Курсовая работа: Синтез управляющего устройства процессора в форме Автомата Мили

С появлением цифровых устройств в технике связи стало возможным предоставление огромного числа услуг, улучшилось качество связи и увеличился объём передаваемой информации.

Вершиной цифровой техники является микропроцессор. Мало кто знает, что в современных японских автомобилях автоматической подкачкой колёс управляет микропроцессор.

Микропроцессорные устройства широко используются в аппаратуре, которая обеспечивает обмен, обработку, распределение информации. Поэтому нам, связистам необходимы знания в области вычислительной техники. Углубить полученные в курсе лекций знания нам поможет данная курсовая работа. Мы будем синтезировать управляющее устройство процессора и ознакомимся с принципом его работы.

2. Основная часть

2.1 Теоретическая часть

2.1.1 Построение процессоров

Существует два подхода к проектированию микропрограммного автомата: использование принципа схемной (жёсткой) логики или принципа программируемой логики.

При использовании процессора со схемной логикой при проектировании выбирается набор микросхем и выбирается та схема, которая обеспечивает требуемое функционирование. Устройства, построенные по такому принципу, способны обеспечить наивысшее быстродействие. Недостаток: трудность использования интегральных микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции. Это связано с тем, что для разных процессоров потребуются различные БИС. Число БИС окажется большим, а потребность в каждом типе БИС окажется низкой.

Принцип программируемой логики предполагает использование одной или нескольких БИС некоторого универсального устройства, функционирование которого обеспечивается заключением в память устройства определённой программы. В зависимости от программы такое устройство может выполнить самые разнообразные функции. Число БИС окажется небольшим, а потребность БИС каждого типа высокой.

2.1.2 Общая структура процессоров

Процессор осуществляет непосредственно обработку данных и программное управление процессом обработки данных. Он синтезируется в виде соединения двух устройств: операционного и управляющего (рис. 1)

Вход данных

U₁ U_2.. Un

Y₁ Х₁

Y₂

x _s+1

Y_n X_S

X_L

Рис. 1. общая структура процессоров

Z₁ Z₂ ..Z_n

Выход данных

Операционное устройство (ОУ) – устройство, в котором выполняются операции. Оно включает в качестве узлов регистры, сумматоры, каналы передачи информации, мультиплексоры для коммутации каналов, шифраторы, дешифраторы и т. д. Управляющее устройство (УУ) координирует действия узлов операционного устройства; оно вырабатывает в некотором временной последовательности управляющие сигналы, под действием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемые действия.

Процесс функционирования операционного устройства распадается на последовательность элементарных действий в его узлах:

1) установка регистра в некоторое состояние (например, запись в регистр R1 числа 0, обозначаемая R1 ← 0);

2) инвертирование содержимого разрядов регистра (например, если регистр R2 содержал двоичное число 101101, то после инвертирования его содержимое будет равно 010010; такое действие обозначают R2 ← ());

3) пересылка содержимого одного узла в другой (например, пересылка содержимого регистра R2 в регистр R1, обозначаемая R1 ← (R2));

4) сдвиг содержимого узла влево, вправо (например, сдвиг на один разряд влево содержимого регистра R1, обозначаемый R1 ← СдвЛ (R1));

5) счет, при котором число в счетчике (регистре) возрастает или убывает на единицу (Сч ← (Сч ±1));

6) сложение (например, R2 ← (R2) + (R1));

7) сравнение содержимого регистра на равенство с некоторым числом; результат сравнения: лог.1 (при выполнении равенства) либо лог.0 (при невыполнении равенства);