3 = 
(7)f1=
z1= 
r1= 
f2=
c1= 
m3= 
Общий вид схемы УА с жесткой логикой представлен на рис 24, а схема электрическая функциональная УА приведена на рис 25. Комбинационная часть УА реализована в соответствии с функциями возбуждения (5) и функциями выходов (6,7) в булевом базисе.
7.3. Разработка принципиальной электрической схемы УА
Принципиальная электрическая схема УА разрабатывается на основе полученных систем функций возбуждения (или переходов) и выходов УА с использованием указанной в задании на проект системы интегральных микросхем (ИС).
Разработка схемы заключается в выборе некоторых логических элементов d из системы ИС Д и установлении определенных связей между выходами и входами элементов и всей схемы в целом. При этом предполагается, что число различных типов элементов из Д ограничено, но не ограничено число элементов каждого типа. Состав систем ИС всех заданных типов приведен в справочниках [3,4].
Система элементов характеризуется базисом системы, коэффициентом объединения по входу J, коэффициентом объединения по выходу (коэффициентом разветвления) kРАЗ, задержкой сигнала на элементе
[8].Прямая структурная таблица переходов автомата Мили
Таблица 5
| Номер перехода | Исходное состояние | Код исходного состояния | Следующее состояние | Код следующего состояния | Входной набор | Выходной набор | Сигналы возбуждения | |
| 1 | а1 | 000 | а2 | 001 | В | y1 | a1k2z1c2 | S3 |
| 2 3 4 | а2 | 001 | а3 а4 а1 | 01* 10* 000 |    | y2 y3 y4 | a1b1f1s2k2z1c1 a3k3z1l3m3 a3b2f2s3k2z1c3 | S2 S1 R3 |
| 5 6 | а3 | 01* | а5 а1 | 11* 000 |   | y5 — | r1l1 — | S1 R2R3 |
| 7 | а4 | 10* | а1 | 000 | — | y4 | a3b2f2s3k2z1c3 | R1R3 |
| 8 | а5 | 11* | а3 | 01* | — | y2 | a1b1f1s2k2z1c1 | R1 |
Входные сигналы УА Память УА DC Комбинационная часть УА Выходные
сигналы УА
Рис. 25. Функциональная электрическая таблица схема УА
Конструктивно элементы в системе ИС объединяются в единые корпуса (модули). В одном корпусе может быть 1,2 и более логических элементов или элементов памяти (триггеров). При качественном проектировании схем коэффициент использования элементов в корпусе должен быть высоким.
Структура комбинационных схем зависит от коэффициентов J и kРАЗ. Для приведения схемы к заданному коэффициенту J применяется два метода: разделение входов и схемное решение, построеннoe на основе скобочного преобразования [8]. В конкретных системах элементов для реализации элементов с J больше допустимого используются специальные типы модулей - расширители.
Для разгрузки cхем по коэффициенту разветвления существует два способа: дублирование перегруженных элементов и введение развязывающих усилителей после перегруженных элементов [8]. В конкретных системах для разгрузки элементов с ограниченным значением kРАЗ используются специальные модули, включающие усилители сигналов.
При вычерчивании принципиальной электрической схемы УА необходимо руководствоваться требованиями ЕСКД (ГОСТ 2.701-84, 2.702-75, 2.708-81, 2.710-81, 2.710-85, 2.743-82, 2.743-93, 2.759-82). Каждому элементу схемы присваивается обязательное позиционное обозначение. К электрической принципиальной схеме составляется перечень элементов в соответствии с ГОСТ 2.701-84.
7.4. Расчет длительности такта УА с жесткой логикой
Такт работы ОУ (процессора) складывается из такта ОА и такта УА. Длительность такта УА зависит от структуры автомата, элементной базы и закона функционирования.
Если УА находится в состоянии ai , то спустя промежуток времени
в комбинационной части автомата будет сформирован набор выходных (управляющих) сигналов, соответствующий состоянию ai и текущим значениям входных сигналов x1,…,xL. Управляющие сигналы инициируют в ОА соответствующие МО различной длительности { 
}, в результате выполнения которых изменяется состояние ОА, и за время 
формируются новые значения осведомительных сигналов x1,…,xL. Очевидно, что управляющие сигналы должны иметь длительность, не меньшую длительности самой продолжительной МО ОА, т.е. тактТаблица 6
| ПОЛЕ ОЧ МК | АЧ МК | |||||||||
| А(1:3) | В(1:4) | F,N(1:3) | … | M(1:3) | X(1:4) | |||||
| МО | код | МО | код | МО | код | … | МО | код | x | код |
| а1 а2 а3 , , , а6 | 001 010 011 . . . 110 | b1 b2 b3 . . . b9 E | 0001 0010 . . . . 1001 1010 | f1 f2 f3 n1 n2 | 001 010 011 100 101 | … | m1 m2 m3 m4 | 001 010 011 100 | p1 p2 x1 . . . x12 | 0001 0010 0011 . . . 1110 |
Таблица 7
| Адрес текущей МК | Условие перехода к следующей МК | Адрес следующей МК |
| Аy1 Аy2 Аyф1 Аy3 Аy5 Аy4 Аyк | x1 x2 p1 0 0 0 | Аy2 Аy5 Аy3 Аy4 Аy2 Аyк |
Таблица 8