1 Розробка функціональної схеми керуючого пристрою

1.1 Опис структурної схеми процесорного пристрою

Процесорний пристрій(як і будь-який складний цифровий пристрій) синтезується у вигляді з’єднання двох пристроїв - операційного та керуючого, показаного на рисунку 1.1

Рисунок 1.1 - Структурна схема процесорного пристрою

Операційний пристрій - це пристрій, в якому виконуються операції. Він включає в себе регістри, суматор, канали передачі інформації, мультиплексори для комутації каналів, шифратори, дешифратори і т.д.

Керуючий пристрій координує дії вузлів операційного пристрою; він виробляє в певній часовій послідовності керуючі сигнали, під дією яких у вузлах операційного пристрою виконуються необхідні дії.

Процес функціонування операційного пристрою розпадається на певну послідовність елементарних дій в його вузлах.

Кожна елементарна дія, яка виконується в одному із вузлів операційного пристрою протягом одного тактового періоду, називається мікрооперацією.

В певні тактові періоди одночасно можуть виконуватись декілька мікрооперацій. Така сукупність операцій, які виконуються одночасно, називається мікрокомандою, а весь набір мікрокоманд, призначених для рішення певної задачі - мікропрограмою.

Таким чином, якщо в операційному пристрої передбачається можливість виконання n різних мікрооперацій, то із керуючого пристрою виходять n керуючих кіл, кожне із яких відповідає визначеній мікрооперації. І якщо в операційному пристрої необхідно виконати деяку мікрооперацію, то достатньо із керуючого пристрою по певному керуючому колу подати сигнал (наприклад, рівень лог.1). Внаслідок того, що керуючий пристрій визначає мікропрограму, тобто котрі і в якій часовій послідовності повинні виконуватись мікрооперації, він отримав назву мікропрограмний автомат (цифровий автомат).

Формування керуючих сигналів у_1, у₂….у_n ( рис.1.1) для виконання певних мікрокоманд може залежати від стану вузлів операційного пристрою, котрі визначаються сигналами х₁, …,х_s і які передаються з відповідних виходів операційного пристрою на входи керуючого пристрою. Керуючі сигнали у_1, у₂….у_n можуть залежати також від зовнішніх сигналів х_s+1, …,х_L

Результати обробки, яка виконується в операційному пристрої, знімаються з його виходів z_1,. ….z_m

1.2 Принцип побудови керуючого пристрою на основі схемної логіки

Існує два принципово різних підходи в проектуванні мікропрограмного автомату (керуючого пристрою): використання принципу схемної логіки або принципу програмованої логіки. Розглянемо побудову керуючого пристрою на основі схемної логіки.

При застосуванні принципу схемної логіки в процесі проектування підбирається певний набір цифрових мікросхем (зазвичай малої та середньої степені інтеграції) і визначається така схема з’єднання їх виводів, яка б забезпечувала необхідне функціонування пристрою(тобто, функціонування процесорного пристрою визначається тим, які вибрані мікросхеми і за якою схемою виконано з’єднання їх виводів ).

Пристрої, побудовані за принципом схемної логіки здатні забезпечувати найвищу швидкодію при заданому типі технологічних елементів. Недолік цього принципу побудови процесорних пристроїв полягає в тому, що проблемно застосувати інтегральні мікросхеми високої та надвисокої степені інтеграції. Це пов’язано з тим, що для різних процесорних пристроїв необхідно буде використовувати різні ВІС, які будуть вузькоспеціалізованими. Всяка зміна або розширення виконуваних функцій в пристроях, побудованих за принципом схемної логіки, тягне за собою демонтаж пристрою і монтаж пристрою за новою схемою.

При проектуванні керуючого пристрою необхідно сформулювати задачу, котру повинен виконати даний пристрій.