Дослідження та проектування арифметичних пристроїв із розподіленою логікою

Список скорочень

АЛП	–	Арифметико-логічний пристрій
АЛБ	–	Арифметико-логічний блок
УП	–	Управляючий пристрій
ОП	–	Операційний пристрій
БУ	–	Блок управління
МО	–	Мікрооперація
МА	–	Мікроалгоритм
НОЗП	–	Надоперативний запам’ятовуючий пристрій
УГП	–	Умовне графічне позначення
ЕОМ	–	Електронно-обчислювальні машини
ОС	–	Операційна схема
БМУ		Блок мікропрограмного управління
ПМК		Пам’ять мікрокоманд
МП		Мікропрограма
МК		Мікрокоманда
ОП		Основна пам’ять
ПЗП		Постійний запам’ятовуючий пристрій
УС		Управляючий сигнал
ВМ		Вертикальне мікропрограмування
ГМ		Горизонтальне мікропрограмування

Лабораторна робота 1

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ПРОЕКТУВАННЯ АРИФМЕТИЧНИХ ПРИСТРОЇВ ІЗ РОЗПОДІЛЕНОЮ ЛОГІКОЮ

Ціль роботи:

Вивчити основні методи множення чисел у прямих кодах і способи їх апаратної реалізації, одержати навички в проектуванні й налагодженні схем управління операційними пристроями з розподіленою логікою.

Теоретичні відомості

Арифметико-логичні пристрої

Арифметико-логічні пристрої (АЛП) призначені для виконання арифметичних та логічних операцій над машинними словами (числами, командами та машинними кодами інших об'єктів).

За структурою АЛП розрізняють:

– АЛП з розподіленою логікою (інакше називають АЛП із закріпленими мікроопераціями). Апаратура для реалізації мікрооперацій розподілена між регістрами та закріплена за ними, тобто кожен регістр використовує власну логіку для виконання мікрооперацій (МО);

– АЛП із зосередженою логікою (інакше називають АЛП із загальними МО). У таких пристроях всі логічні ланцюги об'єднані в арифметико-логічному блоці (АЛБ), Всі регістри реалізовані у вигляді надоперативного запам’ятовуючого пристрою (НОЗП).

Синтез арифметико-логічного пристрою з розподіленою логікою

АЛП з розподіленою логікою застосовуються в спеціалізованих та проблемно-орієнтованих ЕОМ. Відрізняються від АЛП інших типів високою швидкодією, але мають досить обмежені функціональні можливості. Структура таких АЛП залежить від операцій, що вони виконують, причому для кожної системи операцій необхідно будувати окремий АЛП.

АЛП з розподіленою логікою складаються з двох функціональних частин (рис. 1.2):

- управляючий пристрій (УП), що забезпечує формування всіх управляючих сигналів;

- операційний пристрій (ОП), забезпечує перетворення інформації та виконує мікрооперації над машинними словами.

Рис. А1.2 – Загальна структура АЛП

Побудова таких АЛУ відбувається за наступними етапами:

1. Для кожної операції будується операційна схема та функціональний мікроалгоритм (Ф-микроалгоритм). Рекомендується обирати такі мікроалгоритми (МА) виконання операцій, що краще сполучаються, тобто вимагають однакового напрямку зсувів в регістрах, однакову розрядність регістрів, одні й ті самі джерела операндів суматорів і таке інше;

2. Обирається розрядність регістрів, лічильників. Виконується логічне моделювання роботи ОП, наприклад, із застосуванням діаграми стану регістрів при виконанні МА з критичними значеннями операндів.

3. Розробляється функціональна та принципова схеми ОП із зазначенням керуючих сигналів для кожного вузла пристрою.

4. Складається закодований структурний мікроалгоритм (С-микроалгоритм) виконання заданих операцій;

5. Виконується синтез управляючого пристрою;

6. Складається функціональна та принципова схеми АЛП.

Приклад 1.1. Побудувати схему АЛП для реалізації операції множення чисел за першим способом.

Синтезувати схему, що дозволяє обчислити добуток двох правильних дробів та . Вважати, що розрядність дробів n = 16.

