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

82167. Нейросетевые технологии распознавания пиксельных изображений 578.33 KB
  Автоматическое (машинное) распознавание, описание, классификация и группирование образов – важные задачи в большом количестве инженерных и научных областей, таких как биология, физиология, медицина, маркетинг, компьютерное зрение, искусственный интеллект. Введем понятие образа.
82168. Отчет по работе участковой медицинской сестры МУЗ «Сарапульской детской городской больницы» 448 KB
  На территории обслуживания СДГБ проживает 11347 детей. Находиться 19 дошкольных учреждений; 14 школ в том числе: санаторная школа интернат для детей с бронхолегочными заболеваниями школа для слабослышащих детей специализированный детский сад для детей с заболеваниями глаз а так же Сарапульский детский...
82169. PR-ПОТЕНЦИАЛ ЛИТЕРАТУРНОГО ПРОЕКТА ДЖ.РОУЛИНГ «ГАРРИ ПОТТЕР» 601.5 KB
  На сегодня Гарри Поттер давно вышел за рамки литературы. Гарри Поттер – это целый культурный феномен и крупный элемент национального бренда Великобритании. Художественная литература как вид искусства являет собой целую коммуникативную площадку, и как такая коммуникативная площадка она обладает определенным PR-потенциалом.
82170. Использование информационных технологий в развитии самостоятельного туризма в России 2.19 MB
  Согласно Хартии туризма государствам следует: содействовать доступу туристов к общественному достоянию посещаемых мест применяя положения документов по упрощению формальностей выпущенных Организацией Объединённых Наций Международной организации гражданской авиации Международной морской...
82171. Особенности художественного мира Олега Митяева как барда и носителя городской культуры (опыт лингвокультурологического описания) 380 KB
  Актуальность темы определила цель работы, которая заключается в следующем: рассмотреть характер реализации фактов русской культуры в авторской песне и выявить черты ее языкового воплощения. Для достижения цели работы поставлены следующие задачи: во-первых, проследить этапы развития русской авторской песни...
82172. Изучение особенностей института наследования в Российском гражданском праве 1.29 MB
  Актуальность исследования. Институт наследования возник несколько тысячелетий назад с появлением частной собственности. Упоминание о наследовании можно найти в самых первых письменных источниках: глиняных табличках Шумера, египетских папирусах и др.
82173. Разграничение доведение до самоубийства от других смежных преступлений 161.76 KB
  Социальная обусловленность уголовной ответственности за доведение до самоубийства. История ответственности за доведение до самоубийства в российском уголовном законодательстве. Для более подробного изучения вопроса об ответственности за доведение до самоубийства необходимо обратиться к истории...
82174. Розробка ІС «Рецепты для домохозяек» 247 KB
  Основне завдання інформаційної системи управління полягає у підпорядкуванні всіх внутрішніх процесів головним цілям організації. Для цього необхідно скоординувати процеси, пов’язані з діяльністю організації таким чином, щоб вони максимально забезпечували виконання поставлених задач в єдиному інформаційному полі.
82175. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНУТРИЦЕХОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 369.4 KB
  Выбор способа прокладки линий осветительной сети цеха В производственных участках групповые и распределительные линии прокладываются открыто по строительным конструкциям. Во вспомогательных помещениях осветительные линии прокладываются скрыто в трубах под слоем штукатурки и гофрированной пластмассовой...