Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов
Предложен метод синтеза устройства управления с разделением управляющей памяти на области операторных линейных цепей и выходов. Это позволяет минимизировать число входов схемы формирования адреса микрокоманд. Разработан алгоритм синтеза, рассмотренный на конкретном примере....
Gespeichert in:
| Datum: | 2002 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2002
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6358 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов / А.А. Баркалов, А.В. Матвиенко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2002. — № 1. — С. 39-44. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859475071811190784 |
|---|---|
| author | Баркалов, А.А. Матвиенко, А.В. |
| author_facet | Баркалов, А.А. Матвиенко, А.В. |
| citation_txt | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов / А.А. Баркалов, А.В. Матвиенко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2002. — № 1. — С. 39-44. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Предложен метод синтеза устройства управления с разделением управляющей памяти на области операторных линейных цепей и выходов. Это позволяет минимизировать число входов схемы формирования адреса микрокоманд. Разработан алгоритм синтеза, рассмотренный на конкретном примере.
|
| first_indexed | 2025-11-24T11:37:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 39
Предложен метод синтеза уст-
ройства управления с разделением
управляющей памяти на области
операторных линейных цепей и
выходов. Это позволяет миними-
зировать число входов схемы
формирования адреса микроко-
манд. Разработан алгоритм син-
теза, рассмотренный на кон-
кретном примере.
А.А. Баркалов, А.В. Матвиенко,
2002
ÓÄÊ 681.327
À.À . ÁÀÐÊÀËÎÂ, À.Â. ÌÀÒÂÈÅÍÊÎ
ÑÈÍÒÅÇ ÊÎÌÏÎÇÈÖÈÎÍÍÎÃÎ
ÌÈÊÐÎÏÐÎÃÐÀÌÌÍÎÃÎ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ
ÓÏÐÀÂËÅÍÈß Ñ ÔÈÊÑÈÐÎÂÀÍÍÎÉ
ÎÁËÀÑÒÜÞ ÂÛÕÎÄÎÂ
В настоящее время программируемые логи-
ческие устройства (ПЛУ) типа ПЛМ, ПЛИС,
ПЗУ широко применяются при проектирова-
нии микропрограммных устройств управле-
ния [1]. В работах [2-3] предложен класс
композиционных микропрограммных уст-
ройств управления (КМУУ), представляю-
щих собой композицию автоматов с "жест-
кой" и "программируемой" логикой. В на-
стоящей работе предлагается структура и
формализованный метод синтеза КМУУ,
позволяющий при определенных условиях
уменьшить число ПЛМ или ПЛИС по
сравнению с методами [2, 3].
Пусть задана граф-схема алгоритма (ГСА)
Г = Г(B, E), где B = D ∪ P ∪ {b0, bQ} −
множество вершин; D − множество опера-
торных вершин, в которых записаны наборы
микроопераций (НМО) Yt ∈ Y, где Y − мно-
жество микроопераций; P − множество ус-
ловных вершин, в которых записываются
логические условия X; b0, bQ − начальная
и конечная вершины ГСА соответственно;
E − множество дуг.
Предлагаемый метод синтеза основан на
формировании множества операторных ли-
нейных цепей (ОЛЦ) C = {α1, ..., αG} и на
естественной адресации микрокоманд в пре-
делах каждой цепи [2, 3]. Отметим, что лю-
бая цепь может иметь несколько входов и
только один выход. Обозначим множества
входов и выходов всех ОЛЦ ГСА Г соответ-
ственно I (Г) и O (Г). Назовем A(Og) адресом
выхода ОЛЦ αg ∈ C адрес ячейки управляю-
А.А. БАРКАЛОВ, А.В. МАТВИЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 40
щей памяти, содержащей набор Yt, записанный в операторной вершине ОЛЦ αg.
Аналогично определяется адрес A(I jg) j-го входа ОЛЦ αg.
В работах [2,3] предложена структура КМУУ U1, в которой автомат с "жест-
кой" логикой S1 формирует адреса входов ОЛЦ, а автомат с "программируемой"
логикой S2 осуществляет адресацию микрокоманд в пределах каждой цепи
рис.1.
На рис.1: ПЛМ − элементный базис, реализующий комбинационную схему
S1; РП − регистр памяти S1, хранящий R-разрядные коды K(am) состояний
am ∈ A автомата S1, где A = { a1, ..., aM}, R = ]log2 M[; СЧАМК − счетчик адреса
микрокоманд, хранящий Z − разрядные коды микрокоманд, Z = ]log2 F[, где
F=|D|; УП − управляющая память, содержащая микропрограмму. В U1 автомат S1
формирует функции возбуждения СЧАМК φr ∈ Φ1 = { φ1 , ..., φZ} и регистра РП
δz ∈ Φ2 = { φZ+1 , ..., φZ+R}.
