20793

Микропроцессоры (МП)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Закон функционирования управляющего автомата УА может быть задан двумя способами: в виде жесткой логики автомат Мили и автомат Мура; в виде микропрограмм закодированных определенным образом в виде микрокоманд. Учитывая что микроразрядность ОБ может достигать нескольких десятков разрядов а число устройств 816 автоматов то число состояний такого автомата может достигать астрономических цифр и описать их в виде графа автоматов Мили или Мура не представляется возможным. Тема: Представление закона функционирования микропроцессора...

Русский

2013-08-01

88.5 KB

5 чел.

Лекция №12

Тема: Микропроцессоры (МП)

    Микропроцессорами называются цифровые устройства, осуществляющие вычисления в соответствии с заданным законом функционирования, которые выполнены в виде интегральной схемы.       

 Микропроцессоры (МП) по применимости классифицируются на:

  1.  универсальные, в которых закон функционирования можно менять и выполнять любой закон функционирования;
  2.  специализированные, в которых закон функционирования определен в соответствии со значением или в составе оборудования объекта (например, микроконтроллер).

  МП состоят из двух основных блоков:

         

   Первым блоком является УА – управляющий автомат (называемый также устройством управления(УУ)), выполняющий роль выдачи управляющих сигналов yi в определенной временной последовательности, где yi – микрооперации. Последовательность микроопераций может быть изменена значениями хi логических условий или признаками (флагами), которые вырабатываются в операционном блоке (ОБ) или операционном автомате (ОА или  АЛУ). По словам фон Неймана, ОБ представляет собой «мельницу», которая перерабатывает числа (операнды), участвующие в вычислении.  

У, А – числа, операнды

  В итоге, ОБ выдает на выходе z - результаты  выполнения операции.

Работа УА микропроцессора   начинается путем формирования стартового сигнала Bi, называемого «ПУСК», в результате которого запускается необходимый закон преобразования информации, находящегося в памяти управляющего устройства (УУ). Часто Bi  называют командами или основными операциями.

  Закон функционирования управляющего автомата (УА) может быть задан двумя способами:

  1.  в виде жесткой логики (автомат Мили и автомат Мура);
    1.  в виде микропрограмм, закодированных определенным образом в виде микрокоманд.

  Автоматы с жесткой логикой обычно задаются схемно  и не могут быть изменены.

  Автоматы с программируемой логикой (ПЛ) могут быть перепрограммированы и изменены.

Тема: Основные микрооперации ОБ

     ОБ выполняет действия над многоразрядными числами 0,1,2,3,4, … , n (RG(n,0), RG(0,n))

   ОБ преобразует числа, для чего выполняет следующие микрооперации:

  1.  y1- микрооперация начальной  установки, которая устанавливает устройство в   

   конкретное значение

Пример:   RG(0,n) = 0

                 СТ(0,n)= 710=1112

  1.  y 2- микрооперация передачи или загрузки осуществляет обмен данными между устройствами ОБ и ШД.

Пример:    СТ(0,n) = ШД(0,n)

                  СТ1(0,n)= RG1(0,n)

  1.  y 3- микрооперация счёта. Это действие выполняется в счетчиках и

   представляет собой прибавление или вычитание какого-либо числа.

Пример:   СТ(0,n) = СТ(0,n) 2i ,   i=0,1,…

4)  y 4 - микрооперация суммирования выполняет действия, связанные со  

   сложением или вычитанием чисел:

Пример:  SM(0,n) =  RG1(0,n)+ RG2(0,n)+ RG3(0,n)= SM(0,n)

  1.  y 5- микрооперация инверсии осуществляет преобразование некоторых

разрядов числа из любых значений в инверсию.

          Пример:  RG1(0,n) =  или RG1(0,n) =  RG1(0,n)

  1.  y 6- микрооперация сдвига используется в микрооперациях умножения и

   деления. Бывает правого и левого сдвига, циклический.

          Пример:   RG1(0,n) = R1(RG1(0,n))

  1.  y 7 микрооперация дизъюнкции, конъюнкции и сложения по модулю 2 () выполняется над одноименными разрядами регистров или других устройств. Результат микрооперации остается в одном из регистров.   

