andrey

Путь к Файлу: /Организация ЭВМ / Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников).doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   2
Пользователь:   andrey
Добавлен:   13.01.2015
Размер:   82.0 КБ
СКАЧАТЬ

Лекция №2

Подготовили Седельников Е.В. и Ишимов Ф.И.

 

Основные схемы

1. Простые конструкции

N-ное количество MUX с общей шиной выборки sl называется n-битным MUX. Так же, n-ное количество триггеров с общей разрешающей шиной cl называется n-битным триггером, и n-ное количество контроллеров шины (драйверов) с 3-им состоянием с общей шиной разрешения выдачи выходных сигналов oe называется n-битный драйвер.

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Для x=x[n-1:0], мы определили x= xn-1…x0 . Для  а=а[n-1:0], b=b[n-1:0] и oÎ[AND,OR,NAND,NOR,XOR,XNOR] мы определяем:

 

aob=(an-1obn-1, …, a0ob0)

 

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Схема на рис. 1(а) имеет входы a[n-1:0] и выходы b[n-1:0]= а. – это называется n-битный инвертор. Схема на рис. 1(б) имеет входы a[n-1:0], b[n-1:0] и выходы c[n-1:0]= aob – это называется n-битный o-вентиль.

Для аÎ{0,1}, b=b{n-1:0} и oÎ[AND,OR,NAND,NOR,XOR,XNOR] мы определяем:

 

aob= anob =(aobn-1, …, a0ob0)

 

Схема на рис. 1(с) имеет входы а, b[n-1:0] и выходы c= aob. Схема состоит из n-битного о-вентиля в котором все входы ai связаны с одним и тем же битом а.

Для oÎ[AND,OR], «сбалансированное дерево» из n-1 о-вентиля имеет входы a[n-1:0] и выходы b= an-1o…oа0 – это называется о-дерево с n-входами.

Цена и задержка простейших конструкций приведена в табл.1

Обозначения этих конструкций показана на рис. 2

 

 

a)                                  б)                                                 в)

 

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)a[n-1]        a[0]       a[n-1]   b[n-1]    a[0]   b[0]                a    b[n-1]          b[0] 

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников) Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников) Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 


          …                                      …                                              …

 

b[n-1]         b[0]              c[n-1]            c[0]                     c[n-1]              c[0]

 

 

Рис. 1 Схема n-битного инвертора (а), и n-битного о-вентиля (б), схема вычисляющая aob[n-1:0] (в).

 

 

 

 

a)                                                 б)                                                  в)

            a[n-1:0]                         a[n-1:0]     b[n-1:0]                         a[n-1:0]   

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников) Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 


Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)                           n                                   n           n

oe

 

0             1

 
                                           sl                                                                                                                                                                                                               

n

 
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)ce

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)                 n                                               n                                                                                   

         b[n-1:0]                                  c[n-1:0]                                             b[n-1:0]

                                                                                                                                                    

       

 

     г)                                          д)                                                       е)       

 

 a[n-1:0]   b[n-1:0]                       a      b[n-1:0]                            a[n-1:0]      

 

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)       n           n                                            n                                     n

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 


Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)              

           n                                            n

         c[n-1:0]                               c[n-1:0]                                          b

 

Рис. 2  Обозначения n-битного регистра (а), и n-битного MUX (б), n-битного драйвера c тремя состояниями (в), n-битного о-дерева (г,д), о-дерево с n-входами, на рис. (д) все входы ai связаны с одним битом а.

 

 

 

Табл. 1 Цена и задержка простейших n-битных схем из рис. 2.

 

 

 

n-бит

n-вх дерево

 

Регистр

MUX

Драйвер

О-вентиль

Цена

n·Cff

n·Cmux

n·Cдрв

n·Cо

(n-1) · Cо

 

Задержка

Dff

Dmux

Dдрв

Dо

[log n] · Dо

 

 

2. Проверка на «0» и равенство.

