Разработка операционного автомата

ФОРМАТ ВХОДНЫХ, ВЫХОДНЫХ И ВНУТРЕННИХ ПЕРЕМЕННЫХ, С КОТОРЫМИ ОПЕРИРУЕТ АЛУ

Исходные данные (операнды) поступают в формате 16-разрядных двоичных чисел с фиксированной запятой, представленных в прямом коде , , причем нулевой разряд является знаковым и запятая фиксирована после знакового разряда. Соответственно результат операции должен быть представлен в той же форме: .

При выполнении логической операции положение запятой и знак игнорируются, операции выполняются над 16-разряднвми двоичными векторами. Результат операции эквивалентности хранится в переменной E.

В операциях участвуют следующие переменные:

· – первый операнд;

· – второй операнд;

· – результат операции деления;

· – переменная для временного хранения результата деления;

· – результат логической операции;

· –переменная для хранения знака частного;

· - тип выполняемой операции (0- алгебраическая; 1- логическая);

· – знаковые разряды

Кроме того, устройство должно формировать признаки результата – двоичные переменные (флаги):

· – признак переполнения;

· – признак четности числа единиц в результате.

 

ГРАФ - СХЕМЫ АЛГОРИТМОВ ВЫПОЛНЯЕМЫХ ОПЕРАЦИЙ

Условные обозначения:

L1 – сдвиг влево на 1 разряд;

P=1 – признак четности числа единиц в результате выполняется;

P=0 – признак четности числа единиц в результате не выполняется;

OV=1 – признак арифметического переполнения выполняется;

OV=0 – признак арифметического переполнения не выполняется;

в условных циклах

1 – переход по ссылке «да»;

0 – переход по ссылке «нет».

 

начало

a0=b0

S:=1

a0:=0

b0:=0

C:=A-B

с0

OV:=0

C:=C+B

C:=L1(C)

C:=C-B

D:=L1(D)

OV:=1

S:=0

n:=16

c0:=S

n:=n-1

n=0

c0

d15=0

d15=1

n:=n-1

n=0

конец

C:=D

 

 

Рисунок 2.1. Граф-схема алгоритма деления с восстановлением остатка

 

начало

n:=16

B=L1(B)

a0=b0

A=L1(A)

n:=n-1

E:=0

E:=1

n=0

Конец

Рисунок 2.2. Граф-схема алгоритма эквивалентности

 

2.2.3

начало

ОБЪЕДИНЕННАЯ ГРАФ - СХЕМА АЛГОРИТМА

a0=b0

F

n:=16

 

 

S:=0

S:=1

a0:=0

b0:=0

C:=A-B

с0

E:=0

a0=b0

A=L1(A)

n=0

B=L1(B)

n:=n-1

 

 

E:=1

OV:=1

OV:=0

n:=n-1

C:=C+B

C:=L1(C)

C:=C-B

D:=L1(D)

n:=16

 

 

 

c0

d15:=0

d15:=1

n=0

c0=S

n:=16

P=0

c0

P

P:=0

P:=1

n=0

C:=D

 

n=n-1

C:=L1(С)

n=0

конец

 

 

 

Рисунок 2.3. Объединенная ГСА

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ОПЕРАЦИОННОГО АВТОМАТА

Учитывая действия, которые следует выполнить для реализации алгоритма, включим в состав операционного автомата следующие элементы:

· 4 шестнадцатиразрядных регистра PrA, PrB, PrC, PrD с возможностью сдвига содержимого влево;

· Триггеры Tr OV и Tr P для хранения признаков результата;

· 4 схемы сравнения на «равно»;

· Триггер S для временного хранения знака частного;

· Триггер E для хранения результата логической операции;

· Четырехразрядный счетчик Сч _ n.

 

 

Рг А

Рг В

Сум/Выч

Рг С

0

15

Рг D

0

15

C

OV

S

В

Сч_n

R S Tг OV

R S Tг S

R S Tг P

A

R S Tг E

E

Рисунок 2.4. Операционный автомат АЛУ

 

СПИСОКМИКРООПЕРАЦИЙ И ЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ, РЕАЛИЗУЕМЫХ В ОПЕРАЦИОННОМ АВТОМАТЕ

Таблица 2.1. Список микроопераций ОА

Микрооперация	Действие
	C:=C+B
	C:=C-B
	C:=L1(C)
	D:=L1(D)
	A:=L1(A)
	B:=L1(B)
	C:=A-B
	C:=D

 

Таблица 2.2. Список логических условий, формируемых в ОА:

Логическое условие	Действие

 

 

2.2.6

начало

МИКРОПРОГРАММА ВЫПОЛНЯЕМЫХ В АЛУ ОПЕРАЦИЙ

конец

 

 

Рисунок 2.5. Микропрограмма операций деления и эквивалентности в терминах микроопераций и логических условий

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА АЛУ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОРМАТА МИКРОКОМАНД

При проектировании данного УА будем использовать смешанный способ кодирования микроопераций.