       Пример:  RG1(0,5) = RG2(0,n)  СТ(0,5)

  1.  y 8 - микрооперация комбинирования представляет собой совместное

   использование вышеуказанных микроопераций.

          Пример:  SM(0,5) = RG1(0,5) + ┐ СТ(0,5)

     Перечисленные выше микрооперации позволяют построить любой универсальный микропроцессор.

                  

    

   Минимальный базис  микроопераций: y2, y7, y5. 

  Минимальный базис может состоять из двух или трех элементов. Учитывая, что микроразрядность ОБ может достигать нескольких десятков разрядов, а число устройств - 8-16 автоматов, то число состояний такого автомата может достигать астрономических цифр и описать их в виде графа автоматов Мили или Мура не представляется возможным. Поэтому существуют  структурные методы синтеза.

Тема:  Представление закона функционирования микропроцессора в виде микропрограммы

  Микропрограмма представляет собой направленный граф и бывает трех типов:

  1.  содержательная граф-схема алгоритма (ГСА);
  2.  закодированная ГСА;
  3.  отмеченная ГСА.

    Содержательная ГСА содержит описания микроопераций в терминах устройств ОБ. В каждом ОБ указывается непосредственно содержание выполняемой микрооперации.

                               

             

        Для построения микропрограммы используется следующие вершины:

                               

    Содержательные алгоритмы строятся на начальном этапе проектирования, имеет хорошую наглядность, однако имеет громоздкое описание и занимают значительное место, поэтому в дальнейшем она преобразуется в закодированную схему алгоритма. Переход от содержательной ГСА к закодированной весьма прост. Каждой операции присваивается свой символ по порядку, в виде   y1, y2,

Одинаковые микрооперации имеют одинаковые символы, хотя могут находиться в разных операторных вершинах. Аналогичным образом могут закодироваться в виде символов  x1, x2,…

Конечная вершина кодируется Yк , начальные Yн..

      Закодированная ГСА. Закодированная  ГСА позволяет в дальнейшем осуществить минимизацию числа вершин логических условий и позволяет переходить к автоматам Мили или Мура путем соответственной отметки графа.

     Синтез микропрограммных автоматов можно найти в книге Баранова «Синтез МПА».

   

       Пример закодированный МПА можно представить в следующем виде:

    При построении графа необходимо проверить условие корректности: из начальной вершины всегда должен существовать путь в конечную, который должен проходить через все вершины графа.

   Содержательная  ГСА позволяет синтезировать УУ в виде автомата Мили, автомата Мура и всегда автомата с программируемой логикой (ПЛ).

Рассмотрим синтез УУ как автомат Мили (т.е. автомата с жесткой логикой). Для синтеза осуществляется разметка графа или переход к отмеченной ГСА.

   Для разметки используются следующие правила:

- начальные, конечные вершины кодируются одним символом, например q1;

- следующая дуга за операторной вершиной кодируется следующим символом;

-ждущая вершина кодируется своим символом.

  Символы q1, q2 определяют последующие состояния автомата и позволяет перейти к автоматному графу.

  Автоматный граф содержит число вершин, соответствующих отмеченной ГСА.

 

  Используется переход из конечной вершины в начальную – микрооперация y0, с  установкой.

  Автоматный граф позволяет перейти к структурной таблице переходов/выходов автомата, а от нее синтезирует комбинационную часть УУ.


(АЛ
У, ОБ)

(УУ)

z

A

Y

Bi

i

xi

ОА

УА

y 2, y 7, y 5

Условная вершина

нет

0

1

да

СТ(0,5)=0

Операторная вершина

СТ(0,5) = СТ(0,5)+1

RG1(0,4) = L1

(RG1(0,4))

    Yн

- начальные, имеющие один выход и ни одного входа;

    Yк

- конечные, не имеющие ни одного выхода,  имеющий массу входов;

- ждущие условные, имеющие один выход, замкнутый  на вход

- операторные вершины, вершины которые описывают выполняемые  действия в ОБ. Имеют 1 или несколько входов и имеет только 1 выход.

0

1

- обычные условные, имеющий 1 или несколько входов и 2 ,выхода. Один отмечен “0”, а другой “1”.

(y0)

1

N3

1

0

0

1

0

1

   Yк

y2

x3

y3,y5

y4

y3

x2

y1

y2,y3

х1

В

     Yн

q1

q2

q4

q3

x3/y2,y3

x2/y3,y5

3/y2,y0

2/y3

1/y4

Bx/y2,y3

/-

1/y1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40521. Морфологическая классификация языков мира 22.5 KB
  Морфологическая классификация языков мира. выделял два типа языков: флективные корни изменяются нефлективные агглютинирующие механически связаны части слова.: предложил ввести третий тип языков: аморфные без грамматической структуры разделил флективные на синтетические и аналитические. фон Гумбольдт Учение о внутренней форме языка: ввел четвертый тип языков: инкорпорирующие полисинтетические уточнил понятие флективный язык: Шлегели менялась внутренняя флексия Гумбольдт включил фузионные аффиксальные языки ...
40522. Основные стадии развития письма 27.5 KB
  Письмо знаковая система фиксации речи передает информацию на расстоянии и времени. Первый этап развития начертательного письма письмо рисунками. Плюсы: в современных культурах пиктография вспомогательное средство общения : комиксы эмблемы на документах обучение детей помогает при международном общении при общении с неграмотными Идеография логография письмо понятиями отображение содержания с помощью символов. Древнеегипетское шумерское письмо.
40523. Принципы классификации звуков речи. Гласные и согласные 20.5 KB
  Гласные и согласные. акустический Гласные состоят из тона согласные либо из шума либо из шума тона. артикуляторный 1 при образовании гласных напрягается весь речевой аппарат при образовании согласных напряжение локализовано 2 по силе выдыхаемой воздушной струи при образовании гласных голосовая струя слабее 3 Функционально различаются по роли в слоге гласные слогообразующие согласные примыкают к ним 4 По сочетаемости.
40524. ПРИНЦИПЫ ФОНЕМОЛОГИИ 77.5 KB
  В языке нет и не может быть элементов не выделенных в известном определенном отношении к его семантической стороне или лучше сказать к характерной для данного языка системе семасиологизации и в этом смысле всякое языковое явление как предмет лингвистики конечно значимо . Однако отношение звуковой стороны к семантической может быть двояким: внеконтекстовые единства звуковых признаков выделенные в отношении к системе индивидуальных значимостей [7] в языке и будут лингвистическим соответствием психофонетической фонемы иначе значимых ...
40525. Синонимия, ее виды, источники и роль в языке. Антонимия. Языковая и контекстуальная антонимия 21.5 KB
  Антонимия. Языковая и контекстуальная антонимия. Антонимия. Речевая антонимия контекстная.
40526. Стилистическое расслоение словарного состава я:зыка 20.5 KB
  Все слова языка можно разделить на: нейтральные межстилевые в любом стиле литературного языка.
40527. Структура языка, его системность. Основные единицы языка, их функции 38.5 KB
  Уровень Единица Функция Пример Фонетикофонологический Фонема звук перцептивная восприятия Сигнификативная смыслоразличительная Том дом Угол уголь Морфемноморфологический Морфема Семасиологическая выражение значения Приставка с Суффикс щик Лексикосемантический Слово лексема слово с точки зрения его значения Номинативная назывная Окно Синтаксический Предложение Коммуникативная Мама мыла раму Системность уровня Единицы внутри уровня взаимосвязаны изменение одной единицы приводит к перегруппировке всего уровня. ...
40528. Типы лексических значений слова. Многозначность и пути ее развития 33 KB
  Типы лексических значений слова. Предметная отнесенность слова денотативный компонент значения. Обычно слово предмет действие или признак номинативная функция знаменательные слова. Числительные междометия служебные слова не имею денотативного компонента.
40529. Язык как особая знаковая система. Язык и мышление 33 KB
  Язык как особая знаковая система. Язык и мышление. Язык как особая знаковая система. Язык знаковая система естественно возникшая закономерно развивающаяся социально предназначенная.