Схема проверки на «0» (n-zero tested) со входом a[n-1:0] и выходом:

b= an-1Ú…Úа0

 

Сzero(n)=(n-2)*COR+CNOR

Dzero(n)=([log n]-1)* DOR+DNOR

 

Схема проверки на равенство со входами a[n-1:0] и b[n-1:0] и выходом C таким что:

С=1 « a[n-1:0]= b[n-1:0]

т.к. а[i]=b[i] эквивалентно а[i]Åb[i]=0, проверка на равенство может выражаться как:

С=1 « a[n-1:0]Åb[n-1:0]=0n

Т.о. очевидна реализация путем поразрядного комбинирования операндов по схеме  XOR и результат пропустить через проверку на ноль:

 

Сequal(n)= n*Cxor+ Сzero(n)

Dequal(n)= Dxor+ Dzero(n)

3. Дешифраторы

N-разрядный дешифратор – схема со входами x[n-1:0] и выходами Y[2n-1:0] такими что для всех i:

Yi=1« áxñ =i.

Схема как рис. 3. Пусть k=[n/2] и l=[n/2]. Справедливость данной конструкции показывается как «induction» над n. Шаг один «induction» доказывает

Y[2k*i+j] =1«V[i] = 1ÙU[j]=1

«áx[n-1:k]ñ=iÙáx[k-1:0]ñ=j

«áx[n-1:k] x[k-1:0]ñ= 2k*i+j

 

n=1                                                n>1

U[K-1:0]

 

K=2k

 

k

 
               x[0]

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 

 

 

 

 


V[i]

 
      Y[1]  Y[0]

 

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 

 

 

 


Рис. 3 Схема дешифратора

Цена и задержка дешифратора:

Сд(1) = Синв

Сд(n) = Cд([n/2])+ Cд([n/2])+2n·CИ

Dд(1) = Dинв

Dд(n) = Dд([n/2])+ DИ

 

Полудешифратор

N-разрядный полудешифратор – схема со входами x[n-1:0] и выходами     Y[2n-1:0] такими что:

Y[2n-1:0]= Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)-áxñ1áxñ

 

Пусть L обозначает младшие биты и Н старшие биты в диапазоне индексов [2n-1:0]:

L=[2n-1:0],                              H=[2n-1: 2n-1]

С данным упрощением рис. 4 показывает схему полудешифратора.

Спд(1) = 0

Спд(n) = Cпд(n-1)+ 2n-1·(CИ+Cили)

Dпд(1) = 0

Dпд(n) = Dпд(n-1)+ max{DИ,DИЛИ}

 

x[n-2:0]

 
n=1

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)0    x[0]

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников) Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 

 

 

 

 


2n-1

 

2n-1

 
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)     Y[1]   Y[0]

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников) Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)

Y[H]

 

Y[L]

 
 

 

 


Рис. 4   Полудешифратор

 

В induction шаге доказательства последние áx[n-2:0]ñ биты U устанавливаются в единицу на основании предположения.

Если xn-1=0,  то

 

áxñ = áx[n-2:0]ñ

y[H] = Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)

y[L] = U

Если xn-1=1, то

 

áxñ = 2n-1+áx[n-2:0]ñ

y[Н] = U

y[L] = Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)

 

Т.о. в обоих случаях последние биты áxñ в y равны 1.

 

4. Счетчик – указатель нуля

 

Для строк x мы обозначаем за lz(x) нулевые старшие разряды х. Пусть n=2m – мощность обоих. N-разрядный счетчик указатель нуля – схема со входами x[n-1:0] и выходами y[m:0] удовлетворяющие условию y=lz(x).

Рис. 5 показывает схему счетчика указателя нуля. Для доказательства используется следующие сокращения:

H=[n-1:n/2]

L=[n/2-1:0]

áyHñ = lz(x[H]) и

áyLñ = lz(x[L])

 

m=0                            m>0

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 


x[L]

 

1

 

 

 

0

 
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)

Lz(n/2)

 
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)      x[0]

Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)
 

 

 

 

 


      y[0]

 

 

Рис. 5 Счетчик указатель нуля

 

 

Т.о. Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)

 

                         = Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)

 

где

                   Лекция_по_Микропроцессорам (Седельников)

 

Цена и задержка этой схемы:

Сlz(1) = Синв

Сlz(n) = 2* Сlz (n/2)+ Cmux(m+1)+ Синв

Dlz(1) = Dинв

Dlz(n) = Dlz (n/2)+ Dmux+ Dинв

 

 

 

 

 

 

 

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика