10 Програмна реалізація вузлів телекомунікаційного обладнання мовою асемблер-86

10.1 Способи реалізації алгоритмів

Вхідний контроль:

1. Що таке алгоритм?

2. Які засоби задання алгоритмів Ви знаєте?

Алгоритм будь-якого процесу можна реалізувати трьома основними способами – апаратним, матричним та програмним.

Апаратний спосіб реалізації алгоритмів роботи цифрових пристроїв, на яких будуються вузли телекомунікації, був до недавнього часу домінуючим. Основними його рисами є детермінізм реалізації: навіть незначні зміни в алгоритмі призводять до необхідності перероблення хоча б частини схеми, а також схемотехнічна надмірність: послідовні процеси, які реалізують алгоритм, можуть виконуватись паралельно. Апаратний спосіб забезпечує найвищу швидкість роботи цифрових пристроїв.

Матричний спосіб по суті є також детермінованим, він реалізується за матричною технологією на кристалі мікросхеми. Логічні функції програмованої логічної матриці (ПЛМ, PAL – Programming Array Logic) описуються у вигляді функцій алгебри логіки – булевих рівнянь. Ці рівняння транслюються у карту плавких перемичок спеціалізованим компілятором на комп’ютері, результуюча карта виводиться у вигляді стандартизованого файла. Цей файл завантажується у програматор, і плавкі перемички перепалюються. До переваг ПЛМ відносять програмованість, ПЛМ відносно дешеві порівняно з апаратно реалізованими вузлами. До недоліків ПЛМ слід віднести відсутність у них пристроїв пам’яті та низьку швидкодію. ПЛМ використовуються для реалізації інтерфейсів, контролерів магістралей у мікропроцесорних системах, декодерів адрес тощо.

Програмний спосіб базується на поетапно-послідовній реалізації алгоритмів зі зберіганням проміжних результатів при програмному керуванні усіма виконуваними діями. Такий спосіб є найбільш універсальним і об’єднує можливості оптимального використання апаратних та програмних засобів. Програмний спосіб реалізації вузлів будь-якої апаратури базується на використанні програмованих ВІС-мікропроцесорів та мікроконтролерів і поєднує їх великі можливості за обробки інформації, досягану високу швидкодію, низьку вартість. Цей спосіб є найбільш використовуваним у сучасних реалізаціях вузлів телекомунікацій на апаратно-програмних комплексах.

Програмні засоби можуть замінити апаратні, якщо ця заміна задовольняє вимогам до швидкодії обчислювальної або мікропроцесорної системи і ця заміна економічно доцільна, а також якщо програмна модель реалізує повністю функції апаратури, а саме сприймання, зберігання, оброблення та видавання даних.

У загальному випадку програмна модель апаратних засобів вміщує програму роботи та значення вхідних змінних (сигналів), які програма переробляє у набори вихідних сигналів.

Контрольні питання:

1. Чи можна реалізувати матричний спосіб задання алгоритмів на ПЛІС?

2. В якому вигляді повинен бути заданий алгоритм для реалізації на ПЛІС?

3. Чи є можливість реалізувати невироджені цифрові автомати на ПЛІС?

4. Які способи підвищення швидкодії реалізації алгоритмів, заданих програмно, Ви знаєте?

Контрольні питання підвищеної складності:

1. Як можна апаратним способом реалізувати розгалуження?

2. Як за допомогою ПЛМ реалізувати цикли?