Виконання завдання

Операційна схема, що реалізує перший спосіб множення, подана на рис. 1.3, де RG 1 – регістр накопичення суми часткових добутків, RG 2 – регістр множника, RG3 – регістр множеного, RG 4 (СТ) – лічильник циклів, ТС - тригер переносу, SM - комбінаційний суматор. Регістри RG 1 та R G2 реалізують мікрооперації зсуву, лічильник RG 4 дозволяє формувати ознаку нуля – що визначає закінчення обчислення добутку. За нульовим вмістом регістру RG 4 результат обчислення формується в регістрах RG 1 та R G2.

Рис. 1.3. Операційна схема множення.

Зауваження. Операційні схеми (ОС) застосовують для відображення апаратури, що застосовується для виконання послідовності заданих мікрооперацій. ОС містить всі функціональні частини операційного пристрою із зазначенням зв’язків між ними. За ОС виконання операції будують структурну схему операційного пристрою.

Для розробленої операційної схеми побудуємо функціональний мікроалгоритм. Припустимо, що операційний пристрій входить до складу АЛП із централізованим управлінням, отже робота цього блоку розпочинається із надходження сигналу “Пуск” від центрального блоку управління. Ф-микроалгоритм зображений на рис. 1.4, де ТС – стан тригера переносу, z – значення ознаки нуля в лічильнику циклів RG 4.

Рис.1.4. Ф-микроалгоритм множення чисел

Зауваження. Мікроалгоритми можна розглядати на функціональному та структурному рівнях. На функціональному рівні розглядають узагальнені МО, які не суперечать операційній схемі пристрою. При цьому можна не враховувати кількість тактів, необхідних для виконання МО. На структурному рівні операційна вершина відповідає одному такту перетворення інформації. С-мікроалгоритми повністю відповідають схемі пристрою з урахуванням елементної бази та тривалості управляючих сигналів. Для побудови С-мікроалгоритму необхідно отримати перелік МО в АЛП, що розробляється.

Логічне моделювання потактової работы операційного пристрою приведене в табл. 1.1

Значення операндів:

;

;

.

Розрядність дробів .

Таблиця 1.1. Логічне моделювання роботи ОП
№ такту	RG 1	RG 2	TC	RG 3	RG 4	z	МО
ПС							Початковий стан
							RG 1→, RG 2→, RG 4 – 1; z = 0
	+0111						RG 1+ RG 3
							RG 1→, RG 2→, RG 4 – 1; z = 0
							RG 1→, RG 2→, RG 4 – 1; z = 0
	+0111						RG 1+ RG 3
							RG 1→, RG 2→, RG 4 – 1; z = 0
							RG 1→, RG 2→, RG 4 – 1; z = 1

На підставі операційної схеми множення та Ф-мікроалгоритму складемо перелік управляючих сигналів для всіх функціональних частин ОП та побудуємо функціональну схему.

Перелік управляючих сигналів наведений в табл. 1.2, функціональна схема операційного пристрою зображена на рис. 1.5.

Таблиця 1.2. Таблиця управляючих сигналів
Елемент	Мікрооперація	Управляючий сигнал
RG 1	Зкидання	R
Запис	W
Зсув вправо	RS
Заповнення старшого розряду при зсуві вправо	DR
RG 2	Запис	W
Зсув вправо	RS
Старший розряд при зсуві вправо	DR
RG 3	Запис	W
RG 4	Запис	W
Декремент лічильника	dec
TC	Зкидання	R
Запис молодшого розряду множника у тригер переносу	C

Рис.1.5. Функціональна схема операційного пристрою

За побудованою функціональною схемою будуємо функціонально-структурний мікроалгоритм (ФС-мікроалгоритм), що зображений на рис 1.6. Індекс указує до якої з функціональних частин пристрою множення належить управляючий сигнал.

Кодування сигналів управління та логічних умов наведене в табл. 1.3.

Рис.1.6. Функціонально-структурний мікроалгоритм

Для забезпечення перепаду сигналів управління SR₁, SR₂, dec, С_ТС (вершину з цими сигналами охоплює петля рис. 1.6)необхідно ввести порожню додаткову вершину рис. 1.6.

