數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與pld應(yīng)用第二章(存儲版)
【正文】 壓范圍 （ 3）經(jīng)濟(jì)因素 (成本 ) 包括設(shè)計成本、制造成本、維護(hù)成本和運行成本等。 （ 3）研制相應(yīng)的 ASIC，構(gòu)成單片系統(tǒng) , 在大批量產(chǎn)品中 ,應(yīng)用愈來愈多。 三 .流水線算法結(jié)構(gòu) 流水線算法結(jié)構(gòu)僅適用于連續(xù)輸入的數(shù)據(jù)流。 采用牛頓－拉夫遜迭代公式： Zi＋ 1 = Zi(2AZi) 因為 Z的最小值是 1，最大值是 2，為此可令起始值 Z0=1，只要滿足 |AZi1| ≤ 必有 |Zi1/A| ≤ ≤ E 例 27:四位二進(jìn)制乘法器的算法設(shè)計。 例 24:設(shè)計運算電路 z = (ab)(c+d) 4. 解析法 利用“數(shù)值分析”方法 , 將復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算分解成一系列簡單運算的迭代 , 從而得到算法。 A B= ∑ A B i=1 特點：電路簡單、成本低，但速度慢。 然后通過迭代運算 yi+1=(yi+x/yi)/2 求 y的近似解 ,直到 | yi+1 yi | ≤ e 時為止。其特點是：在執(zhí)行算法的整個過程中，同一時間只進(jìn)行一種或一組相關(guān)的子運算。但它要求 : (1)數(shù)據(jù)流必須連續(xù)輸入 。 數(shù)據(jù)處理單元設(shè)計 一. 器件選擇 易于控制 各受控電路的控制方式和控制信號要盡可能簡單，從而使產(chǎn)生這些控制信號的邏輯也趨簡單，以便于實現(xiàn)。明確它們和控制器之間交換信息的全部特征，包括信號名稱、有效作用電平或有效作用沿等。 e. Y（ 16 bit），存放中間結(jié)果（ 2A Z）數(shù)據(jù)，實現(xiàn) Y← （ 2A Z）。 由此，可得數(shù)據(jù)處理單元的邏輯框圖 . 第二步 導(dǎo)出數(shù)據(jù)處理單元的邏輯電路圖。子運算的執(zhí)行時間可能只需一個時鐘信號的周期，也可能需要若干個時鐘周期；在某些情況下，子運算執(zhí)行時間并不固定，而由數(shù)據(jù)狀態(tài)來決定?？刂破鞯妮敵鲂盘栍袑?shù)據(jù)處理單元的控制信號和對外界的輸出。 例 210： 根據(jù)前述四位乘法器的算法流程圖和數(shù)據(jù)處理單元導(dǎo)出其控制器的 ASM圖 . 步驟 操作 控制信號 1 Wait END=1 2 i←0 ， P←0 輸入 A, B CR=0 CA=CB1=CB0=1 3 i←i+1 P←P+A CC=1 CM1=CM0=1 4 右移 P CM0=CB0=1 算法流程圖 ASM 圖 算法流程圖 ASM 圖 ASM 圖 算法流程圖 ASM 圖 算法流程圖 四 . 基于 ASM圖的控制器設(shè)計 一般無需狀態(tài)化簡 ,直接選擇核心時序器件 ,狀態(tài)分配 (編碼 ),推導(dǎo)激勵函數(shù)和輸出函數(shù) ,從而得出控制器的邏輯電路 . 例 211： 根據(jù)上例的 ASM圖 , 以 D觸發(fā)器為記憶元件 ,設(shè)計四位乘法器的控制單元 . (1) 狀態(tài)分配 共 4個狀態(tài)，故僅需 2個觸發(fā)器。 1. ASM圖的基本符號 (1) 狀態(tài)塊 對應(yīng)控制器的一個工作狀態(tài) ,與算法流程圖中工作塊的區(qū)別在于 ,必須標(biāo)明需要產(chǎn)生的輸出控制信號 (2) 判別塊 對應(yīng)某個輸入條件的判斷 ,與算法流程圖中判別塊的區(qū)別在于 ,必須標(biāo)明需要判別的輸入信號 . (3) 條件輸出塊 條件輸出塊不是一個獨立的狀態(tài) ,其中的輸出信號除了與它之前判別塊中的輸入條件有關(guān)外 ,還與判別塊之前的狀態(tài)塊有關(guān) 。 分散控制為異步時序時，沒有統(tǒng)一的時鐘信號，執(zhí)行順序由子運算器產(chǎn)生的進(jìn)程信號控制。 部分積 P 的移位可通過移位寄存器實現(xiàn) 。為此，運算器和相應(yīng)的控制信號作如下選擇和規(guī)定： a. 乘法器 MUL。 b. E（ 16 bit），存儲規(guī)定誤差數(shù)據(jù) ERR，實現(xiàn) E←ERR/2 。 c. 可測試性。 （ 2）將整個系統(tǒng)配置在一片或數(shù)片 PLD芯片內(nèi) , 特點是價廉、運行速度高、體積小、易于修改設(shè)計等。 在并行算法結(jié)構(gòu)中，如果待處理數(shù)據(jù)是連續(xù)輸入的數(shù)據(jù)流，含有n個元素，若每個數(shù)據(jù)元素完成算法流程需經(jīng)歷 L′段，
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