5. Закодированный граф микропрограммы.
Имея обобщенную микропрограмму и списки операций и условий, строим на их основе закодированный граф микропрограммы. Он будет нам необходим при разработке управляющего автомата.
В закодированном графе все операции заменяются управляющими сигналами, а все условия информационными сигналами.
После этого каждому состоянию присваивается уникальный номер ai. Начальное и конечное состояния имеют номер 0.
Закодированный граф микропрограммы представлен в Приложении на листе 2.
6. Синтез операционных элементов.
Регистр А.
Для
реализации 10-разрядного регистра
используем 2 8-миразрядных универсальных
сдвиговых регистра К155ИР13. Данная
микросхема имеет инверсный вход
.
На вход синхронизации С подаём
синхроимпульс.
Управляющий сигнал |
Операции |
R |
S1 |
S0 |
Y1 |
А := Швх |
1 |
1 |
1 |
Y5 |
А := А + 1 |
|||
Y4 |
А := !А |
|||
Y11 |
А := А + 1023 |
|||
Y13 |
А := А ^ 511 |
R = 1;
S1 = У1 \/ У4 \/ У5 \/ Y11 \/ Y13;
S0 = У1 \/ У4 \/ У5 \/ Y11 \/ Y13 = S1;
Для реализации дизъюнкции используем 1 элемент ИЛИ микросхемы К155ЛД3.
Регистр B.
Для реализации 10-разрядного регистра используем 2 8-миразрядных универсальных сдвиговых регистра К155ИР13. На вход синхронизации С подаём синхроимпульс.
Управляющий сигнал |
Операции |
R |
S1 |
S0 |
У2 |
B:=Швх |
1 |
1 |
1 |
Y9 |
B := !B |
|||
Y12 |
B := B + 1023 |
|||
Y14 |
B := B ^ 511 |
|||
Y33 |
B := B + 1 |
R = 1;
S1 = У2 \/ У9 \/ У12 \/ Y 14 \/ Y33;
S0 = У2 \/ У9 \/ У12 \/ Y 14 \/ Y33 = S1;
Для реализации дизъюнкции используем 1 элемент ИЛИ микросхемы К155ЛД3.
Регистр С.
Для реализации 10-разрядного регистра используем 2 8-миразрядных универсальных сдвиговых регистра К155ИР13. На вход синхронизации С подаём синхроимпульс.
Управляющий сигнал |
Операции |
R |
S1 |
S0 |
Rx |
Lx |
Y3 |
C := A + B |
1 |
1 |
1 |
* |
* |
Y6 |
C := A & B |
|||||
Y7 |
C := !C |
|||||
Y8 |
C := !A |
|||||
Y15 |
C := C ^ 1023 |
|||||
Y19 |
C := C + A |
|||||
Y21 |
C := C + 1 |
|||||
Y31 |
C := A B |
|||||
Y18 |
C := L1 (0, C) |
1 |
1 |
0 |
* |
0 |
Y28 |
С := 0 |
0 |
* |
* |
* |
* |
R= !Y28;
S1 = Y3 \/ Y6 \/ Y7 \/ Y8 \/ Y15 \/ Y19 \/ Y21 \/ Y31 \/ Y18;
S0 = Y3 \/ Y6 \/ Y7 \/ Y8 \/ Y15 \/ Y19 \/ Y21 \/ Y31;
Lx = !Y18
Для реализации дизъюнкции используем 2 элемента ИЛИ микросхемы К155ЛД3 и один элемент К155ЛЛ2. Для реализации инверсии используем два элемента К155ЛА18(на два входа каждого элемента И-НЕ подаём один сигнал).
Регистр D.
Для реализации 10-разрядного регистра используем 2 8-миразрядных универсальных сдвиговых регистра К155ИР13. На вход синхронизации С подаём синхроимпульс.
Управляющий сигнал |
Операции |
R |
S1 |
S0 |
Rx |
Lx |
У16 |
D := D ^ 511 |
1 |
1 |
1 |
* |
* |
Y22 |
D := D + 1 |
|||||
Y20 |
D(9) := A(9) ^ B(9) |
|||||
Y17 |
D := L1 (C(9), D) |
1 |
1 |
0 |
* |
C(9) |
Y32 |
D := 0 |
0 |
* |
* |
* |
* |
R = !Y32;
S1 = У16 \/ Y22 \/ Y20 \/ Y17;
S0 = У16 \/ Y20 \/ Y22;
Lx = C(9)
Для реализации дизъюнкции используем 2 элемента 4ИЛИ микросхемы К155ЛД1. Для реализации инверсии используем элемент К155ЛА18.
Регистр E.
Для реализации 8-разрядного регистра используем универсальный сдвиговый регистр К155ИР13. На вход синхронизации С подаём синхроимпульс.