Закодований ФС-мікроапгоритм зображений на рис. 1.7, де управляючі сигнали та сигнали логічних умов відповідають рис. 1.6 та табл. 1.2 – табл.1.4.

Рис.1.7. Закодований функціонально-структурний мікро алгоритм

Это ваш алгоритм для РГР, только без от меток состояний.!!!!!!!!!!!!!!

 

Таблиця1.3. Кодування сигналів управління
Управляючі сигнали	Код
R 1	y 1
W 2
W 3
W 4
RТС
W1	y 2
SR 1	y 3
SR 2
СТС
dec

 

 

Таблиця1.4. Кодування логічних умов
Логічні умови	Код
Пуск	ST
Аналіз молодшого розряду множника	TC
Нульовий вміст лічильника	z

Отриманий закодований ФС-микроапгоритм є вихідним для здійснення синтезу управляючого пристрою.

Для управління роботою операційного пристрою застосуємо пристрій управління з жорсткою логікою, який реалізуємо у вигляді цифрового автомата Мура.

Розмітка Фс-микроалгоритма для автомата мура наведена на рис. 1.6. Стани автомата позначені символами a_i. Часова діаграма роботи управляючого пристрою зображена на рис. 1.7. Часова діаграма відповідає потактовій роботі операційного пристрою для прикладу, виконаного в табл. 1.1.

Рис. 1.7. Часова диаграма работы пристрою управління

На рис. 1.8 зображена узагальнена структурна схема АЛП множення. Управляючі сигнали з виходів пристрою управління підключаються до входів відповідних функціональних частин операційного пристрою.

Схема електрична функціональна АЛП для множення додатних чисел наведена у додатку А. Опис функціональної схеми наведений у додатку Б.

 

Рис. 1.8. Узагальнена структурна схема АЛП

Группы ИП 12,11…. Не выполняют эту работу…только теогия для………… РГР………….

Порядок виконання роботи

1. В моделюючій програмі ПРОГМОЛС 2.0 побудувати схему операційного пристрою для множення чисел та доповнити її схемою управляючого автомата. На першому етапі виходи автомата до входів операційного пристрою не підключати. Налагодити окремо схему операційного пристрою та схему управляючого автомата в синхронному режимі.

2. Підключити до управляючих входів операційного пристрою виходи автомата. Зробити комплексне налагодження схеми в синхронному режимі й переконатися в правильності одержання результату.

3. Перейти до асинхронного моделювання. Дослідити зазначені викладачем часові параметри схеми.

Зміст звіту

Звіт з лабораторної роботи повинен включати короткі теоретичні відомості, необхідні для виконання лабораторної роботи; структурні та функціональні схеми; таблиці та діаграми, отримані при виконанні теоретичного завдання, а також у процесі моделювання схем; висновки за роботою.

Контрольні питання

1. Охарактеризуйте чотири основних методи множення чисел.

2. Як розрахувати розрядність вузлів операційного пристрою?

3. Визначить поняття: операція, мікроалгоритм, мікрооперація.

4. Що таке мікроалгоритм операції?

5. Визначте основне призначення арифметико-логічного пристрою в ЕОМ.

6. Наведіть типи арифметико-логічних пристроїв, та їх основні відмінності.

7. Охарактеризуйте основні етапи проектування арифметико-логічного пристрою з розподіленою логікою.

8. Що відображує операційна схему виконання операції?

9. Що відображує функціональна схема пристрою?

10. В чому відмінність функціонального та структурного мікроалгоритмов?

11. Напишіть вирази, що визначають закони функціонування автоматів Милі та Мура.

12. У чому відмінність автоматів Милі та Мура?

13. Намалюйте узагальнену структурну схему управляючого автомата.

14. Охарактеризуйте основні етапи проектування управляючого автомата.

15. Як перейти від змістовного мікроалгоритму до закодованого мікроалгоритму?

16. Як побудувати граф автомата?

17. Як здійснюється оцінка станів автомата?

18. Як визначити необхідну тривалість керуючих сигналів?

19. Від чого залежить кількість тригерів, необхідних для побудови пам’яті автомата?

20. Як скласти структурну таблицю автомата?