При выполнении условия
(R + Z > t) & (Z ≤ t) = 1, (1)
где t − число выходов ПЛМ, в логической схеме S1 требуется расширение ПЛМ
по выходам, что приводит к увеличению аппаратурных затрат в схеме.
РИС. 1. Структурная схема КМУУ U1
В настоящей работе предлагается структура U2 (рис. 2,a)), в которой управ-
ляющая память разделена на две части: область выходов УП1 и область цепей
УП2. Микропрограмма КМУУ U2 содержит микрокоманды четырех форматов
(рис. 2,б)), отличающихся кодом операции (КОП) и назначением полей:
X T
РП ПЛМ
СЧАМК
УП
Ф2
Ф1 y0
y0
y0 Y
СИНТЕЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МИКРОПРОГРАММНОГО УСТРОЙСТВА ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 41
1) КОП = 00 − операционная микрокоманда (ОМК), поле FY содержит
m − разрядный код выполняемого НМО. Для перехода к следующей МК к
СЧАМК прибавляется единица;
2) КОП = 01 − управляющая микрокоманда первого типа (УМК1), поле FА
содержит Z − разрядный адрес перехода в область выходов (Z < m). Этот адрес
устанавливается в СЧАМК;
3) КОП = 10 − управляющая микрокоманда второго типа (УМК2), разре-
шающая запись в СЧАМК адреса входа очередной ОЛЦ, поступающего из
автомата S1;
4) КОП = 11 − операционная микрокоманда, соответствующая окончанию
микропрограммы, будем называть ее заключительной микрокомандой (ЗМК).
РИС. 2. Структурная схема: а) формат микрокоманд; б) КМУУ U2
При выполнении УМК1 и УМК2 КМУУ U2 не формирует микрокоманды,
т.е. время выполнения микропрограммы будет больше, чем в U1. Для уменьше-
ния этого недостатка можно использовать разное время такта для выполнения
операционных и управляющих микрокоманд.
00 1 FY m
01 1 FA Z
11 1 FY m
10 1 0 m
ОМК
УМК1
УМК2
ЗМК
ПЛМ
СЧАМК
УП1 УП2
X T
Ф1 R
Z
Y
КОП
FA
а) б)
А.А. БАРКАЛОВ, А.В. МАТВИЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 42
Управляющая память КМУУ U2 содержит F ячеек для хранения ОМК, G1
ячеек для УМК1 (G1 ≤ G) и M ячеек для УМК2 (M ≤ G), так как группа ОЛЦ,
выходы которых связаны с одной и той же вершиной ГСА, может идентифици-
роваться одним адресом FA. Итак, для адресации УП требуется Z1 = ] log2 (F +
+ G1+M) [ разрядов СЧАМК. При выполнении условия
Z1 > Z (2)
применение U2 нецелесообразно, так как число ПЗУ в УП по сравнению с U1
практически удваивается.
Алгоритм синтеза КМУУ U2 включает следующие этапы:
1) формирование множества ОЛЦ C минимальной мощности;
2) разбиение множества С на блоки ОЛЦ и естественная адресация
микрокоманд в пределах каждой ОЛЦ;
3) формирование содержимого УП;
4) формирование системы функций Φ1= Φ1 (X, T);
5) синтез логической схемы U2 в заданном базисе.
Формальные методы решения задач, возникающих на первом этапе, рас-
смотрены в [2, 3]. Дальнейшее изложение проиллюстрируем на примере ГСА Γ1
(рис. 3), для которой
C = { α1, ..., α 4 },
где α1 = (b1, b2, b3); α2 = (b6, b7, b8); α3 = (b9, b10, b11); α4 = (b12, b13); I(Γ1) =
={b1, b6, b9, b12}; O(Γ1) = { b3, b8, b11, b13}.
Введем в каждую ОЛЦ αg ∈ C по одной дополнительной вершине с номера-
ми от Q до Q+G. Эти вершины будут в цепях α1, α3, α4 соответствовать УМК1, а
в цепи α2 − ЗМК. Теперь α1 = (b1, b2, b3, b15); α2 = (b6, b7, b8); α3 = (b9, b10, b11, b16);
α4 = (b12, b13, b17).
Для формирования разбиения множества C на блоки, зададим на этом мно-
жестве отношение β такое, что цепи α n и α m находятся в этом отношении, если
и только если существуют дуги (b n, b t), (b m, b t) ∈ E, где b n , b m − выходы це-
пей α n , α m соответственно. При этом из множества С необходимо исключить
цепи, содержащие ЗМК. Для нашего примера формируется разбиение πβ = { B1},
где B1 = { α1, α3, α4}. Для кодирования B1 достаточно одной переменной, т.е.
