attachments_15-02-2010_15-15-24 / PK-2-V-D

горитм керування представляється впорядкованою сукупністю керуючих слів (мікрокоманд). Мікрокоманда містить інформацію про мікрооперації, які повинні виконуватись в даному такті роботи пристрою, і інформацію про адресу наступної мікрокоманди. Сукупність мікрокоманд, які виконують одну машинну команду або процедуру, утворює мікропрограму. Мікропрограма може зберігатись в ЗП. Для мікропрограм, що не змінюються в робочому режимі, використовують ПЗП. Звичайно мікрокоманда складається з двох частин: операційної та адресної.

В операційній частині мікрокоманди записуються коди керуючих сигналів. В залежності від способу кодування керуючих сигналів розрізняють горизонтальне, вертикальне та змішане (комбіноване) мікропрограмування. При горизонтальному мікропрограмуванні керуючі сигнали кодують унітарними кодами, тобто кожному керуючому сигналу відповідає один розряд в операційній частині мікрокоманди. При необхідності одночасного формування декількох керуючих сигналів одиничні значення проставляють в відповідних розрядах операційної частини мікрокоманди. Цей спосіб кодування керуючих сигналів зручний при їх відносно невеликій кількості. При великій кількості керуючих сигналів для зберігання мікропрограми необхідна пам’ять великої ємності та багаторозрядний регістр мікрокоманди. Вертикальне мікропрограмування передбачає керуючі сигнали кодувати двійковими кодами. В цьому випадку значно скорочується операційна частина мікрокоманди. Але для забезпечення одночасного формування декількох керуючих сигналів потрібно кодувати не тільки самі керуючі сигнали, але й ті їх сполучення, які разом зустрічаються в операційних вершинах. Окрім цього потрібен дешифратор на операційну частину мікрокоманди, який може бути досить складним. На практиці часто користуються комбінованим мікропрограмуванням, при якому операційна частина розділяється на поля, в межах яких керуючі сигнали кодуються вертикальним способом, тобто позиційними кодами.

Адресна частина мікрокоманди призначена для визначення адреси наступної мікрокоманди. В найпростішому випадку, коли автомат для переходу на наступну мікрокоманду допускає аналіз тільки однієї логічної умови, в адресній частині виділяють поле умов, де вказується код цієї логічної умови. Окрім цього адресна частина містить поле адрес, де вказуються адреси мікрокоманд, що слідують за поточною мікрокомандою. Іноді, з метою скорочення довжини мікрокоманди, вказують тільки одну адресу, а іншу отримують з неї шляхом додавання одиниці за допомогою комбінаційного лічильника. Розглянутий спосіб називають примусовою адресацією з одним або двома адресними полями. В випадках, коли в алгоритмі зустрічається відносно мало логічних умов, адресу наступної мікрокоманди можна визначати за допомогою лічильника, використовуючи натуральну адресацію. При цьому використовують два тими мікрокоманд: операційну ОМК та керуючу КМК. Вони представляються в рамках одних і ти же розрядів і р

озрізняються за значенням додаткового біта. Це дозволяє значно скоротити розрядність мікрокоманди і відповідно знизити ємність пам'яті мікропрограм. В операційній мікрокоманді вказують коди керуючих сигналів, а в адресній – інформацію про адресу наступної мікрокоманди, коли ця адреса не є більшою на 1 від попередньої. На рис.4.4. показані приклади форматів адресної частини мікрокоманди з умовами переходу для розглянутих способів адресації.

Рис. 4.4. Формати адресної частини мікрокоманди з умовами переходу

для різних способів адресації

Узагальнена структура керуючого автомату з програмованою логікою при комбінованому мікропрограмуванні і примусовою адресацією з двома адресними полями приведена на рис. 4.5. ЇЇ основними складовими є регістр мікрокоманди РГМК, призначений для зберігання мікрокоманди протягом такту, пам'ять мікропрограм ПМП, дешифратори операційних полів DC1, DC2, DC3, мультиплексор логічних умов МS, та мультиплесор адресних полів (показаний "жирною" лінією). В пристрої мікрокоманди послідовно, починаючи з початкової, читаються з ПМП в РГМК. Протягом такту за станом РГМК дешифраторами формуються відповідні керуючі сигнали, а за допомогою мультиплексорів в залежності від значень логічних умов визначається адреса наступної мікрокоманди.