21. Складіть таблицю переходів для JK -, RS -, Т - і D -тригерів. Наведіть їх умовне графічне позначення.

22. Чи можливий перехід автомата в стан, що непередбачений графом, при використанні тригерів із внутрішньою затримкою (тригерів, керованих рівнем сигналів)?

23. Коли можливе виникнення помилкових управляючих сигналів (що непередбачені графом автомата) і чим визначається їх тривалість?

24. Наведіть способи усунення короткочасних помилкових управляючих сигналів.

25. У чому суть «протигоночного» кодування станів автомата?

26. Як забезпечити перепад управляючого сигналу у випадку, коли операторну вершину з цим сигналом охоплює «петля».

27. Як визначити час переходу автомата з одного стану в інший?

 

Лабораторна робота 2

Теоретичні відомості

Блоки управління

Блоки управління (БУ) є складовою частиною пристрою управління, що входить у склад процесору та забезпечує виконання програм у ЕОМ.

Основне призначення БУ – формування всіх управляючих сигналів, які забезпечують виконання кожної команди в ЕОМ.

Можна виконати наступну класифікацію БУ за різними ознаками.

БУ розділяють на:

- БУ із жорсткою логікою, призначені для реалізації певного набору мікроалгоритмів, такі БУ реалізують у вигляді управляючих автоматів.

- БУ із гнучкою логікою, що також називають БУ з мікропрограмним управлінням, такі БУ дозволяють забезпечити модифікацію та запис нових мікропрограм, та змінювати логіку керування в залежності від записаної у пам’яті мікропрограми.

За способами управління розділяють централізовані та децентралізовані БУ:

- централізовані – мікропрограми формуються в одному пристрої для всіх пристроїв у системі. Такі БУ забезпечують виконання всіх МО послідовно у часі, що приводить до зменшення швидкодії системи.

- децентралізовані – кожен пристрій у системі має свій БУ, роботу яких синхронізує централізований ПУ. Такий спосіб забезпечує виконання мікрооперацій водночас в різних складових частинах системи, що приводить до збільшення швидкодії, але й збільшує апаратурні витрати. У сучасних ЕОМ більш поширені децентралізовані БУ.

Розділяють синхронні та асинхронніБУ.

- синхронні – для виконання кожної МО виділяється однакові проміжки часу, що дорівнюють максимальній тривалості МО;

- асинхронні – для виконання кожної МО виділяється необхідний для виконання цієї МО проміжок часу, у цьому випадку не передбачений проміжок часу.

Слід зазначити, що з точки зору швидкодії асинхронні БУ є більш швидкодіючими, але потребують збільшення апаратної складності.

На практиці застосовуються комбіновані БУ – МО поєднуються в групи за часом виконання. В одну групу уключають МО, що найбільш близькі за часом виконання і для всіх МО в цій групі виділяють час що дорівнює максимальній тривалості МО у групі.

Приклад 2.1. Для заданого МА тривалість t_i кожної МО y_i задана графічно (рис.2.1), де τ – такт машинного часу. На рис.2.2 наведені часові діаграми виконання заданого МА для різних способів управління.

Рис.2.1. Задана тривалість мікрооперацій

Рис.2.2. Виконання МО для різних способів управління: СК – синхронного; АУ – асинхронного; КУ – комбінованого.

Виконання завдання

Для формування зони β 2 застосуємо комбіноване мікропрограмування. Розподілимо управляючі сигнали на групи так, щоб сигнали які формуються водночас розміщувались у різних групах, отримаємо:

I	II	III
y 1	y 2	y 3
y 5
y 4
y 6
y 7

Розрахуємо довжину зони β 2.

Для кодування сигналів першої групи використаємо дешифратор, за виразом (2.2) розрахуємо довжину коду дешифратора:

.

Враховуючи, що для кодування сигналів груп II та III необхідно ще два розряди зони β 2, отримаємо:

.

Кодування входів дешифратора наведене в табл. 2.1. Карта програмування зони β 2 – в табл. 2.2.

