Автомат Уилкса. Микропрограммное устройство

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Автомат Уилкса. Микропрограммное устройство

Содержание

2. 1.Автомат Уилкса. Микропрограммное устройство управления. Дальнейшее развитие принципа «разделяй и властвуй» в дискретной технике привело к
3. Уилкс, Морис Винсент Морис Винсент Уилкс (англ. Maurice Vincent Wilkes, 26 июня 1913 года, Дадли, Великобритания)
4. Морис Уилкс Я точно помню тот самый момент, когда я понял, что большая часть моей жизни
5. Принцип микропрограммного управления Пусть кто-то управляет, а кто-то – исполняет. Исполняет – операционное устройство (ОУ), где
6. Принцип микропрограммного управления МПА и МПУУ
7. Микропрограммирование Микрооперации – МО – элементарные действия обработки информации. Микрокоманды –МК – набор МО, выполняемых в
8. Микропрограмма Микропрограмма (англ. firmware, «прошивка») — программное обеспечение, встроенное («зашитое») в аппаратное устройство. Часто представляется в
9. Микропрограмма Программа по тактам, управляющая ресурсами вычислительного устройства (ALU, сдвигатели, мультиплексоры и др.). Обычно, в командном
10. Программный автомат Потом было создано программное устройство управления, реализующее программу, потом – операционные системы и т.д.
11. 2. ЛСА, МСА и ГСА ЛСА, МСА и ГСА Предписание о последовательности действий алгоритма может быть
12. ЛСА, МСА и ГСА ЛСА
13. МСА Матричная схема алгоритма (МСА) – это квадратная матрица, элементы которой указывают условия передачи управления от
14. ЛСА, МСА и ГСА МСА
15. ЛСА Граф-схема алгоритма (ГСА) – это ориентированный граф особого вида. Он содержит вершины четырех типов: 1)
16. ЛСА, МСА и ГСА ГСА
17. Схемы алгоритмов Граф-схемы алгоритмов называют просто схемами и выполняют по ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов, программ, данных
18. Схемы алгоритмов Начальная и конечная вершины Символ отображает выход во внешнюю среду и вход из внешней
19. Схемы алгоритмов Линия Символ отображает поток данных или управления. Направления справа налево и снизу вверх обозначаются
20. Схемы алгоритмов Процесс Символ отображает функцию обработки данных любого вида (выполнение определенной операции или группы операций,
21. Схемы алгоритмов Решение Символ отображает решение или функцию переключательного типа, имеющую один вход и ряд альтернативных
22. Схемы алгоритмов Соединитель Символ отображает выход в часть схемы и вход из другой части этой схемы
23. Схемы алгоритмов Комментарий Символ используется для добавления описательных комментариев или пояснительных записей с целью объяснений или
24. Схемы алгоритмов Символы могут быть вычерчены в любой ориентации, но предпочтительной является горизонтальная ориентация. Внутрь символа
25. Схемы алгоритмов Направления линий связи слева направо и сверху вниз считаются стандартными, и линии связи изображаются
26. Схемы алгоритмов Схема Алгоритм может быть реализован и схемой элементов (устройств), которые выполняются по ГОСТ 2.701-84
27. 3.Синтез МПУУ на «жёсткой» логике МПУУ
28. СФ Пусть дана следующая словесная формулировка алгоритма: После начала режима подать питание, затем осуществить протяжку транспортера
29. Построение ОГСА по ГСА
30. Построение графа управляющего автомата
31. Построим обобщенную таблицу переходов-выходов. Используем d-триггеры – со входами d2, d1. Обобщенная таблица переходов-выходов
32. Минимизация полученных логических функций y2(t+1)=d2(t)=y1 РОК
33. Минимизация у1 Импликанта (0 - - -) покрывает два рабочих набора импликанта (- 1- 1) –
34. Минимизируем функции выходов. Очевидно, что минимизация функций z1, z3, z4, z5 практически невозможна вследствие единственных их
35. Выполним моделирование схемы в Electronics Workbench с учётом наличия только двухвходовых элементов
36. Проверка функционирования МПУУ Итоговую проверку осуществляем по ГСА следующим образом: - устанавливаем х1=1, в этом случае
37. МПУУ Кристалл кремния
38. ПЛИС
40. Скачать презентацию

