第4章数字系统建模与描述.pptVIP

主要内容算法设计数字系统算法流程图描述状态机及算法状态机图描述备有记忆文件的状态图MDS*第29页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法设计考虑因素：功能与性能考虑硬件结构与资源对算法的影响硬件资源规模小时，考虑设计简单硬件资源丰富时，应该考虑提高速度等指标算法必须具有硬件的可实现性*第30页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法设计算法结构顺序算法结构：各个操作按照次序依次执行顺序结构的执行时间与数据流个数、操作步骤等有关。并行电路实现顺序算法需要一定的策略。*第31页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法设计并行算法结构多个操作在同一时刻同时运行，且这些操作之间几乎没有依赖关系；每一个操作需要独立的硬件资源实现，因此硬件成本较大；并行算法结构的运行速度比顺序结构高*第32页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法设计流水线结构把整个运算过程分解成若干段，系统在同一时刻可对先后输入的数据流元素进行不同阶段的运算。流水线结构几乎可以在一个时钟周期内得到一个结果——速度很快(面积换速度)*第33页，共62页，星期日，2025年，2月5日数字系统算法流程图描述算法流程图是一种描述数字系统硬件操作功能的图形方法。由于描述硬件的动作，某些结构存在并发性。*第34页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法启动框和结束框启动框和结束框表示该算法流程图的开始和结束*第35页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法工作框用矩形框表示框内用文字说明该工作框所对应的硬件操作内容及对应的输出信号算法流程图与硬件的功能应有很好的对应关系。一个工作框的功能很容易地映射成为一个的逻辑电路。*第36页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法判断框判断框用菱形框来描述。框内给出判断量和判断条件。根据不同的判断结果，算法流程图将确定转向不同的后继操作。判断框必定有两个或两个以上的后续操作，当后续操作超过3个时可以用若干个判断框连接来描述。*第37页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法条件框条件框用圆角矩形来表示。条件框一定与判断框的一个分支相连，且仅当该分支条件满足时，条件框中所表明的操作才被执行。条件框描述了硬件操作的并发性：条件框的操作是与判断结果同时发生的。*第38页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法示例：串行加法器串行加法器是利用一位加法器实现两个多位二进制数据相加的电路。四位串行加法器电路的组成：加法控制电路/累加器(ACC)/加数寄存器/一位全加器和进位位寄存器。*第39页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法示例：串行加法器*第40页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法乘法器步骤操作内容被乘数乘数备注1初始化9位寄存器，乘数最低位为“1”，故加被乘数0000010010101001011001M=12右移1位，最低位为“0”，不加被乘数000101100M=03右移1位，最低位为“0”，不加被乘数000010110M=04右移1位，最低位为“1”，加被乘数0000010110101001011011M=15右移1位，产生乘法结果000101101*第41页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法乘法器*第42页，共62页，星期日，2025年，2月5日算法流程图的符号及其描述方法乘法器*第43页，共62页，星期日，2025年，2月5日状态机及算法状态机图描述*第44页，共62页，星期日，2025年，2月5日第4章数字系统建模与描述*第1页，共62页，星期日，2025年，2月5日主要内容数字系统的模型结构数字系统的算法与描述数字系统设计的基本步骤*第2页，共62页，星期日，2025年，2月5日数字系统模型结构*第3页，共62页，星期日，2025年，2月5日模型结构按照数字系统的定义来构成模型数据处理模块：数据处理子系统/信息处理单元功能：完成数据的采集、存储、运算和传输组成：由存储器/运算器/寄存器/数据选择器等组成工作过程：根据接收的控制信号完成数据的存取和运算，并将操作进程和结果作为条件信号反馈给控制