Таблиця 2.1. Таблиця кодуванняь УС α3 α2 α1 УС       немає сигналів       y 1       y 5       y 4       y 6       y 7

Таблиця 2.2. Карта програмування № такту УС β 2 α3 α2 α1 y 2 y 3   y 1             y 2             y 1, y 2, y 3             y 4             y 5             y 2, y 3, y 4             y 6             y 7

 

Структурна схема зони β 2 зображена на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Структурна схема зони β 2

Структура зони визначення тривалості управляючих сигналів β3

Зона β 3 відповідає за тривалість виконання мікрооперацій. При асинхронному та комбінованому способі керування мікрооперація виконується за один або декілька тактів, тобто необхідно забезпечити необхідну затримку управляючого сигналу при виконанні МО.

Найбільш розповсюдженим способом є використання лічильника тактів, у який заноситися константа, що визначає час затримки УС.

У кожному такті виконується декремент лічильника, за нульовим вмістом якого дозволяється зміна інформації в РАМК і відбувається формування наступних УС.

З точки зору апаратної реалізації – частина РМК виконується у вигляді лічильника тактів СТ (рис.2.9).

 

β 1	β 2	β 3	β 4
RG	RG	CT	RG

Рис. 2.9. Апаратна реалізація регістру мікрокоманди

Зону β 3 реалізують у вигляді лічильника, код у лічильнику забезпечує затримку УС на необхідну кількість тактів. Довжина зони β 3 визначається за формулою

, (2.3)

де k – максимальна затримка керуючих сигналів у тактах, один додатковий розряд (+1) застосовується для урахування знакового розряду.

Структурна схема БМУ з урахуванням зони затримки управляючих сигналів зображена на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Структурна схема БМУ з урахуванням зони затримки УС

Принцип функціонування. Кількість тактів, на які необхідно затримати МО записують у двійковому додатковому коді в лічильник СТ, це означає, що в ЗР буде записана одиниця, якщо затримка не дорівнює нулю. У кожному такті до вмісту лічильника СТ додається одиниця, поки вміст лічильника не дорівнюватиме нулю. При нульовому коді відбувається завантаження адреси наступної МК у РАМК. До схеми додаються два логічні елементи І (ЛЕ1 та ЛЕ2). При наявності 1 у ЗР лічильника ЛЕ2 блокується сигнал CLK, що має поступити на вхід W СФАМК, але поступає на вхід W лічильника, при чому відбувається його інкремент. За нульовим вмістом лічильника, тобто коли ЗР дорівнює 0 навпаки заблокований ЛЕ1 і сигнал CLK поступає на вхід W СФАМК – дозволяється формування наступної адреси МК.

Приклад 2.3. Для БМУ з асинхронним принципом формування керуючих сигналів розробити структуру й карту програмування зони β 3.

Вихідні дані

– максимальна тривалість МО – 25 тактів,

– карту програмування побудувати для МО тривалістю 5 тактів.

Виконання завдання

Визначимо довжину зони β 3 за виразом (2.3):

n_{β 3}­ = ]log₂25[+1=5+1=6.

Якщо тривалість чергової МО , час затримки, що необхідно урахувати у зоні β 3 дорівнюватиме:

.

Подамо знайдений час затримки у двійковому доповнювальному коді у 6-ти розрядній зоні β 3 з урахуванням знакового розряду:

– 4₁₀ = 1.00100₂;

1.00100_[ПК] = 1.11100_[ДК].

Тоді формат зони β 3 має вигляд:

β 3

1 1 1 0 0

Карта програмування зони β 3 наведена у табл. 2.3.

 

 

Таблиця 2.3. Карта програмування
№ такту	СТ	Примітки
ЗР
ПС			ЗР =1 (ЛЕ2 заблокований)
		+1
ЗР =1 (ЛЕ2 заблокований)
		+1
ЗР =1 (ЛЕ2 заблокований)
		+1
ЗР =1 (ЛЕ2 заблокований)
		+1	ЗР =0 (ЛЕ1 заблокований, формування наступної адреси)

 

Призначення зони службових розрядів β4

У серійно виготовлених пристроях зона β 4 може складатися із сотні розрядів. Найчастіше цю зону використають для контролю апаратури, наприклад контролю слова мікрокоманди на парність або непарність.