Слайд 2

1.Автомат Уилкса. Микропрограммное устройство управления.
Дальнейшее развитие принципа «разделяй и властвуй» в

дискретной технике привело к созданию микропрограммного автомата – МПА (1951 г., Кембридж, М.В. Уилкс).

Слайд 3

Уилкс, Морис Винсент
Морис Винсент Уилкс (англ. Maurice Vincent Wilkes, 26

июня 1913 года, Дадли, Великобритания) — британский учёный в области компьютерных наук.
Профессор Уилкс более всего известен как проектировщик EDSAC - первого компьютера, допускающего внутреннее хранение программ. Построенный в 1949, EDSAC использовал память на линиях задержки. Он также известен, в соавторстве с Виллером и Гиллом как автор книги «Preparation of Programs for Electronic Digital Computers», 1951 года, в которой вводится важнейшее понятие библиотеки программ

Слайд 4

Морис Уилкс
Я точно помню тот самый момент, когда я понял, что

большая часть моей жизни теперь будет состоять в поиске ошибок в моих собственных программах.
Морис Уилкс, 1949 год

Слайд 5

Принцип микропрограммного управления
Пусть кто-то управляет, а кто-то – исполняет. Исполняет –

операционное устройство (ОУ), где все эти АЛУ, регистры, счетчики и т.д., а управляет, реализует последовательность микрокоманд, состоящих из микроопераций, т.е. алгоритм, микропрограмму – микропрограммное устройство управления (МПУУ).

Слайд 6

Принцип микропрограммного управления
МПА и МПУУ

Слайд 7

Микропрограммирование
Микрооперации – МО – элементарные действия обработки информации.
Микрокоманды –МК – набор

МО, выполняемых в одном такте.
Микропрограмма – последовательность МК.
Далее – Команды и Программы и т.д.

Слайд 8

Микропрограмма
Микропрограмма (англ. firmware, «прошивка») — программное обеспечение, встроенное («зашитое») в аппаратное

устройство. Часто представляется в виде микросхем флеш-ПЗУ или в виде файлов образов микропрограммы, которые могут быть загружены в аппаратное обеспечение.

Слайд 9

Микропрограмма
Программа по тактам, управляющая ресурсами вычислительного устройства (ALU, сдвигатели, мультиплексоры и

др.). Обычно, в командном слове, выделяются отдельные биты для управления необходимым устройством.
Программа конфигурирования различных ПЛИС (FPGA, CPLD, PAL и т. п.).

Слайд 10

Программный автомат
Потом было создано программное устройство управления, реализующее программу, потом –

операционные системы и т.д. и т.п.

Слайд 11

2. ЛСА, МСА и ГСА
ЛСА, МСА и ГСА
Предписание о

последовательности действий алгоритма может быть представлено так называемой схемой: логической схемой алгоритма, матричной схемой алгоритма, граф-схемой алгоритма.
Логическая схема алгоритма (ЛСА) впервые была предложена советским математиком Ляпуновым А.А. (1911-1973 гг.) в бытность его профессором кафедры математики военной артиллерийской (в те годы) академии им. Ф.Э. Дзержинского.
ЛСА – это выражение, состоящее из символов операторов, логических условий, следующих в определенном порядке, а также нумерованных стрелок, расставленных особым образом.

Слайд 12

ЛСА, МСА и ГСА
ЛСА

Слайд 13

МСА
Матричная схема алгоритма (МСА) – это квадратная матрица, элементы которой указывают

условия передачи управления от i-го оператора строки к j-ому оператору столбца.
Строки матрицы нумеруются от первого оператора до предпоследнего, столбцы – от второго до последнего.

