Согласно  таблице можно записать функции  адресных входов:

      S0 = y13 v y7;

      S1 = y1 v y5 v y8.

      Синтез MS3

      На  информационные входы A0, B0 микросхем подаются сигналы с выхода схемы OR, на входы A1, B1 – с выходов регистра R1, на входы А2, В2 – с выходов регистра R3, на входы А3, В3 – с выходов регистра R2

      В таблице 9 представлена зависимость значений на адресных входах от управляющих сигналов.

Таблица 12 - Таблица истинности MS4

      Согласно  таблице можно записать функции  адресных входов:

      S0 = y1 v y4 v y13;

      S1 = y4 v y8.

      Синтез MS5

      На  информационные входы A0, B0 микросхем подается код с выхода арифметико-логического устройства ALU, на входы A1, B1 – код с выхода регистра R3, на входы А2, В2 – код с выхода регистра R2, на входы А3, В3 подаются низкие уровни.

      В таблице 10 представлена зависимость значений на адресных входах от управляющих сигналов.

Таблица 13 - Таблица истинности MS5

 

      Согласно  таблице можно записать функции  адресных входов:

      S0 = y10

      S1 = y12

 

2.3 Описание функционирования спецпроцессора по принципиальной схеме

      Выполнение  микрооперации R1:=D

     УА формирует сигнал у2, который поступает на вход дизъюнктора DD4.2. DD4.2 формирует на выходе единицу, которая поступает на конъюнктор DD5.2, и при приходе синхроимпульса, элемент DD5.2 выдает на выходе еденицу, которая разрешает триггерам DD6, DD7 принимать информацию от мультиплексоров DD1, DD2. Мультиплексоры DD1, DD2 имеют на адресных входах  низкие уровни, и выдают информацию с соответствующих выходов.

     Занесение информации с магистрали MD на R2 и R3 происходит аналогично.

      Выполнение микрооперации R3:=RSM+R3+1

      УА формирует сигнал у1, который через дизъюнктор DD18.1, формирует на входах селекции мультиплексоров DD14- DD17 комбинацию – «10». Мультиплексоры начинают принимать информацию от регистров DD34- DD35 по соответствующим входам и выдавать ее на входы АЛУ DD24- DD25. Дизъюнктор DD19.1 формирует на входах селекции мультиплексоров DD20- DD23 комбинацию «10». Мультиплексоры начинают принимать информацию от триггеров DD12- DD13 и передавать ее на АЛУ DD24- DD25. Сигнал у1, поступая на дизъюнкторы DD19.2, DD19.3, DD18.3 переключает АЛУ DD24- DD25 в режим выполнения операции сложения. Результат с выхода АЛУ DD24- DD25 поступает на мультиплексоры DD10- DD11, которые принимают информацию по первому входу, из-за сформированной на входе селекции S1 единицы с помощью сигнала у1. Затем, мультиплексоры DD10- DD11 выдают информацию на триггеры DD12- DD13. 

      Выполнение  микрооперации RSM:=R1-R2

      УА формирует сигнал у4 поступает на вход селекции S0 мультиплексоров DD18- DD21, которые принимают информацию с триггеров DD14- DD17, с последующей передачей этой информации на входы АЛУ DD24- DD25. Также сигнал у4, через дизъюнктор DD19.1 и DD18.2, заставляет мультиплексоры DD20- DD23 принимать информацию с третьих информационных входов. Эта информация поступает от триггеров DD8- DD9, с поледующей передачей на АЛУ DD24- DD25. Сигнал у4, попадая на вход селекции АЛУ, переключает его в режим вычитания. После выполнения операции, результат с выходов АЛУ поступает на мультиплексоры DD28- DD31, которые приняв эту информацию, передают ее на регистры DD34- DD35. 

      Выполнение  микрооперации RSM:=(R1vR2)+RSM

      УА формирует сигнал у5, который попадая на дизъюнктор DD18.1 и выдавая с его выхода единицу, формирует адрес «10» на мультиплексорах DD14- DD17, принимать информацию поступающую с выходов регситров DD34- DD35.  В качестве второго операнда, АЛУ DD24- DD25 получает информацию с выходов дизъюнкторов 26.1-26.4, 27.1-27.4 через нулевые входы мультиплексоров DD20-DD23. Результат с АЛУ поступает на мультиплексоры DD28- DD31, которые выдают информацию, принятую с нулевых информационных входов. Эта информация поступает на регистры DD34- DD35.