Схема контролю має вигляд зображений на рис. 2.11. Для контролю використають операцію згортки. У цьому випадку зона β 4 має довжину 1 розряд, вміст цього розряду доповнює кількість 1 у слові мікрокоманді до парної (або непарної, при контролі слова МК на непарність).

При контролі на парність сигнал «помилка»=1 визначить, що слово МК вміщує непарну кількість 1, тобто наявна помилка.

Рис. 2.11. Схема контролю слова МК на парність

Приклад 2.4. Сформувати зону β 4 для контролю заданих слів МК на парність:

β 1	β 2	β 3	β 4

Способи формування адреси МК. Структура зони β1

Адресація мікрокоманд у БМУ забезпечується зоною β 1. Для забезпечення переходу на наступну МК у зоні β 1 поточної МК формується адреса переходу, або інформація для обчислення адреси переходу. Для виконання розгалуження мікроалгоритмів застосовуються наступні основні конструкції мікроалгоритмів (МА):

- безумовний перехід (БП)

- умовний перехід (УП)

- цикли (Ц)

- робота з мікроподпрограмами (МПП).

Для реалізації безумовного переходу, зона β 1 мікрокоманди, що розміщується в БМУ за адресою A_i, містить частину або всю адресу переходу A_j. Тобто адреса переходу визначається як [ A_i ] → [ A_j ]. За цим способом формуються адреси на лінійних ділянках МА (рис. 2.12, а).

При умовному переході у зоні β 1 мікрокоманди A_i вказується інформація щодо адреси A_j або адреси A_k, куди здійснюється перехід в залежності від умови Х_i, де Х_i – будь-яка умова, що формується поза БМУ (рис. 2.12, б).

а	б

Рис. 2.12. Типові конструкції МА: а – Безумовний перехід; б – Умовний перехід

Циклічні мікроалгоритми можуть бути організовані двома способами:

- за умовою Х_i, що формується поза БМУ;

- за кількістю повторень N, що формується за лічильником циклів (СТ) усередині БМУ.

Цикли у свою чергу поділяються на:

- цикли з перевіркою на вході (рис. 2.13, а);

- цикли з перевіркою на виході (рис. 2.13, б).

В залежності від умови, що перевіряється на вході/виході циклу, або стану лічильника СТ, відбувається вихід з циклу –зона β 1 містить адресу A_j ([ A_i ] → [ A_j ]), або перехід на початок циклу –зона β 1 містить адресу A_k ([ A_i ] → [ A_k ]) (рис. 2.13, а, б).

За способом формування зони β 1 розрізняють наступні способи адресації мікрокоманд:

- примусова адресація МК

- відносна адресація МК

- природна адресація МК (інкрементна).

Для кожного способу адресації мікрокоманд використається відповідний формат зони β 1.

 

а	б
Рис. 2.12. Циклічні МА: а – цикл із перевіркою на виході; б – цикл із перевіркою на вході.

 

Структура БМУ із примусовою адресацією

При примусовій адресації зона β 1 має наступний формат:

де	М	–	поле управління мультиплексором;
	q	–	довжина поля управління мультиплексором;
	К	–	константа, що визначає адресу наступної мікрокоманди;
	n	–	розрядність адреси мікрокоманди.

Довжина поля управління мультіплексором визначається за формулою:

, (2.4)

де k – кількість зовнішніх умов.

Поле константи К являє собою (n – 1) старший розряд адреси мікрокоманди.

Формат адреси мікрокоманди має наступний вигляд:

де α – визначає умову переходу, яка формується на виході мультиплексора в залежності від логічних умов Х_i.

Спрощена структурна схема БМУ з примусовою адресацією зображена на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Структурна схема БМУ з примусовою адресацією

 

Приклад 2.5. Розробити схему БМУ для реалізації заданого мікроалгоритму (рис. 2.15). Розробити карту настроювання БМУ.

Рис.2.15. Вихідний мікроалгоритм

Вихідні дані:

- спосіб керування асинхронний;

- ПМК ємністю 32 слова;

- комбіноване микропрограмування зони β 2;

- забезпечити контроль слова МК на парність;

- час формування управляючих сигналів (у тактах): , , , , , , .

