4 Проектирование процессорного модуля
4.1 Схема объединения операционного и управляющего автомата
Рисунок 4.1 – Результат синтеза арифметически – логического устройства, состоящего из операционной и управляющей части
4.2 Результаты моделирования
При моделировании микропроцессорного устройства использовались следующие методы верификации управляющего и операционного автоматов: при подаче входных синхроимпульсов на операционный и управляющий автоматы началась выработка осведомительных сигналов и сигналов переходов из операционной части. При наблюдении работы алгоритма функционирования устройства, данное микропроцессорное устройство показывает адекватный результат из ручным моделированием последовательности действий связанных со входным набором. ГСА для алгоритма быстрого умножения выполняется за 4 такта. Средняя продолжительность одного такта составляет 60 ns. Данные наблюдения на Waweform показывают, что операционный автомат четко генерирует сигналы ветвлений, а операционный автомат четко выделяет осведомительные сигналы и правильно переходит из одного состояния в другое, в соответствии с прямой структурной таблицей переходов автомата Мили. Waweform результатов верификации алгоритма быстрого умножения приведен на Рис. 4.3.
Рисунок 4.2 – Результаты верификации алгоритма быстрого умножения
При реализации алгоритма деления знаковых целых чисел использовался тот же принцип формирования подачи управляющих сигналов. Результаты верификации алгоритма деления целых знаковых чисел показан на Рис. 4.3.
Рис. 4.3 – Результат деления знаковых чисел без восстановления остатка
ВЫВОДЫ
Данный курсовой проект разработан для изучения современных средств проектирования цифровых вычислительных машин. В этом проекте был разработан двухуровневый процессорный модуль, который был спроектирован на основе управляющего автомата Мили и операционного автомата класса I. С помощью данного устройства можно выполнять такие микрооперации, как сложение, умножение и деление двоичных знаковых и беззнаковых чисел. Автомат Мили является автоматом с жесткой логикой. Для таких автоматов затраты оборудование меньше (при сложных микрокомандах), чем в автоматах с принудительной адресацией. Чем сложнее микропрограмма, тем меньше аппаратные затраты.
Управляющие автоматы и автоматы с жесткой логикой отличаются степенью гибкости. Автоматы с жесткой логикой используются в современных микропроцессорных устройствах, где набор выполняемых команд строго задан. Также очень значительное применение автоматы с жесткой логикой используется в разработке арифметически - логических устройств. Для автоматов с жесткой логикой, при возникновении ошибки в микропрограмме, необходимо перестраивать структуру автомата. Программируемая логика позволяет решить задачу перестройки структуры относительно просто – путем прошивки в ПЗУ дополнительных микрокоманд, изменяемых при внесении изменений в микропрограмму. Таким образом, можно считать, что гибкостью обладают только автоматы с программируемой логикой.
Список использованной литературы
Самофалов, Корнейчук, Тарасенко Цифровые ЭВМ: теория и проектирование.
Самофалов, Корнейчук, Тарасенко Цифровые ЭВМ: практика.
Угрюмов Цифровая схемотехника
Майоров, Новиков Структура ЭВМ.
Бибило П.Н. Синтез логических схем с использованием языка VHDL.