南京邮电大学：《数字电路与系统设计》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十二章 数字系统设计基础（12-1）概述

第12章 数字系统设计基础

1 第12章 数字系统设计基础

概述 令传统的真值表、卡诺图、状态转移图等方法 设计电路需要凭设计者的经验,而且不适合V 大规模的数字系统设计 需要一种数字系统的设计方法,突破传统方n 法的局限性。 本章将详细介绍数字系统的描述工具:方框 图,算法流程图、处理器明细表、ASM图

2 概述 ❖ 传统的真值表、卡诺图、状态转移图等方法 设计电路需要凭设计者的经验，而且不适合 大规模的数字系统设计。 ❖ 需要一种数字系统的设计方法，突破传统方 法的局限性。 ❖ 本章将详细介绍数字系统的描述工具：方框 图，算法流程图、处理器明细表、ASM图

第一节概述 数字系统的基本模型 外部输入,「 输入接口 输出接口 外部输出 控制信号 控制器 控制信号V 时钟 控制 状态 信号 信号氵 输入信号 输入接口 数据 输出信号0 处理器 输出接口 数字逻辑子系统 图121.1数字系统的一般模型

3 第一节 概述 一、 数字系统的基本模型 输出接口 数据 处理器 输入接口 输入接口 控制器 输出接口 外部输入 控制信号 时钟 输入信号 状态 信号 控制 信号 数字逻辑子系统 输出信号 外部输出 控制信号 图12.1.1 数字系统的一般模型

基本模型的功能 输入输出接口:完成AD,DA转换,同步化 处理 令数据处理器(受控电路):信息的传送处理。 令控制器(控制电路):完成对数据处理器的 控制

4 基本模型的功能 ❖ 输入输出接口：完成A/D，D/A转换,同步化 处理。 ❖ 数据处理器（受控电路）：信息的传送处理。 ❖ 控制器（控制电路）：完成对数据处理器的 控制

说明 控制器根据数据处理器的输出状态来产生控 制信号。 数据处理器受控制信号产生状态信号 在一个计算步骤,控制器发出控制信号给数 据处理器,数据处理器完成控制信号所规定 的操作 控制器是区别数字系统和简单的功能部件的 标志

5 说明 ❖ 控制器根据数据处理器的输出状态来产生控 制信号。 ❖ 数据处理器受控制信号产生状态信号。 ❖ 在一个计算步骤，控制器发出控制信号给数 据处理器，数据处理器完成控制信号所规定 的操作。 ❖ 控制器是区别数字系统和简单的功能部件的 标志

2.数据处理器 n+1 (X,Q",C) Q Q Z=G(X,Q",C) 输入x下:组合逻辑网络区z繪 S=R(X, 2") 控制网络 图1112数据处理器模型

6 2.数据处理器 Q F( X ,Q ,C ) n n = +1 Z G(X,Q ,C) n = ( , ) n S = R X Q  图11.1.2 数据处理器模型 组合逻辑网络 Qm Q1 m 1 … 输入 … 信号 输出 信号 … S 控制网络 … 1 m C X Z

数据处理器的描述方法 规定数据处理任务的表格称为明细表, 说明: 令两个子表:操作表和状态变量表。 操作表:n列出在控制信号下,数据处理器应A 实现的操作。 状态变量表:定义数据处理器输出的状态变 量和信号

7 数据处理器的描述方法 规定数据处理任务的表格称为明细表， 说明： ❖ 两个子表：操作表和状态变量表。 ❖ 操作表：列出在控制信号下，数据处理器应 实现的操作。 ❖ 状态变量表：定义数据处理器输出的状态变 量和信号

设一个简单数据处理器如图 A B 组合电路 X 输入信号X,控制信号C1、C2、C3和C4(分别记 为NOP、ADDA、ADDB和CLAB),两个寄存器 A、B。输出状态信号S1、§2及信号Z

8 A B 组合电路 S C X Z 设一个简单数据处理器如图 输入信号X，控制信号C1、C2、C3和C4（分别记 为NOP、ADDA、ADDB和CLAB），两个寄存器 A、B。输出状态信号S1、S2及信号Z

表1211数据处理器明细表 操作表 状态变量表 控制信号操作状态变量定义 NOP 无操作 X>0 ADDA A←A+X X<0 ADDB B←B+X 输出Z=A CLAB|A←0,B←0

9 表12.1.1 数据处理器明细表 CLAB A←0,B←0 输出Z=A ADDB B←B+X ADDA A←A+X S2 X0 控制信号 操 作 状态变量 定 义 操 作 表 状 态 变 量 表

控制器 令实现一个计算任务,必存在一个算法,控制器 就是用来规定算法的步骤。 令控制器决定算法步骤,必须有记忆能力,所以 它是一个时序电路,应包含存储器 10

10 控制器 ❖ 实现一个计算任务，必存在一个算法，控制器 就是用来规定算法的步骤。 ❖ 控制器决定算法步骤，必须有记忆能力，所以 它是一个时序电路，应包含存储器