Виконання завдання:

1. Визначимо формат зони β 1.

Враховуючи, що ємність ПМК дорівнює 32 слова, розрахуємо розрядність адреси:

.

Виходячи з розрядності адреси, отримаємо довжину поля константи К:

К = 5 – 1 = 4.

Кількість управляючих входів мультиплексора, що визначає розрядність поля М розрахуємо за виразом (2.4), враховуючи, що кількість управляючих сигналів дорівнює двом – Х ₁, Х ₂:

.

Складемо таблицю кодування розрядів поля управління мультиплексором:

m 2 m 1	УС
	x 1 x 2

Далі зображений формат зони β 1:

В результаті отримали:

.

2. Формуємо зону β 2:

Розподілимо управляючи сигнали за групами, так що сигнали які виробляються в одному такті знаходяться у різних групах:

I	II	III
y 1	y 2	y 3
y 5	y 6
y 4	y 7

Для формування сигналів першої і другої групи будемо застосовувати дешифратори. Розрахуємо кількість розрядів кодів дешифраторів за виразом (2.2):

.

Наведемо таблиці кодування сигналів у зоні β 2:

α 2 α 1 УС   - y 1 y 4 y 5

γ 2 γ 1 УС   - y 2 y 6 y 7

 

В результаті отримали наступну структуру зони β 2:

Тоді довжина зони β 2:

.

3. Формуємо зону β 3

Максимальна тривалість мікрооперації дорівнює: t_max =12.

Тоді максимальна затримка дорівнює: .

За виразом (2.3) розрахуємо довжину зони β 3:

.

Враховуючи попередні обчислення, а тож те, що для перевірки на парність у зоні β 3 необхідно виділити один розряд, довжина слова МК дорівнює:

.

4. Розмістимо мікрокоманди у ПМК.

Правило. Мікрокоманди у альтернативних вершинах МА розміщуються у ПМК таким чином, щоб їх адреси відрізнялися лише одним молодшим розрядом.

 

5. Карта програмування наведена у табл. 2.4.

Таблиця 2.4. Карта програмування БМУ
№ МК	Адреса	β 1	β 2	β 3	β 4
k	m	α 2 α 1	γ 2 γ 1	y 3	ЗР
П К

6. Структурна схема БМУ з примусовою адресацією мікрокоманд, розробленого для реалізації заданого мікроалгоритму зображена на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Структурна схема БМУ з примусовою адресацією

Скорочення зони β1 для примусової адресації МК

Для скорочення довжини зони β1 ПМК будують у вигляді двовимірної матриці. У цьому випадку розрядність адреси n поділяють на дві частини, одна з яких визначає номер рядку, друга – номер стовпця, причому розбіжність у розрядності номерів стовбців й рядків має бути не більш ніж 1 розряд.

Формат адреси в цьому випадку має такий вигляд:

Формат зони β 1 для двовимірної ПМК має наступний вигляд:

де	V	–	напрямок переходу: V = 0 (по рядку →), V = 1 (по стовпцю ¯);
	М	–	поле управління мультиплексором, довжиною q розрядів;
	К	–	номер стовпця або рядку;
	n	–	розрядність адреси мікрокоманди.

 

Приклад 2.7. Для БМУ із двовимірної ПМК розробити структуру зони β 1 і карту програмування для заданого МА (рис. 2.17), якщо ємність ПМК – 64 слова.

Рис. 2.17. Вихідний мікроалгоритм

 

Виконання завдання:

1. Визначимо формат зони β 1.

;

;

;

.

Отримаємо:

2. Розмістимо МК у ПМК:

3. Складемо карту програмування зони β 1 (табл. 2.5):

Таблиця 2.5. Карта програмування БМУ
MK	Адреса МК	β 1
Номер рядку	Номер стовпця	V	K	M

4. Структурна схему БМУ з двовимірною організацією ПМК наведена на рис. 2.18.

Рис. 2.18. Структурна схему БМУ з матричною ПМК

БМУ з відносною адресацією

За відносною адресацією МК адреса наступної МК визначається за формулою:

, (2.5)

де