Основные этапы проектирования схем МПА

Проектирование МПА заключается в проектировании компонентов структурной схемы, представленной на рис.8.1.

Основными этапами проектирования МПА являются:

1. Проектирование графа микропрограммы.

2. Проектирование структурной схемы устройства.

Эти два этапа взаимосвязаны и выполняется параллельно (см. раздел 7.2.1. Разработка структурной схемы операционной части АЛУ.Проектирование графа микропрограммы).

3. Выбор типа используемого конечного автомата.

При выборе типа конечного автомата следует иметь в виду, что использование распределителя сигналов возможно в ограниченных случаях линейных микропрограмм или микропрограмм с длинными линейными участками и относительно малым количеством ветвлений.

Автомат Мили по сравнению с автоматом Мура дает уменьшенное количество состояний, но более сложные комбинационные схемы.

4. Разметка графа микропрограммы и составление графа конечного автомата.

Этот этап позволяет определить количество состояний, функции выходов и переходов автомата.

5. Определение параметров регистра состояний и дешифратора состояний.

Параметры дешифратора определяются количеством состояний автомата Q. Количество выходных схем дешифратора K определяется по формуле
К = ] logQ [

6. Выбор типов триггеров регистра состояний.

Сигналы переходов устанавливают следующее состояние автомата. При выборе D-триггеров установка нового состояния определяется только входным сигналом (на каждый триггер по одному). Нулевой сигнал устанавливает нулевое состояние, единичный – единичное состояние. Установка любого состояния производится по синхросигналу. При выборе JK-триггеров (с раздельными входами) активными, т.е. производящими переключение, являются только единичные сигналы. Для переключения триггера в единичное состояние требуется подача единичного сигнала на J-вход, для переключения триггера в нулевое состояние – на K- вход.

Так как предусмотрена подача двух сигналов на каждый триггер, общее количество сигналов переходов возрастает, но возрастает и возможность минимизации комбинационных схем за счет совместного использования отдельных логических схем.

7. Кодирование состояний автомата.

Кодирование состояний автомата заключается в нумерации состояний. При кодировании следует учитывать переходы из одного состояния в другое. Желательно, чтобы при переходах изменяло свое значение минимальное количество разрядов в номере состояния автомата. Это уменьшает сложность комбинационных схем формирования сигналов переходов. Если количество состояний автомата не равно степени двух, для минимизации оборудования важен выбор используемых значений номеров состояний автомата.

8. Составление совмещенной таблицы выходов и переходов МПА. Это необязательный этап, который облегчает проектирование комбинационных схем выходов и сигналов переходов.

9. Проектирование комбинационной схемы выходов.

На этом этапе по совмещенной таблице выходов и переходов МПА составляются логические выражения для формирования двоичных сигналов (микроопераций) на всех выходных линиях управления (y_i). двоичных сигналов на всех выходных линиях управления (микроопераций y_i).

10. Проектирование комбинационной схемы сигналов переходов.

На этом этапе по совмещенной таблице выходов и переходов МПА составляются логические выражения для формирования двоичных сигналов переходов на всех выходных линиях управления состояниями триггеров регистра состояния.

11. Составление функциональной схемы МПА.

На этом этапе по логическим выражениям для формирования двоичных сигналов управления y_i и сигналов переходов строится функциональная схема и с учетом определенных параметров дешифратора и регистра состояния проектируется функциональная схема МПА.

12. Составление принципиальной схемы МПА.

На этом этапе по функциональной схеме МПА с учетом выпускаемых промышленностью микросхем строится принципиальная схема МПА