Методы синтеза композиционных микропрограммных устройств управления с модификацией системы адресации микрокоманд

Краткое содержание

a)   Основний зміст роботи

В першому розділі «Огляд композиційних мікропрограмних пристроїв керування» наведений аналіз відомих структур композиційних пристроїв керування, а також відповідних методів їх синтезу; приведений аналіз сучасних мікросхем ПЛІС типу FPGA, їх характеристики.

Відповідно до концепції, запропонованій В.М. Глушковим, будь-яка цифрова система може бути представленою у вигляді операційного (ОА) та керуючого (КА) автоматів, що функціонують спільно. ОА здатен виконувати обмежений набір тривіальних дій над даними, які називають мікроопераціями (МО), а також формувати певні ознаки виконання мікрооперацій (результат дорівнює нулю, переповнення при арифметичному додаванні, порушення нормалізації при роботі даних з рухомою комою та ін.). З урахуванням цих ознак КА інтерпретує відповідний алгоритм керування, формуючи розподілену у часі послідовність сигналів, які ініціюють виконання відповідних мікрооперацій в ОА. Ця послідовність керуючих сигналів називається мікропрограмою. КА може бути реалізований у вигляді автомату з «жорсткою» логікою (мікропрограмні автомати), автомату з «програмованою» логікою (мікропрограмний пристрій керування) або у вигляді композиції автоматів з «жорсткою» та «програмованою» логікою (композиційний мікропрограмний пристрій керування). У даній дисертаційній роботі розглянута мікропрограмна реалізація алгоритму керування, в основі якої лежить використання композиційних мікропрограмних пристроїв керування (КПМК).

Запропоновані у дисертаційній роботі методи синтезу КПМК орієнтовані на ПЛІС з архітектурою FPGA. Мікросхеми цієї архітектури широко використовуються при реалізації цифрових пристроїв завдяки ряду їх особливостей:

-          конфігуровані логічні блоки (КЛБ) можуть реалізовувати будь-яку функцію від n змінних, де для сучасних FPGA n досягає значення 6. При цьому часова затримка одного КЛБ незалежно від складності функції, що реалізується, є постійним значенням;

-          блоки вбудованої пам’яті (БВП) при збереженні постійної ємності можуть бути настроєні на одну з допустимих конфігурацій.

Таким чином, архітектура мікросхем ПЛІС типу FPGA має ряд характеристик, які можуть бути використані при реалізації КМПК. Крім того, наявність САПР, які підтримують проектування пристроїв в базисі FPGA, дозволяє зменшити тривалість процесу розробки та знижує вірогідність появи  помилок.

При реалізації функцій від великої кількості аргументів на КЛБ з обмеженою кількістю входів необхідно виконувати декомпозицію функцій. При цьому збільшується кількість рівнів в системі, а також час формування відповідних функцій. Очевидно, зменшення кількості аргументів і термів в функціях дозволяє зменшити складність комбінаційних схем і відповідні часові затримки.

В дисертаційній роботі розглядаються питання зменшення комбінаційної частини КМПК при його реалізації в базисі FPGA.