Выполнение микроопераций в регистрах. Лабораторная работа № 3

строк

ЭВМ – совокупность взаимосвязанных операционных устройств (ОУ).
Процессор, АЛУ, контроллеры внешних устройств – все это ОУ.

1

А если n=32 или 64 ? – ЭВМ обрабатывает многоразрядные слова!

в слове А) реализуется как микропрограмма.
Микропрограмма − это последовательность элементарных операций. Каждая i-ая элементарная операция инициируется соответствующим сигналом yi и выполняется ОА за один такт.

(алгоритмы). Конкретная МП выбирается сигналом из множества F

Операционные элементы: сдвиговые регистры, счетчики, сумматоры, шины, комбинационные схемы.

ОА выполняет микрооперации (yi) над входными словами А с получением результата В

УА инициирует выполнение микроопераций в ОА, вырабатывая управляющие сигналы yi .

ОА вырабатывает осведомительные сигналы о результатах микроопераций (xi)

УА анализирует осведомительные сигналы xi для осуществления разветвлений в микропрограмме

хj ∈ {0,1}; yi ∈ {0,1};

регистров, методов выполнения микроопераций сброса, установки кода, приема кода и сдвига, а также формирования осведомительных сигналов. 
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Задание предусматривает проектирование трехразрядного регистра, выполняющего микрооперации сброса, установки кода, приема кода с регистра переключателей, микрооперацию сдвига, а также синтез схем формирования осведомительных сигналов, отражающих состояние регистра. Разработанная схема должна быть собрана и отлажена на макете L-T. Вариант задания представлен в таблице 2.1.

A(1:3) := 000 (сброс);
y1: A(1:3) := 001 (установка кода – 2 такта);
y2: A(1:3) := T(1:3) (прием кода – 2 такта);
y3: A(1:3) := A(2:3).A1 (сдвиг влево циклич. на 1 разряд).
Осведомительные сигналы
x1 = (A(1:3) = 001);
x2 = (A(1:3) ≤ 101).

L)

Логический вправо (L, R)

y3: A(1:3) := A(2:3).A1

y3: A(1:3) := A3.A(1:2)

y3: A(1:3) := A(2:3).0

y3: A(1:3) := 0.A(1:2)

микрооперации установки и приема кода выполняются за 2 такта.

При разработке устройств вычислительной техники рассматриваются два критерия эффективности, противоречащих друг другу: стоимость (аппаратная сложность) и быстродействие.

Установка:
1 такт – y0 (сброс: Ri = 1);
2 такт – у1 (установка единиц: S3=1). 
Прием:
1 такт – y0 (сброс: Ri = 1);
2 такт – у2 (прием единиц: Si=Ti).

Таблица состояний операционного элемента (регистра)

Таких (типовых) разрядов для трехразрядного регистра нужно три

Входы триггеров должны зависеть от управляющих сигналов yi

3

можно делать и по D-входам?»
Ответ: «Чтобы разгрузить D-входы (сделать функции возбуждения D-входов проще)».
Вопрос: «Почему микрооперации установки и приема кода можно сделать по RS-входам (они асинхронные), а операцию сдвига нужно делать обязательно на синхронном триггере (здесь – D-триггере)?»
Ответ: «В микрооперациях установки и приема кода триггеры (разряды) регистра являются только приемниками информации (принимают сигналы извне). В операции сдвига в одном и том же такте каждый триггер является и источником и приемником информации (бит передается с триггера на триггер). За 1 такт должен осуществиться 1 сдвиг. Чтобы отсчитать 1 такт (1 сдвиг) и нужен синхронный триггер.

и функций для вычисления осведомительных сигналов.
Для однотактной установки функции возбуждения R-входов были бы достаточно сложными:

Функции инвертируются, т.к. R-входы в используемом триггере являются инверсными.

Из-за сложности функций не хватит проводов на макете! Критический ресурс – аппаратная сложность (стоимость) схемы.

Пришлось пожертвовать временем! Операции приема и установки кода будут двухтактными.

Функции возбуждения R-входов теперь зависят только от y0 !

1 такт

2 такт

2 такт

3

числа проводов в схеме будем считать, что управляющий сигнал снимается с выхода генератора синхроимпульсов.

3

xj (т.е. сигналы, осведомляющие о состоянии регистра после выполнения микрооперации):
x1 = (A(1:3) = 001);
x2 = (A(1:3) ≤ 101).
Функции для вычисления осведомительных сигналов:

Функцию

можно получить интуитивно (не строя матрицу), если

учесть, что под условие x1 = (A(1:3) ≤ 101) не подходят наборы 110 и 111, у которых A1=1 и A2=1.

из 18.

Управляющие сигналы подаются на входы ОЭ (регистра) для инициирования выполнения микроопераций (МО).
Осведомительные сигналы снимаются с выходов ОЭ (регистра) и характеризуют его состояние после выполнения микроопераций.

микрооперации сброса, установки и приема кода, циклического сдвига на 1 разряд влево.
Роль управляющего автомата на лабораторной работе выполняет студент при тестировании схемы операционного автомата (подает в схему управляющие сигналы и анализирует осведомительные сигналы).