T={T1}. Сформируем дополнительную ОЛЦ α0, содержащую вершины, соот-
ветствующие УМК2. Для нашего примера α0 = (b18), отметим, что порядок сле-
дования вершин в α0 не имеет значения.
Адресация микрокоманд осуществляется так же, как в [2, 3], при этом пер-
выми адресуются микрокоманды, соответствующие α0. Для нашего примера УП
содержит F + G1 + |πβ| = 15 микрокоманд и Z1 = 4 = Z. Распределение микро-
команд показано в таблице.
Для формирования системы функций Φ1 может быть использована методика
из работы [4].
Исследования, проведенные авторами, показали, что при выполнении усло-
вия (1) число ПЛМ в U2 на 25-30% меньше, чем в U1. Отметим, что эта структура
применима только при Z1 = Z, т.е. если условие (2) не выполняется, и если кри-
СИНТЕЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МИКРОПРОГРАММНОГО УСТРОЙСТВА ...
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 43
терием эффективности схемы является минимум аппаратурных затрат, а не мак-
симум быстродействия.
РИC. 3. Граф-схема алгоритма Г1
ТАБЛИЦА. Распределение микрокоманд в управляющей памяти
FY Адрес КОП
FA
Вершина Примечание
1 2 3 4 5 6 7
0000 10 ∅ b18 УМК2 УП1
0001 00 Y1 b1 I1
1 α1 УП2
0010 00 Y2 b2
0011 00 Y3 b3 O1
0100 01 0000 b15 УМК2
0101 00 Y9 b6 I1
2 α2
Начало
X1
Y3
X2
Y2
Y1
Y4
Y9
Y10
Y5
Y11
Конец
b1
b2
b3
b6
b7
b8
Y6
Y7
Y8
b9
b10
b11
b12
b13
b4 1 0
1 0
b14
b5
А.А. БАРКАЛОВ, А.В. МАТВИЕНКО
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2002, №1 44
Окончание табл.
1 2 3 4 5 6 7
0110 00 Y10 b7
0111 11 Y11 b8 О2 ЗМК1
1000 00 Y6 B9 I1
3 α3
1001 00 Y7 b10
1010 00 Y8 b11
1011 01 0000 b16
1100 00 Y4 b12 I1
4 α4
1101 00 Y5 b13
1110 01 0000 b17 УМК1
1111
1. Bostock G. Programmable Logic Handbook.− London: Collins Professional Book, 1988. −
243 p.
2. Баркалов А.А. Микропрограммное устройство управления как композиция автоматов
с программируемой и жесткой логикой // АВТ. − 1983.− № 4. − С. 42−50.
3. Баркалов А.А., Матвиенко А.В. Реализация микропрограммного устройства управления
композицией автоматов с жесткой и программируемой логикой // В кн.: Микропроцес-
сорные средства, разработка и применение. − Киев: Ин-ут кибернетики АН УССР,
1985. − C. 38−42.
4. Баркалов А.А., Швец А.Г. Синтез композиционного микропрограммного устройства уп-
равления с модифицированной адресацией микрокоманд // АВТ. − 1994. − №5. −
C.22−30.
Получено 01.07.2002
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6358 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T11:37:23Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Баркалов, А.А. Матвиенко, А.В. 2010-03-01T16:32:32Z 2010-03-01T16:32:32Z 2002 Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов / А.А. Баркалов, А.В. Матвиенко // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2002. — № 1. — С. 39-44. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6358 681.327 Предложен метод синтеза устройства управления с разделением управляющей памяти на области операторных линейных цепей и выходов. Это позволяет минимизировать число входов схемы формирования адреса микрокоманд. Разработан алгоритм синтеза, рассмотренный на конкретном примере. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов Article published earlier |
| spellingShingle | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов Баркалов, А.А. Матвиенко, А.В. |
| title | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов |
| title_full | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов |
| title_fullStr | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов |
| title_full_unstemmed | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов |
| title_short | Синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов |
| title_sort | синтез композиционного микропрограммного устройства управления с фиксированной областью выходов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6358 |
| work_keys_str_mv | AT barkalovaa sintezkompozicionnogomikroprogrammnogoustroistvaupravleniâsfiksirovannoioblastʹûvyhodov AT matvienkoav sintezkompozicionnogomikroprogrammnogoustroistvaupravleniâsfiksirovannoioblastʹûvyhodov |