Управляющий сигнал |
Операции |
R |
S1 |
S0 |
У10 |
E := 0 |
0 |
* |
* |
У23 |
E := E + 1 |
1 |
1 |
1 |
S1= У23;
S0= У23 = S1;
Арифметико-логическое устройство.
Для реализации 10-разряздного АЛУ используем 3 четырёхразрядных АЛУ К155ИП3 с соединёнными управляющими входами (S0, S1, S2, S3, M, C0). Также соединяем выходы переноса на всех АЛУ. C0 – вход переноса на первом АЛУ(с младшими разрядами).
Управляющий сигнал |
Операции |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
M |
C0 |
Y5 |
А := А + 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Y4 |
А := !А |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
* |
Y11 |
А := А + 1023 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Y13 |
А := А ^ 511 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
* |
Y9 |
B := !B |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
* |
Y12 |
B := B + 1023 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Y14 |
B := B ^ 511 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
* |
Y33 |
B := B + 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Y3 |
C := A + B |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Y6 |
C := A & B |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
* |
Y7 |
C := !C |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
* |
Y8 |
C := !A |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
* |
Y15 |
C := C ^ 1023 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
* |
Y19 |
C := C + A |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Y21 |
C := C + 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Y31 |
C := A B |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
* |
У16 |
D := D ^ 511 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
* |
Y22 |
D := D + 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Y23 |
E := E + 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
S3 = У11 \/ У12 \/ Y3 \/ Y6 \/ Y19 \/ Y31
S2 = У13 \/ У14 \/ Y15 \/ Y31 \/ Y16
S1 = У13 \/ У14 \/ Y6 \/ Y15 \/ Y31 \/ Y16
S0 = У11 \/ У12 \/ Y3 \/ Y6 \/ Y19
М = У4 \/ У13 \/ У9 \/ У14 \/ Y6 \/ Y7 \/ Y8 \/ Y15 \/ Y31 \/ Y16
C0 = Y5 \/ Y33 \/ Y21 \/ Y22 \/ Y23
Для реализации дизъюнкции используем 6 комплектов, состоящего из элементов 8ИЛИ микросхемы К155ЛД3 и комплект К155ЛД1 из двух 4ИЛИ.
Мультиплексоры регистров А, B, D.
Для реализации 2-ухканального 10-разрядного мультиплексора используем 3 двухканальных 4-ёхразрядных мультиплексора К155КП11.
Управляющий сигнал |
Операции |
S0 |
G |
Y1 |
А := Швх |
0 |
0 |
Y5 |
А := А + 1 |
1 |
0 |
Y4 |
А := !А |
||
Y11 |
А := А + 1023 |
||
Y13 |
А := А ^ 511 |
Управляющий сигнал |
Операции |
S1 |
G |
У2 |
B:=Швх |
0 |
0 |
Y9 |
B := !B |
1 |
0 |
Y12 |
B := B + 1023 |
||
Y14 |
B := B ^ 511 |
||
Y33 |
B := B + 1 |
Управляющий сигнал |
Операции |
S2 |
G |
У20 |
D(9) := A(9) ^ B(9) |
0 |
0 |
Y22 |
D := D + 1 |
1 |
0 |
Y16 |
D := D ^ 511 |
S0 = Y5 \/ Y4 \/ Y11 \/ Y13
S1 = Y9 \/ Y12 \/ Y14 \/ Y33
S2 = Y22 \/ Y16
G = 0
Для реализации дизъюнкции используем 1 комплект ИЛИ микросхемы К155ЛЛ1 и комплект К155ЛД1.
Мультиплексор B(E).
Для реализации условия B(E) используем мультиплексор К155КП1 с 16 входами. Адресные сигналы запитаем от регистра Е (младшие 4 разряда).
Мультиплексоры операндов АЛУ.
Для операндов АЛУ используем 10 четырёхканальных мультиплексора К155КП2 и 3 двуканальных мультиплексора К155КП11.
Управляющий сигнал |
Операции |
S |
A1 |
B1 |
A2 |
B2 |
Y5 |
А := А + 1 |
0 |
0 |
0 |
* |
* |
Y4 |
А := !А |
0 |
0 |
0 |
* |
* |
Y11 |
А := А + 1023 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Y13 |
А := А ^ 511 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Y9 |
B := !B |
0 |
0 |
1 |
* |
* |
Y12 |
B := B + 1023 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Y14 |
B := B ^ 511 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
Y33 |
B := B + 1 |
0 |
0 |
1 |
* |
* |
Y3 |
C := A + B |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Y6 |
C := A & B |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Y7 |
C := !C |
0 |
1 |
0 |
* |
* |
Y8 |
C := !A |
0 |
0 |
0 |
* |
* |
Y15 |
C := C ^ 1023 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Y19 |
C := C + A |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Y21 |
C := C + 1 |
0 |
1 |
0 |
* |
* |
Y31 |
C := A B |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
У16 |
D := D ^ 511 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Y22 |
D := D + 1 |
0 |
1 |
1 |
* |
* |
Y23 |
E := E + 1 |
1 |
* |
* |
* |
* |
S = Y23
A1 = Y7 \/ Y15 \/ Y19 \/ Y21 \/ Y16 \/ Y22
B1 = Y9 \/ Y12 \/ Y14 \/ Y33 \/ Y16 \/ Y22
A2 = Y11 \/ Y13 \/ Y12 \/ Y14 \/ Y15 \/ Y16
B2 = Y11 \/ Y12 \/ Y3 \/ Y6 \/ Y15 \/ Y31
Для реализации дизъюнкции используем 4 элемента ИЛИ микросхемы К155ЛД3.
