17 Описание функционирования операционного устройства
Функционирование операционного устройства описывается, как показано ранее, в виде микропрограмм. Сами микропрограммы могут быть записаны:
в терминах микроопераций и логических условий (см. описание микроопераций и логических условий),
графической форме.
Приведём пример микропрограммы, записанной терминами микроопераций для сложения двух чисел. Примем следующий алгоритм. Если одно из слагаемых равно нулю, то сумма равна второму слагаемому. Если оба слагаемых равны нулю, то их сумма равна нулю.
Пусть в Р1 хранится первый операнд, а в Р2 – второй. Сумму запишем в аккумуляторе АК. Сложение будем выполнять на комбинационном сумматоре КСМ.
Алгоритм, записанный с помощью терминов микроопераций, будет иметь вид:
НАЧАЛО
если Р1 = 0 ^ Р2 = 0, то АК:=0, иначе
если Р1 = 0, то АК:=Р2, иначе
если Р2 = 0, то АК:=Р1, иначе АК:=P1 + P2
КОНЕЦ
Состав ОА:
Р1(0:7) – регистр,
Р2(0:7) – регистр,
АК(0:7) – аккумулятор,
КСМ(0:7) – комбинационный сумматор.
Список микроопераций:
y1 : АК:=0;
y2 : АК:=Р2;
y3 : АК:=P1;
y4 : АК:=P1 + P2;
Список логических условий:
X1 : P1 = 0 ^ P2 = 0;
X2 : P1 = 0;
X3 : P2 = 0.
Этот же алгоритм в терминах осведомительных сигналов (X) и управляющих сигналов (Y) запишем в виде:
НАЧАЛО
если X1, то Y1, иначе
если X2, то Y2, иначе
если X3, то Y3, иначе Y4
КОНЕЦ
Такая микропрограмма называется закодированной, так как микрооперации и логические условия представлены в закодированном виде (символами X и Y). Микропрограмма описывает работу УА и используется для его синтеза.
Другим, более наглядным, способом изображения микропрограммы является графическая форма, которая широко применяется на этапе структурно-функционального проектирования операционных устройств.
18.Синхронные и ассинхронные об
19.Раздельная и общая магистрали
2.4. Магистрали
Информация в системе регистров может передаваться через общую шину, называемую магистралью. Магистрали используются в тех случаях, когда необходимо уменьшить количество шин передачи информации.
На (рис. 2.20) изображена система регистров с раздельными магистралями по вводу (МА) и выводу (МВ) информации.
Информация в регистре Р1, Р2 и Р3 вводится через магистраль МА по управляющим сигналам у1, у2 и у3.
У1: P1:= MA,
У2: P2: = MA,
У3: P3: = MA.
Вывод слов информации происходит через магистраль МВ по управляющим сигналам:
У4: MB = P1,
У5:MB=P2,
У6:MB=P3.
В записях у4, у5 и у6 ставится знак равенства (МВ = Р) в отличие от знака присвоения ( := ), т.к. магистрали присвоить данное не возможно. При подаче одного из управляющих сигналов у4, у5, у6 данное на магистрали будет находится только в течении одного микротакта, а, затем, пропадает, т.к. заканчивается действие управляющих сигналов.
По магистрали можно ввести одно и тоже слово сразу в несколько регистров. Например, по сигналам у1 и у3 можно ввести число из магистрали в регистры: P1 и Р3 одновременно. Однако необходимость в таких передачах появляется крайне редко.
На (рис. 2.21) изображена операционная схема с общей магистралью, по которой как вводится, так и выводится информация (двухсторонняя магистраль). Такая магистраль получается, если магистраль ввода МА (рис. 2.21) соединить с магистралью вывода МВ.
Информация в регистры вводится по управляющим сигналам ввода:
У1: P1:= M,
У3: P2:= M,
У5: P3:= M.
Информация через магистраль М выводится по сигналам:
У2: M = P1,
У4: M = P2,
У6: M = P3.
Микрооперация обращения к магистрали ( Р := M или М = Р) не имеют физического смысла, так как после того, как значение управляющего сигнала станет равным нулю (для микрооперации
(М = Р), информация на магистрали пропадает и не может быть записана в другой регистр. Запись у4: MB = P1 обозначает, что на магистраль выставляется содержимое регистра Р1 в течение действия сигнала у4 = 1. Запись у1: P1:= MA означает что в регистр Р1 записывается слово, которое выставлено на магистраль некоторым другим устройством (блоком). Здесь слово на магистрали должно быть выставлено одновременно с у1 на время не менее чем время действия сигнала у1.
Магистраль ввода – вывода может быть использована для перезаписи информации из одного регистра в другой. Например, для того, чтобы переписать слово информации из регистра Р1 в Р3 необходимо подать одновременно два управляющих сигнала:
У2, у5: Р3:= P1.
Магистральный принцип передачи информации значительно сокращает число шин, что позволяет более компактно на меньшей площади разместить операционную схему на плате. Однако использование этого принципа приводит к уменьшению быстродействия операционной схемы, так как в одно и то же время через магистраль может быть передано только одно слово информации. В современных микропроцессорах почти все операционные блоки соединены через магистрали. Это позволило достаточно компактно выполнить микропроцессор как большую интегральную схему.