Y26785B前面几章介绍的数据选择器、比较器、加法器、计数器等电路,都是只能实现某种单一的特定功能,因此称为功能部件级电路。由若干这样的数字电路和逻辑部件构成的,按一定顺序处理和传输数字信号的设备,称为数字系统。电子计算机、数字照相机、数字电视等就是常见的数字系统。数字系统从结构上可以划分为数据处理单元和控制单元两部分,如图10,1,1所示。因此,数字系统中的二进制信息也划分成数据信息和控制信息两大类。

数据处理单元接受控制单元发来的控制信号,对输入的数据进行算术运算、逻辑运算、移位操作等处理,然后输出数据,并将处理过程中产生的状态信息反馈到控制单元,数据处理单元也称为数据通路(Datapath)。控制单元根据外部输人信号及数据处理单元提供的状态信息,决定下一步要完成的操作,并向数据处理单元发出控制信号以控制其完成该操作。通常以是否有控制单元作为区别功能部件和数字系统的标志,凡是包含控制单元且能按顺序进行操作的系统,不论规模大小,一律称为数字系统,否则只能算是一个子系统部件,不能称为一个独立的数字系统。例如,大容量存储器尽管电路规模很大,但也不能称为数字系统。

数字系统的设计方法可分为两大类,即自下而上的设计方法和自上而下的HDL和VHDL等。比较而言,ABEL是一种用来描述相对简单的数字系统,而Verilog HDL和VHDL则是用来描述更复杂的数字系统,这里主要介绍ⅤerilogHDL的应用。

从结构上划分,数字系统由哪几部分组成?因此,所传输的二进制信息分为哪几类?

数字系统的设计方法有哪几种?自上而下的设计步骤是什么?

数字系统的实现有哪几种方法?各种方法的特点是什么?

ASM图是描述数字系统控制单元的工作流程图,主要用来描述控制单元的时序操作特性,说明控制条件及控制单元状态转换过程。其结构形式类似于计算机中的程序流程图。应用ASM图设计控制单元,可以很容易将语言描述的设计问题变成具有严格操作顺序和操作时间的时序流程图的描述,只要描述逻辑设计问题的时序流程图一旦形成,状态函数和输出函数就容易获得,从而得出相应的硬件电路。

ASM图形符号,ASM图中有三种基本的符号,即状态框、判断框和输出框。

状态框.状态框用于表示控制单元的一个状态,如图10.2.1(a)所示。框内标出在此状态下实现的寄存器传输操作和输出,状态的名称置于状态框左上角,分配给状态的二进制代码位于状态框的右上角,图10.2.1(b)所示为状态框实

例。状态框的名称是S1,其代码是010,框内规定的寄存器的操作是B←A,输出信号是z。图10,2,1中的箭头表示控制单元状态的流向,在时钟脉冲触发沿的触发下,控制单元进入状态sl,在下一个时钟脉冲触发名称二进制代码.