Р

ис. 4.5. Узагальнена структура керуючого автомату

з програмованою логікою

При побудові пристроїв керування з програмованою логікою важливим етапом є розробка мікропрограми, яку іноді традиційно називають картою прошивки ПЗП.

До основних етапів синтезу керуючих автоматів з програмованою логікою слід віднести:

• вибір способу кодування керуючих сигналів, типу адресації та умов переходу;

• розподіл керуючих сигналів по полях операційної частини мікрокоманди (для комбінованого мікропрограмування) і кодування керуючих сигналів;

• кодування логічних умов;

• складання мікропрограми;

• побудова структурної та функціональної схеми автомата;

• аналіз результатів проектування і визначення основних параметрів пристрою.

В випадку комбінованого мікропрограмування при розподілі керуючих сигналів по полях операційної частини мікрокоманди враховують, що керуючі сигнали, які разом зустрічаються в операційних вершинах, повинні бути розміщені в різних полях. Для такого розміщення можна скористатися методом прямого включення [14, 16], який передбачає формалізацію процесу розподілу. Слід також враховувати, що для більш ефективного використання розрядної сітки бажано, щоб кількість керуючих сигналів в одному полі наближалась до величини 2^к-1, де к – розрядність цього поля (нульовою комбінацією кодується відсутність керуючих сигналів в полі).

П

ри складанні мікропрограми використовують закодовану ГСА, коди керуючих сигналів і логічних умов та умови переходу. Мікропрограма має структуру мікрокоманди. Приклад розробки мікропрограми приведений на рис. 4.6 при комбінованому мікропрограмуванні і примусовій адресації з двома адресними полями.

Рис. 4.6. Приклад розробки мікропрограми для керуючого

автомата з програмованою логікою

Для покращання параметрів керуючих автоматів з програмованою логікою використовують сегментацію ПЗП, формування адрес з одночасним аналізом декількох умов, паралельну вибірку мікрокоманд [14, 16].

Мікропрограмний принцип керування широко використовується в мікропроцесорних пристроях секційного типу. В склад таких мікропроцесорних наборів включаються спеціальні блоки мікропрограмного керування (К584ВУ1, К589ИК01, К1800ВУ1, К1804ВУ1, К1804ВУ2, К1804ВУ4), призначені для визначення адреси наступної мікрокоманди. Ці блоки дозволяють організовувати досить гнучку систему переходів в мікропрограмах.

Зручними для використання в схемах керуючих автоматів є програмовані логічні матриці (ПЛМ, PLA). Мікросхеми ПЛМ реалізують системи перемикальних функцій, представлених в ДНФ, кожна з яких складається з індивідуального набору відносно невеликої кількості кон'юнктивних термів. Основа ПЛМ – послідовне включення програмованої матриці елементів "І" та фіксованої матриці елементів "АБО". Принципи побудови керуючих автоматів з використанням ПЛМ розглянуті в [6, 18].

Порівнюючи керуючі автомати з "жорсткою" та програмованою логікою, можна зробити висновок, що для досить складних алгоритмів керування автомати з "жорсткою" логікою вимагають більших апаратних витрат, але є більш швидкодіючими. Нижча швидкодія автоматів з програмованою логікою пояснюється наявністю непродуктивних переходів в мікропрограмах. Але вони забезпечують більшу гнучкість внесення змін в закон функціонування автоматів при зміні алгоритму керування.

Контрольні запитання і задачі

1. Які дії виконуються протягом циклу машини?

2. Назвіть основні функції ПК.

3. Що таке синхронний, асинхронний та змішаний принципи керування?

4. Які форми представлення алгоритмів Ви знаєте?

5. Чим відрізняються автомати Мура від автоматів Мілі?

6. В чому полягає канонічний метод структурного синтезу автоматів?

7. Сформулюйте правила розмітки ГСА станами автомату Мілі та Мура.

8. Що вказують в суміщеній таблиці переходів і виходів?

9. В чому полягають особливості автоматів, побудованих за принципом розподілення сигналів?

10. В чому полягає основний принцип побудови керуючих автоматів з програмованою логікою?

11. Які способи кодування керуючих сигналів Вам відомі?

12. Назвіть основні етапи синтезу керуючих автоматів з програмованою логікою.

13. Дайте порівняльну характеристику автоматів з ЖЛ та ПЛ.

58