31 Моделювання на рівні регістрових передач

При моделировании цифровых систем ЦС на уровне регистровых передач КС описывается в ввиде модулей (блоков), которые сохраняют и трансформируют (обрабатывают) данные. Их можно условно разделить на блоки, которые относятся к тракту передачи и обработки данных (операционное устройство или информационный тракт), и устройство управления (рис.4.2).

К операционному устройству относятся регистры для сохранения даннях и блоки, которые преобразуют данные (сумматоры, множители, компараторы, счетчики, АЛУ и т. д.). К операционному устройству можно отнести и оперативную память.

Вход Выход

Устр-во управления

Рисунок 4.2 - Структура устр-ва, которое моделируется

Устройство управления обеспечивают необходимую последовательность элементарных операций (чтения, записи и перезаписи информации, сдвига информации и т.п.). Такие операции принято называть микрооперациями, или микрокомандами. Обычно в ЦС каждой микрооперации отвечает собственный инициализирующий сигнал.

Модели компонентов ЦС представляются функциями, которые ими выполняются, без раскрытия внутренней структуры, времени срабатывания, задержок и т.п. Токи, напряжения, пороги срабатывания устройств, нагрузочные способности не считаются при моделировании на регистровом уровни. Например, модель тригера есть элементарное устройство, которое сохраняет один бит информации, модель п - разрядного регистра - устройство, которое сохраняет п бит информации. Типы триггеров, которые составляют регистр, и способ построения регистра не принимаются во внимание.

Модель устройства управления (управляющего автомата), обычно строится на основе оператора выбора GASE, используя в качестве ключа выбора варианта изменения состояния автомата в текущий момент времени. В середине каждого варианта определяются выходные сигналы, которые формируются в соответствии к входным, и переход к следующему состоянию автомата.

Сигналы моделируются рядками, которые состоят с нулей и единиц. Эти рядки отвечают состоянию регистров, счетчиков, шин передачи информации.

Работа ЦС проходит по тактам. На каждом такте работы устройство управления формирует сигналы, которые инициализуют выполнения некоторых действий в операционном устройстве. Как правило, ЦС работает по программе, которая сохраняется в памяти, и выполняется в каждый конкретный момент времени действия определяются текущей командой программы. Реализация каждой команды программы осуществляется за несколько синхротактов, напротяжении которых выполняется необходимая совокупность микроопераций. В каждой ЕОМ набор микроопераций точно определенный, количество их в реальных ЕОМ составляет от нескольких десятков до нескольких сотен.

Выложенные принципы работы ЦС реализуются в программах моделирования на реестровом уровне. Работа моделирующей программы протекает по синхротактам, всередине каждого с которых выполняется одна или несколько микроопераций.

Т.О., моделирование ЦС на уровне реестровых передач лежит в покомандной имитации выполнения машинной программы, записанной в памяти этой ЦС, и анализе преобразований информации, представленной в двоичной форме, которая циркулирует между функциональными устройствами. Машинная программа, которая моделируется, записана на уровни машинных команд, играет роль входных данных для моделирующей программы. Управления работой моделирующей программы осуществляется с помощью директив.