Разобьем все множество микроопераций на три непересекающихся подмножества .

Множество логических элементов состоит из пяти элементов:

.

Будем использовать единый формат микрокоманды (таблица 2.3).

А1 – адрес перехода при Х=0.

А2 – адрес перехода при Х=1.

Таблица 2.3. Формат микрокоманды

Y1	Y2	Y3	X	A1	A2
4 бита	4 бита	4 бита	3 бита	5 бит	5 бит

 

КОДИРОВАНИЕ МИКРООПЕРАЦИЙ И ЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Таблица 2.4. Кодирование микроопераций и логических условий

Код				Код
	Ø	Ø	Ø		Константа 0
					Константа 1

 

 

2.3.3СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА

MS

Y2

X

A1

A2

Пуск

ПЗУ МК

RD

D

CLK

Рг Сч А MK

ОА

Y1

Y3

DC

3 ikWwjhO2vsw9ERLmyEedvBWgnOQ4VHM9RpLDE4LJmZxUoR50DnQvs7Ojvt+n9+vFejEdTfP5ejRN 63r0uKmmo/kGKNeTuqrq7Eegnk2LTjDGVWD/6u5s+nfuubyzsy+v/r7KlNyiRz2B7Ot/JB1NEO79 7KCdZqetDd0FP4ChY/Dl8YUX8+s6Rr19IlY/AQAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAjuh5Bd0AAAAJ AQAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbEyPwU7DMAyG70i8Q2QkbixdxUZX6k4ICQmhXSiwc9qYttA4 pcm67O0Jp3G0/en39xfbYAYx0+R6ywjLRQKCuLG65xbh/e3pJgPhvGKtBsuEcCIH2/LyolC5tkd+ pbnyrYgh7HKF0Hk/5lK6piOj3MKOxPH2aSejfBynVupJHWO4GWSaJGtpVM/xQ6dGeuyo+a4OBmGm +uN558PGfQXe88+uOtmXCvH6Kjzcg/AU/BmGP/2oDmV0qu2BtRMDwuo2W0UUIc2WICIQF2sQNUJ2 l4IsC/m/QfkLAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAA AAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAkA8tkjwCAABqBAAADgAAAAAA AAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAjuh5Bd0AAAAJAQAADwAA AAAAAAAAAAAAAACWBAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAKAFAAAAAA== " strokeweight=".25pt">

DC

L YhGs44RtznNPhIQ58lEnbwUoJzkO1VyPkeTwhGAykpMq1IPOge55Njrq+116t1lulvkkny02kzyt 68nDtsoniy1Qrud1VdXZj0A9y4tOMMZVYP/q7iz/O/ec39noy4u/LzIl1+hRTyD7+h9JRxOEex8d tNfstLOhu+AHMHQMPj++8GJ+Xceot0/E+icAAAD//wMAUEsDBBQABgAIAAAAIQDB/aqf3AAAAAgB AAAPAAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sTI9BS8NAFITvgv9heYK3dtOCrYl5KSIIIr2YqudN9plEs29j dpum/97nSY/DDDPf5LvZ9WqiMXSeEVbLBBRx7W3HDcLr4XFxCypEw9b0ngnhTAF2xeVFbjLrT/xC UxkbJSUcMoPQxjhkWoe6JWfC0g/E4n340Zkocmy0Hc1Jyl2v10my0c50LAutGeihpfqrPDqEiaq3 p32c0/A58zt/78uzfy4Rr6/m+ztQkeb4F4ZffEGHQpgqf2QbVI+wXqVbiSIsNqDEFy1XKoSbbQq6 yPX/A8UPAAAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAA AAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADDfszE7AgAAagQAAA4AAAAAAAAA AAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMH9qp/cAAAACAEAAA8AAAAA AAAAAAAAAAAAlQQAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAACeBQAAAAA= " strokeweight=".25pt">

DC

A

 

 

Рисунок 2.6. Структурная схема управляющего автомата