      Выполнение  микрооперации R1:=2*R3

      УА формирует сигнал у6, который поступая на дизъюнктор DD4.2, формируя на выходе этого элемента единицу, которая вместе с сигналом синхронизации разрешает триггерам DD6-DD7, принимать информацию с первых входов мультиплексоров DD1-DD2. Мультиплексоры, в свою очередь, принимают информацию с триггеров DD12-DD13 косой передачей влево, что соответствует целочисленному умножению на 2. 

      Выполнение микрооперации RSM:=RSM-R1

      УА формирует сигнал у8, который поступает на вход дизъюнктора DD18.1. Единица с выхода данного элемента поступает на адресный вход S1 мультиплексоров DD14-DD17. Они выбирают информацию с выходов регистров DD34-DD35. y8 заставляет мультиплексоры DD20-DD23 передавать на выходы по первому адресу сигналы с триггеров DD6-DD7. Управляющий сигнал y8 формирует код микрооперации в АЛУ DD24-DD25 (0010), а также подает единицу на вход переноса из младшего разряда. Результат операции через мультиплексоры DD28-DD31 запишется в регистры DD34-DD35. 

      Выполнение  микрооперации RSM:=ARS(RSM,1)

      УА формирует сигнал у9, задающий код операции сдвиг вправо для сдвигающего регистра DD34-DD35.  Продублируем знаковый бит в первый числовой разряд.

      Выполнение микрооперации RSM:=R3

      УА формирует сигнал у10, заставляет мультиплексоры DD28-DD31 передавать информацию с первых входов и записывать ее в регистры DD34-DD35, работающие в режиме параллельной записи (11).  

      Выполнение  микрооперации R2:=RC(R2,2)

      УА формирует сигнал у11, который заставляет мультиплексоры DD2-DD3 принимать данные с 1 входа, на который косой передачей вправо на 2 разряда передаются выходы триггера DD8-DD9, триггеры, в которые и произведется параллельная запись информации. 

      Выполнение  микрооперации RSM:=R2

      Выполнение  этой операции аналогично RSM:=R, разве что мультиплексоры DD28-DD31 будут принимать информацию со вторых входов. 

      Выполнение  микрооперации RSM:=R2+R3

      УА формирует сигнал у13, который поступает на дизъюнктор DD18.2, формирует на его выходе единицу, которая в свою очередь поступает на входы селекции S1 мультиплексоров DD20- DD23. Это позволяет им принимать информацию со вторых информационных входов от триггеров DD8- DD9. Мультиплексоры DD20- DD23 принимают информацию также по вторым входам от триггеров DD12- DD13. Затем, информация с обоих комплектов мультиплексоров поступает на входы АЛУ DD24- DD25. Результат с АЛУ подается на мультиплексоры DD28- DD31, которые принимают информацию по нулевым входам, и выдают на регистры DD34- DD35. 

      Выполнение  микрооперации MD:=RSM

      УА формирует сигнал у14, который поступает на вход инвертора DD42.1, формируя на его выходе ноль. После чего, этот ноль попадает на инверсный вход разрешения работы усилителей DD41.1- DD41.2, на которые поступает информация от регистров DD34- DD35.

2.4 Расчет быстродействия процессора

      Для расчета быстродействия нужно из множества микроопераций выделить ту, выполнение которой требует максимального времени. В нашем случае такой микрооперацией является RSM:=(R1 | R2) + RSM.

      Теперь  нужно сложить задержки элементов, через которые проходит сигнал при выполнении данной микрооперации:

t = (23 + 300 + 20 + 23 +125) нс = 491·нс

      Учитывая, что генератор должен вырабатывать сигнал типа меандр, то частота синхросигнала  будет равна:

      F = 1/(2·t) = 1/(2·438·10^-9) = 1,01 (МГц)

2.5 Разработка временных диаграмм

      Построенные диаграммы описывают принцип  работы АЛУ и блока регистров. Диаграммы построены с задержками, что соответствует времени переключения элементов на определённом шаге. Стрелками показаны причинно-следственные связи.

 

 
Заключение

      В данной курсовой работе был спроектирован  спецпроцессор для выполнения заданного набора микрокоманд.

      К пояснительной записке прилагаются  функциональная и принципиальная схемы системы, перечень элементов, а также временные диаграммы.

     При разработке электрических схем и  пояснительной записки использовалась программное обеспечение Microsoft Office Visio и Microsoft Office Word.

 

Список используемой литературы

1. С.Т.Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А.Попов. Микропроцессоры и микроэвм в системах автоматического управления. – Ленинград: Машиностроение, 1987г.
2. Н.П. Сергеев, Н.П. Вашкевич. Основы вычислительной техники. – Москва: Высшая школа, 1988г.
3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – М.: Металлургия, 1988г.