|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы меры. Так, для уменьшения объема ПЗУ находят рациональное разбие--ние полного множества выходных сигналов у] на -подмножества, каждому из которых выделяется свое операционное поле Y так, чтобы общее число разрядов операционной части формата МК было наименьшим. Сокращение длины адресной части формата МК можно получить страничной организацией (сегментацией) ПЗУ. При этом ПЗУ разбивается на сегменты по 2i ячеек в каждом и адрес каждой формируется из двух частей: из адреса (номера) соответствующего сегмента и адреса ячейки в нем. Специальной микрокомандой адрес сегмента, в пределах которого осуществляется работа, записывается в отдельный регистр или счетчик, а в последующих МК указывается лишь адрес ячейки в сегменте. Основным средством повышения быстродействия УА является организация опережающей выборки микрокоманд, т. е. организация конвейерного режима работы микропрограммного ДУ. При этом процесс выборки и дешифрации следующей МК совмещается во времени с процессом выполнения предыдущей МК в OA. Другие возможности повышения быстродействия УА заключаются в параллельной выборке нескольких МК, которые затем обрабатываются в порядке, диктуемом микропрограммой, а также в организации параллельного анализа нескольких логических условий при осуществлении сложных переходов; однако эти меры требуют существенного увеличения объема оборудования. § 5.4. ПОСТРОЕНИЕ УА НА ОСНОВЕ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ МАТРИЦ Большие возможности при реализации комбинационных схем и автоматов с памятью открывает применение программируемых логических матриц (ПЛМ). ПЛМ представляет собой универсальный функциональный блок, выполненный в виде полупроводниковой БИС и> предназначенный для реализации логических схем изменением его содержимого при программировании [8]. В зависимости от внутренней организации ПЛМ можно разделить на два типа: комбинационные и ПЛМ с памятью. Комбинационная ПЛМ (рис. 5.9, а, б) содержит две матрицы: Mj, состоящую из <? s - входовых элементов И, с помощью которых формируются произведения входных переменных (т. е. термы), и М, состоящую из t элементов ИЛИ, с помощью которых реализуется дизъюнкция полученных термов. Такая структура обозначается ПЛМ (s, /, <?) и с ее помощью можно непосредственно реализовать любую систему переключательных функций г/1.....Ум (N < t) от переменных Xi, Х (L < S) дизъюнктивная нормальная форма которых содержит Н{Н < q) термов. При этом целесообразно использовать кратчайшее ДНФ функций, т. е. проводить минимизацию функций, по критерию минимума числа различных термов. ПЛМ (s, t, q) удобна также для реализации скобочных форм, для чего выходы матрицы Mi, соответствующие содержащимся в скобках конъюнкциям, подключаются к свободным входам ПЛМ. ПЛМ с памятью (рис. 5.10, а, б), обозначаемая ПЛМ (s, t, q, r), отличается от ПЛМ (s, t, -ветствующим увеличением площади чены в цепь обратной связи ПЛМ и 2 :> q. Следует отметить, что для ции ИС элементы И и ИЛИ матриц менты И-НЕ, что не сказывается налов ПЛМ. q) наличием г триггеров и соот-матриц Ml и Мг. Триггеры вклю-их число удовлетворяет условию удобства практической реализа-Mj и Мг обычно заменяют на эле-на формировании выходных сиг- & В) i / .t Рис. 5.9. Структура комбинационной Рис. 5.10. Структура ПЛМ с памятью ПЛМ (а) и ее обозначение (б) (а) и ее обозначение (б) По аналогии с ПЗУ различают два типа ПЛМ в зависимости от способа программирования, т. е. способа установления межсоединений шин в матрицах. 1. ПЛМ, программируемые изготовителем с помощью специальной маски, разрабатываемой в соответствии с реализуемой схемой. Такие ПЛМ отличаются наибольшей степенью интеграции, но им присущи недостатки заказных БИС. 2. ПЛМ, программируемые пользователем с помощью специального устройства - программатора, который обеспечивает необходимые электрические импульсы. При этом различают однократно программируемые ПЛМ и ПЛМ с репрограммированием, позволяющие многократно изменять содержимое матриц. В простейшем случае БИС может содержать только одну матрицу, так что для получения законченной ПЛМ требуется объединение двух БИС. Примером является микросхема К712РВ1, представляющая собой однократно программируемую диодную матрицу, содержащую 16x16 диодов. Для облегчения реализации логических схем с помощью ПЛМ полезно осуществить предварительное преобразование схем. При этом, если используются ПЛМ программируемые изготовителем, то стремятся сократить требуемую суммарную емкость (площадь) матриц, вычисляемую в битах. Если применяются ПЛМ, программируемые пользователем, то стремятся уменьшить общее число корпусов БИС, учитывая параметры имеющихся ПЛМ. Рассмотрим вопросы реализации управляющего автомата на основе ПЛМ (s, t, q), программируемых пользователем. Пусть УА задан своей структурной таблицей, в которой используются следующие- обозначения: Xi.....Xl - входы; yi..... ум - выходы; fj, £ - строки структурной таблицы, каждая из которых соответствует одному терму ДНФ функций; Qi, Qr - выходные сигналы триггеров, используемых в блоке памяти УА. Пример такого задания УА дан в. табл. 5.1. Здесь возможны следующие основные случаи в зависимости от соотношения перечисленных параметров УА и соответствующих параметров использующихся ПЛМ. Случай 1. Пусть LJrR<s; М JrR<t; H<q, (5.7) т. е. число входов, выходов и термов ПЛМ оказывается достаточным для реализации комбинационной части УА на одной ПЛМ. Это случай тривиальной реализации УА, которая осуществляется непосредственно по структурной таблице автомата. Случай 2. Пусть L -f < S, Я < 9, но M + R>t, (5.8> т. е. число выходов ПЛМ является недостаточным. Для расширения ПЛМ по выходам в k раз достаточно использовать k ПЛМ и объединить их одноименные входы. Матрицы Mi у всех k ПЛМ одинаковы, а матрицы Mz позволяют реализовать систему из kt функций от s переменных с q термами. Случай 3. Пусть L+?<s, Мно (5.9) т. е. число термов ПЛМ является недостаточным. Для расширения ПЛМ по термам в k раз необходимо соединить как одноименные входы, так и одноименные выходы всех k ПЛМ. При этом выходы соединяются либо с помощью элементов ИЛИ, либо непосредственно, если это предусмотрено правилами применения этих БИС. Матрицы Mi всех k ПЛМ реализуют kq различных термов, которые могут быть использованы в ДНФ любой из t функций. Случай 4. Пусть L-R<s, яо М-\-R>t п H>q, (5.10) т. е. не хватает как выходов, так и термов. Одновременное расширение ПЛМ по выходам и термам существляется в соответствии с рассмотренными случаями 2 и 3. Случай 5. Пусть L-fi?>s, M + R>t,H>q, (5.11) т. е. каждый из параметров ПЛМ недостаточен для реализации заданного УА. Здесь основная задача состоит в расширении ПЛМ по входам, для чего необходимо осуществлять декомпозицию переключательных функций. С целью получения подфункций с меньшим числом аргументов можно использовать метод Шеннона разложения функций путем поочередного вынесения аргументов за скобки. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 |