Слайд 14

ЛСА, МСА и ГСА
МСА

Слайд 15

ЛСА
Граф-схема алгоритма (ГСА) – это ориентированный граф особого вида. Он содержит

вершины четырех типов: 1) операторные, обозначаемые прямоугольниками; 2) условные, обозначаемые ромбами; 3) начальную и 4) конечную вершины, обозначаемые овалами. Вершины соединяются дугами.

Слайд 16

ЛСА, МСА и ГСА
ГСА

Слайд 17

Схемы алгоритмов
Граф-схемы алгоритмов называют просто схемами и выполняют по ГОСТ 19.701-90

«Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения».

Слайд 18

Схемы алгоритмов
Начальная и конечная вершины
Символ отображает выход во внешнюю среду и

вход из внешней среды.
Используется для обозначения начала или окончания алгоритма.

Слайд 19

Схемы алгоритмов
Линия
Символ отображает поток данных или управления. Направления справа налево и

снизу вверх обозначаются стрелками.
Используется для соединения символов в алгоритме.

Слайд 20

Схемы алгоритмов
Процесс
Символ отображает функцию обработки данных любого вида (выполнение определенной операции

или группы операций, приводящее к изменению значения, формы или размещения информации).
Используется для обозначения операций присваивания.

Слайд 21

Схемы алгоритмов
Решение
Символ отображает решение или функцию переключательного типа, имеющую один

вход и ряд альтернативных выходов, один и только один из которых может быть активизирован после вычисления условий, определенных внутри этого символа. Соответствующие результаты вычисления могут быть записаны по соседству с линиями, отображающими эти пути.
Используется для обозначения оператора условного перехода или оператора варианта.

Слайд 22

Схемы алгоритмов
Соединитель
Символ отображает выход в часть схемы и вход из

другой части этой схемы и используется для обрыва линии и продолжения ее в другом месте. Соответствующие символы-соединители должны содержать одно и то же уникальное обозначение.

Слайд 23

Схемы алгоритмов
Комментарий
Символ используется для добавления описательных комментариев или пояснительных записей с

целью объяснений или примечаний. Пунктирные линии в символе комментария связаны с соответствующим символом или могут обводить группу символов. Текст комментариев или примечаний должен быть помещен около ограничивающей фигуры.

Слайд 24

Схемы алгоритмов
Символы могут быть вычерчены в любой ориентации, но предпочтительной является

горизонтальная ориентация.
Внутрь символа помещают обозначения или описания операций.
Символы могут быть отмечены идентификаторами или порядковыми номерами.
Идентификатор представляет собой букву или букву с цифрой и должен располагаться слева над символом.
.

Слайд 25

Схемы алгоритмов
Направления линий связи слева направо и сверху вниз считаются стандартными,

и линии связи изображаются без стрелок, в противоположном случае – со стрелками.
Линии могут соединяться одна с другой, но не могут разветвляться.

Слайд 26

Схемы алгоритмов
Схема
Алгоритм может быть реализован и схемой элементов (устройств), которые

выполняются по ГОСТ 2.701-84 «Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению».

Слайд 27

3.Синтез МПУУ на «жёсткой» логике
МПУУ

Слайд 28

СФ
Пусть дана следующая словесная формулировка алгоритма:
После начала режима подать питание, затем

осуществить протяжку транспортера на 1 шаг. В случае получения сигнала «Есть продукт» – вновь осуществить протяжку на 1 шаг. Иначе – выдать сообщение «Конец продукта». Если вес продукта в норме – выдать сообщение «Работа завершена». Иначе – «Ошибка». После этого закончить работу.
Получим графическую схему алгоритма микропрограммного устройства управления – ГСА МПУУ

Слайд 29

Построение ОГСА по ГСА

Слайд 30

Построение графа управляющего автомата

Слайд 31

Построим обобщенную таблицу переходов-выходов. Используем d-триггеры – со входами d2, d1.
Обобщенная таблица

