Y26785B前面幾章介紹的數(shù)據(jù)選擇器、比較器、加法器、計數(shù)器等電路,都是只能實現(xiàn)某種單一的特定功能,因此稱為功能部件級電路。由若干這樣的數(shù)字電路和邏輯部件構(gòu)成的,按一定順序處理和傳輸數(shù)字信號的設備,稱為數(shù)字系統(tǒng)。電子計算機、數(shù)字照相機、數(shù)字電視等就是常見的數(shù)字系統(tǒng)。數(shù)字系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可以劃分為數(shù)據(jù)處理單元和控制單元兩部分,如圖10,1,1所示。因此,數(shù)字系統(tǒng)中的二進制信息也劃分成數(shù)據(jù)信息和控制信息兩大類。

數(shù)據(jù)處理單元接受控制單元發(fā)來的控制信號,對輸入的數(shù)據(jù)進行算術運算、邏輯運算、移位操作等處理,然后輸出數(shù)據(jù),并將處理過程中產(chǎn)生的狀態(tài)信息反饋到控制單元,數(shù)據(jù)處理單元也稱為數(shù)據(jù)通路(Datapath)。控制單元根據(jù)外部輸人信號及數(shù)據(jù)處理單元提供的狀態(tài)信息,決定下一步要完成的操作,并向數(shù)據(jù)處理單元發(fā)出控制信號以控制其完成該操作。通常以是否有控制單元作為區(qū)別功能部件和數(shù)字系統(tǒng)的標志,凡是包含控制單元且能按順序進行操作的系統(tǒng),不論規(guī)模大小,一律稱為數(shù)字系統(tǒng),否則只能算是一個子系統(tǒng)部件,不能稱為一個獨立的數(shù)字系統(tǒng)。例如,大容量存儲器盡管電路規(guī)模很大,但也不能稱為數(shù)字系統(tǒng)。

數(shù)字系統(tǒng)的設計方法可分為兩大類,即自下而上的設計方法和自上而下的HDL和VHDL等。比較而言,ABEL是一種用來描述相對簡單的數(shù)字系統(tǒng),而Verilog HDL和VHDL則是用來描述更復雜的數(shù)字系統(tǒng),這里主要介紹ⅤerilogHDL的應用。

從結(jié)構(gòu)上劃分,數(shù)字系統(tǒng)由哪幾部分組成?因此,所傳輸?shù)亩M制信息分為哪幾類?

數(shù)字系統(tǒng)的設計方法有哪幾種?自上而下的設計步驟是什么?

數(shù)字系統(tǒng)的實現(xiàn)有哪幾種方法?各種方法的特點是什么?

ASM圖是描述數(shù)字系統(tǒng)控制單元的工作流程圖,主要用來描述控制單元的時序操作特性,說明控制條件及控制單元狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。其結(jié)構(gòu)形式類似于計算機中的程序流程圖。應用ASM圖設計控制單元,可以很容易將語言描述的設計問題變成具有嚴格操作順序和操作時間的時序流程圖的描述,只要描述邏輯設計問題的時序流程圖一旦形成,狀態(tài)函數(shù)和輸出函數(shù)就容易獲得,從而得出相應的硬件電路。

ASM圖形符號,ASM圖中有三種基本的符號,即狀態(tài)框、判斷框和輸出框。

狀態(tài)框.狀態(tài)框用于表示控制單元的一個狀態(tài),如圖10.2.1(a)所示�？騼�(nèi)標出在此狀態(tài)下實現(xiàn)的寄存器傳輸操作和輸出,狀態(tài)的名稱置于狀態(tài)框左上角,分配給狀態(tài)的二進制代碼位于狀態(tài)框的右上角,圖10.2.1(b)所示為狀態(tài)框?qū)?/span>

例。狀態(tài)框的名稱是S1,其代碼是010,框內(nèi)規(guī)定的寄存器的操作是B←A,輸出信號是z。圖10,2,1中的箭頭表示控制單元狀態(tài)的流向,在時鐘脈沖觸發(fā)沿的觸發(fā)下,控制單元進入狀態(tài)sl,在下一個時鐘脈沖觸發(fā)名稱二進制代碼.