Piotr Kawalec

Wykład XII - 1

Wykład XII

Struktury

cyfrowych zespołów

funkcjonalnych

Technika cyfrowa

Piotr Kawalec

Wykład XII - 2

Technika cyfrowa

Cyfrowe zespoły funkcjonalne



Układ cyfrowy opisany siecią działań, lub innym

równoważnym sposobem będziemy

nazywać

układem sterującym (US)

o

stanie wejść

X

i stanie

wyjść

Y



Jeśli układ cyfrowy powinien dokonywać

przetwarzania danych, to automat taki składas
się z dwóch układów: układu realizującego
operacje na liczbach, zwanego

układem

operacyjnym (UO)

, oraz

układu sterującego

-

nadzorującego pracę

UO

i wymuszającego

właściwą

kolejność wykonywania operacji



Automat zawierający te dwa układy nazywany

jest

cyfrowym zespołem funkcjonalnym

Piotr Kawalec

Wykład XII - 3

Technika cyfrowa

Struktura cyfrowych zespołów

funkcjonalnych

X

Układ

sterujący

US

Y

P

Układ

operacyjny

UO

S

W

D

F

Z

X - sygnały wejściowe

W - sygnały zewnętrzne
P - sygnały kontrolne
(predykaty)

Y - sygnały wyjściowe

S - sygnały sterujące
Z - sygnały wyjściowe

D - dane wejściowe
F - dane wyjściowe

Piotr Kawalec

Wykład XII - 4

Technika cyfrowa

Działanie cyfrowych zespołów

funkcjonalnych



Układ sterujący

na podstawie sygnałów

zewnętrznych

W

, sygnałów kontrolnych

P

oraz

własnego programu

wewnętrznego, generuje

sygnały sterujące

S

i sygnały zewnętrzne

Z



Stan wektora

S

określa sposób i kolejność

przetwarzania danych wejściowych

D

w

dane

wyjściowe

F



Układ operacyjny

w trakcie przetwarzania

danych generuje sygnały

P

(zwane sygnałami

predykatowymi), opisujące relacje

między liczbami

Piotr Kawalec

Wykład XII - 5

Technika cyfrowa

Pojęcia związane z realizacją

operacji



Układ operacyjny

składa się

z bloków

funkcjonalnych realizujących wybrane

operacje

arytmetyczne, logiczne i

pamięciowe na liczbach binarnych



Operacje wykonywane w blokach

funkcjonalnych

zwane są

mikrooperacjami



Mikrooperacjami

nazywamy działania

wykonywane w jednym takcie zegarowym



Wymuszający określone mikrooperacje i

sygnały zewnętrzne stan

Y

nazywamy

mikrorozkazem

Piotr Kawalec

Wykład XII - 6

Technika cyfrowa

Pojęcia związane z realizacją

operacji



Realizowane w jednym takcie zegarowym

generowanie mikrorozkazów i badanie

warunków opisywane jest

mikroinstrukcją



Ciąg mikroinstrukcji realizujących

wyodrębnioną

funkcję nazywany jest

mikroprogramem



Cyfrowe zespoły funkcjonalne mogą

pracować w

różnych konfiguracjach:



jako układy sterujące



jako układy autonomiczne

 jako składniki systemu cyfrowego

Piotr Kawalec

Wykład XII - 7

Technika cyfrowa

Struktury układów operacyjnych



Układy operacyjne mogą być budowane jako



układy specjalizowane

w postaci zespołu

bloków funkcjonalnych, z których

każdy realizuje

pewien zestaw

mikrooperacji i ewentualnie

przesyła

dane do innego bloku



układy uniwersalne

o jednolitej strukturze,

w

których przy pomocy sygnałów

sterujących

oddziaływuje się na

przepływ danych oraz

wybiera się

rodzaj wykonywanych mikrooperacji

Piotr Kawalec

Wykład XII - 8

Technika cyfrowa

Specjalizowane układy operacyjne



W specjalizowanych układach operacyjnych

zasadnicze znaczenie mają zagadnienia

przesyłania danych między blokami
funkcjonalnymi

(głównie

między rejestrami)



W układach operacyjnych stosowane jest

zwykle

równoległe

przesyłanie danych



Przy przesyłaniu mogą wystąpić następujące

sytuacje



przesyłanie z jednego rejestru do wielu

odbiorników



przesyłanie z wielu rejestrów do jednego

odbiornika

Piotr Kawalec

Wykład XII - 9

Technika cyfrowa

Przesyłanie danych z rejestru



odbywa się zwykle przy pomocy magistrali lub

szyny

wyjściowej danego rejestru.

. . .

R

0

R

1

R

n

s

1

s

n

Sygnały sterujące wpisem do rejestrów s , s określają do którego
(których) rejestrów zostaną wpisane dane z magistrali

Piotr Kawalec

Wykład XII -
10

Technika cyfrowa

Przesyłanie danych do rejestru



może być zrealizowane przy pomocy

magistrali

B - nadajniki magistrali (układy bramkujące)

R

0

R

n

. . .

s

0

s

n

R

1

R

n-1

B

B

B

s

1

S

n-1

Piotr Kawalec

Wykład XII -
11

Technika cyfrowa

Przesyłanie danych do rejestru



może być zrealizowane przy pomocy

multipleksetra

A - adres źródła danych

R

0

R

n

s

n

R

1

R

n-1

A

Piotr Kawalec

Wykład XII -
12

Technika cyfrowa

Wady specjalizowanych układów
operacyjnych



przy przetwarzaniu danych można wyróżnić

pięć podstawowych mikrooperacji:



ustawienie



przesłanie



negacja



przesuw



sumowanie



dlatego struktura specjalizowanego

UO

będzie

zawierać

znaczne ilości

identycznych bloków,

ponieważ

każda

mikrooperacja realizowana
jest przez inny blok funkcjonalny