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