Триггеры управляющих шин.
Для
реализации данного операционного
элемента используем 2 микросхемы К155ТМ2
каждая из которых содержит 2 D-триггера.
Выходы триггеров Q соединяем
с управляющими шинами ГОТ, ЗАН, ЗАПР,
РЕЗ. На входы асинхронной установки и
сброса
,
подаём положительный потенциал.
Управляющий сигнал |
Операции |
D1 |
C1 |
D2 |
C2 |
D3 |
C3 |
D4 |
C4 |
У34 |
ГОТ:=0 |
0 |
1 |
* |
0 |
* |
0 |
* |
0 |
У35 |
ГОТ:=1 |
1 |
1 |
* |
0 |
* |
0 |
* |
0 |
У36 |
ЗАН:=0 |
* |
0 |
0 |
1 |
* |
0 |
* |
0 |
У37 |
ЗАН:=1 |
* |
0 |
1 |
1 |
* |
0 |
* |
0 |
У27 |
ЗАПР:=0 |
* |
0 |
* |
0 |
0 |
1 |
* |
0 |
У26 |
ЗАПР:=1 |
* |
0 |
* |
0 |
1 |
1 |
* |
0 |
У30 |
РЕЗ:=0 |
* |
0 |
* |
0 |
* |
0 |
0 |
1 |
У29 |
РЕЗ:=1 |
* |
0 |
* |
0 |
* |
0 |
1 |
1 |
|
Покой |
* |
0 |
* |
0 |
* |
0 |
* |
0 |
C1=У34 \/ У35;
C2=У36 \/ У37;
C3=У27 \/ У26;
C4=У30 \/ У29;
D1=Y35;
D2=У37;
D3=У26;
D4=У29.
Для реализации дизъюнкции используем 4 элемента ИЛИ микросхемы К155ЛЛ1.
Буферные элементы.
Для реализации данного операционного элемента используем 2 микросхемы К155ИР33 для всех регистров, кроме регистра E, для которого используем 1. Также для вывода на шину выхода используем ещё 4 микросхемы К155ИР33, подключаемые к регистрам C и D и открывающихся по сигналам Y24 и Y25 соответственно. Также используем 1 буфер для триггеров выходных управляющих сигналов.
CkA = У4 \/ У5 \/ Y11 \/ Y13
CkB = У9 \/ У12 \/ Y 14 \/ Y33
CkC = Y3 \/ Y6 \/ Y7 \/ Y8 \/ Y15 \/ Y19 \/ Y21 \/ Y31
CkD = У16 \/ Y20 \/ Y22
CkE = У23
C0Trg = У34 \/ У35 \/ У36 \/ У37 \/ У27 \/ У26 \/ У30 \/ У29
Для реализации дизъюнкции используем 5 микросхем К155ЛД3
Компараторы.
Для реализации двух 10-тиразрядных компараторов используем 2 комплекта микросхемы К155СП1 и 2 комплекта К155СП2. Для реализации 4-разрядного компаратора используем микросхему К155СП1.
Переключатели.
Для реализации 8 переключателей используем любой 8-разрядный двухпозиционный тумблер.
Элемент «НЕ».
Для реализации двух элементов «НЕ» используем К155ЛИ5, на входы которого подадим одинаковые сигналы.
Элемент «Искл. ИЛИ».
Для реализации элемента «Искл. ИЛИ» используем К155ЛП5.
Демультиплексор АЛУ
Для реализации демультиплексора АЛУ используем 10 микросхем К155ИД7 – дешифраторы 3 в 8, к входам A, B и C которых подключены управляющие сигналы, а на входы 12 микросхем К155ЛИ1(4 схемы 2И) подключаем информационные выходы с АЛУ и с 0 до 4 выходы дешифраторов.(0 – C, 1 – D, 2 – E, 3 – B, 4 – A).
A = Y2 \/ Y9 \/ Y12 \/ Y14 \/ Y33 \/ Y16 \/ Y20 \/ Y22
B = Y2 \/ Y9 \/ Y12 \/ Y14 \/ Y33 \/ Y23
C = Y1 \/ Y4 \/ Y5 \/ Y11 \/ Y13
Для реализации дизъюнкции используем 3 элемента К155ЛД3.