переходов-выходов

Слайд 32

Минимизация полученных логических функций
y2(t+1)=d2(t)=y1
РОК

Слайд 33

Минимизация у1
Импликанта (0 - - -) покрывает два рабочих набора
импликанта (-

1- 1) – последний рабочий набор

Слайд 34

Минимизируем функции выходов.
Очевидно, что минимизация функций z1, z3, z4, z5 практически

невозможна вследствие единственных их рабочих наборов. Попробуем минимизировать z2:

Слайд 35

Выполним моделирование схемы в Electronics Workbench с учётом наличия только двухвходовых

элементов

Слайд 36

Проверка функционирования МПУУ
Итоговую проверку осуществляем по ГСА следующим образом:
- устанавливаем

х1=1, в этом случае последовательность выходов z1,z2,z2,...
- устанавливаем х1=0, х2=1, в этом случае последовательность выходов z1,z2,z3,z5, z1,z2,z3,z5,…
- устанавливаем х1=0, х2=0, в этом случае последовательность выходов z1,z2,z3,z4, z1,z2,z3,z4,…
Таким образом, все три варианта выдачи последовательностей реализуются.

Слайд 37

МПУУ
Кристалл кремния

Слайд 38

Автомат Уилкса. Микропрограммное устройство

Содержание

1.Автомат Уилкса. Микропрограммное устройство управления.Дальнейшее развитие принципа «разделяй и властвуй» в

Уилкс, Морис Винсент Морис Винсент Уилкс (англ. Maurice Vincent Wilkes, 26

Морис УилксЯ точно помню тот самый момент, когда я понял, что

Принцип микропрограммного управленияПусть кто-то управляет, а кто-то – исполняет. Исполняет –

Принцип микропрограммного управленияМПА и МПУУ

МикропрограммированиеМикрооперации – МО – элементарные действия обработки информации.Микрокоманды –МК – набор

МикропрограммаМикропрограмма (англ. firmware, «прошивка») — программное обеспечение, встроенное («зашитое») в аппаратное

МикропрограммаПрограмма по тактам, управляющая ресурсами вычислительного устройства (ALU, сдвигатели, мультиплексоры и

Программный автоматПотом было создано программное устройство управления, реализующее программу, потом –

2. ЛСА, МСА и ГСА ЛСА, МСА и ГСА Предписание о

ЛСА, МСА и ГСАЛСА

МСАМатричная схема алгоритма (МСА) – это квадратная матрица, элементы которой указывают

ЛСА, МСА и ГСАМСА

ЛСАГраф-схема алгоритма (ГСА) – это ориентированный граф особого вида. Он содержит

ЛСА, МСА и ГСАГСА

Схемы алгоритмовГраф-схемы алгоритмов называют просто схемами и выполняют по ГОСТ 19.701-90

Схемы алгоритмовНачальная и конечная вершиныСимвол отображает выход во внешнюю среду и

Схемы алгоритмовЛинияСимвол отображает поток данных или управления. Направления справа налево и

Схемы алгоритмовПроцессСимвол отображает функцию обработки данных любого вида (выполнение определенной операции

Схемы алгоритмовРешение Символ отображает решение или функцию переключательного типа, имеющую один

Схемы алгоритмовСоединитель Символ отображает выход в часть схемы и вход из

Схемы алгоритмовКомментарийСимвол используется для добавления описательных комментариев или пояснительных записей с

Схемы алгоритмовСимволы могут быть вычерчены в любой ориентации, но предпочтительной является

Схемы алгоритмовНаправления линий связи слева направо и сверху вниз считаются стандартными,

Схемы алгоритмовСхема Алгоритм может быть реализован и схемой элементов (устройств), которые

3.Синтез МПУУ на «жёсткой» логикеМПУУ

СФПусть дана следующая словесная формулировка алгоритма:После начала режима подать питание, затем