Xreferat.com » Рефераты по цифровым устройствам » Проектирование операционного устройства

Проектирование операционного устройства

align="LEFT" hspace="13" />

1



1



y3; Y3

0

y6; Y6

A3

A6



y2; Y2

A2


0


1


y8; Y8

A8


y7; Y7

A7


0


1


y4; Y4

A4






1

0



y5; Y5

A5




A0



Рис. 3.2.1.


Существуют различные методы структурного синтеза управляющего автомата. Одним из таких методов является графический метод синтеза. Автомат представляется в виде графа. Количество вершин графа соответствует количеству различных отметок Af на ГСА автомата. Производится кодирование состояний автомата векторами длины (где F – мощность множества А), компонентами которых являются состояния T1, …,TR ЭП. Полученные в результате кодирования векторы длины R записываются в соответствующие вершины графа.

Связь между TR и Af показана в таблице 15, DC – дешифратор.

Таблица 15

A

T

A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

T1

0 0 0 0 0 0 0 0 1

T2

0 0 0 0 1 1 1 1 0

T3

0 0 1 1 0 0 1 1 0

T4

0 1 0 1 0 1 0 1 0
Выход DC 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Путям перехода в ГСА на графе соответствуют дуги, указывающие направления перехода.

Если в ГСА на пути перехода из вершины с отметкой Ad в вершину с отметкой Af находятся условные вершины, отмеченные символами xl, то на дугах графа записываются конъюнкции, ранг которых определяется числом условных вершин, через которые проходит путь перехода. При xl=0 в конъюнкции появится член , в при xl=1 его прямое значение.

Граф управляющего автомата представлен на рис. 3.2.2.





1





1


1

1












Рис. 3.2.2.


3.3. Синтез комбинационных схем, реализующих функции возбуждения элементов памяти управляющего автомата


Количество ЭП, составляющих память автомата, определяется по выражению

,

где F – мощность множества А.

Для каждого TR (где ) по графу составляется каноническая таблица функций переходов и выходов, а на основе этих таблиц составляются функции возбуждения ЭП. Соответственно для T1, T2, T3, T4 это будут таблицы 16, 17, 18, 19.

Таблица 16

A

x1

x2

x3

x4

T1(t)

T1(t+1)

J1

K1

A0

--- --- --- --- 0 0 0

01


A1

1 0 --- --- 0 0 0

01

0 1 --- --- 0 0 0

01

0 0 --- --- 0 0 0

01

1 1 --- --- 0 0 0

01


A2

--- --- 0 0 0 0 0

01

--- --- 1 --- 0 0 0

01

--- --- 0 1 0 0 0

01


A3

--- --- 0 0 0 0 0

01

--- --- 1 --- 0 0 0

01

--- --- 0 1 0 0 0

01

A4

--- --- --- 0 0 0 0

01

--- --- --- 1 0 0 0

01

A5

--- --- --- --- 0 0 0

01

A6

--- --- --- 1 0 0 0

01

--- --- --- 0 0 1 1

01

A7

--- --- --- --- 0 0 0

01

A8

--- --- --- --- 1 0

01

0




Таблица 17

A

x1

x2

x3

x4

T2(t)

T2(t+1)

J2

K2

A0

--- --- --- --- 0 0 0

01


A1

1 0 --- --- 0 0 0

01

0 1 --- --- 0 0 0

01

0 0 --- --- 0 1 1

01

1 1 --- --- 0 1 1

01


A2

--- --- 0 0 0 0 0

01

--- --- 1 --- 0 1 1

01

--- --- 0 1 0 1 1

01


A3

--- --- 0 0 0 0 0

01

--- --- 1 --- 0 1 1

01

--- --- 0 1 0 1 1

01

A4

--- --- --- 0 1 0

01

1
--- --- --- 1 1 1

01

0

A5

--- --- --- --- 1 0

01

1

A6

--- --- --- 1 1 1

01

0
--- --- --- 0 1 0

01

1

A7

--- --- --- --- 1 0

01

1

A8

--- --- --- --- 0 0 0

01





Таблица 18

A

x1

x2

x3

x4

T3(t)

T3(t+1)

J3

K3

A0

--- --- --- --- 0 0 0

01


A1

1 0 --- --- 0 1 1

01

0 1 --- --- 0 1 1

01

0 0 --- --- 0 1 1

01

1 1 --- --- 0 1 1

01


A2

--- --- 0 0 1 0

01

1
--- --- 1 --- 1 0

01

1
--- --- 0 1 1 0

01

1

A3

--- --- 0 0 1 0

01

1
--- --- 1 --- 1 0

01

1
--- --- 0 1 1 0

01

1

A4

--- --- --- 0 0 0 0

01

--- --- --- 1 0 0 0

01

A5

--- --- --- --- 0 0 0

01

A6

--- --- --- 1 1 1

01

0
--- --- --- 0 1 0

01

1

A7

--- --- --- --- 1 0

01

1

A8

--- --- --- --- 0 0 0

01




Таблица 19

A

x1

x2

x3

x4

T4(t)

T4(t+1)

J4

K4

A0

--- --- --- --- 0 1 1

01


A1

1 0 --- --- 1 0

01

1
0 1 --- --- 1 1

01

0
0 0 --- --- 1 0

01

1
1 1 --- --- 1 0

01

1

A2

--- --- 0 0 0 0 0

01

--- --- 1 --- 0 0 0

01

--- --- 0 1 0 1 1

01


A3

--- --- 0 0 1 0

01

1
--- --- 1 --- 1 0

01

1
--- --- 0 1 1 1

01

0

A4

--- --- --- 0 0 0 0

01

--- --- --- 1 0 1 1

01

A5

--- --- --- --- 1 0

01

1

A6

--- --- --- 1 0 1 1

01

--- --- --- 0 0 0 0

01

A7

--- --- --- --- 1 0

01

1

A8

--- --- --- --- 0 0 0

01




Функциональная схема управляющего автомата приведена на функциональной схеме операционного устройства, где показаны связи между операционным и управляющим автоматами.

4. Функциональная схема операционного устройства


4.1. Организация связи между операционным и управляющим автоматами


Связи между операционным и управляющим автоматами организуются так. Сигналы с выходов управляющего автомата подаются на его же входы, а также на входы операционного автомата. На входы управляющего автомата подаются также сигналы логических условий. Каждая микрооперация выполняется строго при поступлении синхроимпульса и при подаче соответствующего управляющего сигнала, который в свою очередь вырабатывается на основе сигналов логических условий, вычисленных в предыдущий такт работы операционного устройства.

Графически связи между операционным и управляющим автоматами показаны на функциональной схеме операционного устройства, приведенной на масштабно–координатной бумаге.


4.2. Описание работы операционного устройства на заданном отрезке времени


Дано:

А=1.1010010

В=0.0011101

После выполнения микрооперации y1 на входы управляющего автомата приходит сигнал Y1 и сигналы логических условий, =1 и =0, под действием этих сигналов и при поступлении синхроимпульса из генератора синхроимпульсов (ГСИ) триггеры управляющего автомата переходят в состояния: T1=0, T2=0, T3=1, T4=0 (см. общую схему). В свою очередь на дешифраторе вырабатывается сигнал Y2, при котором в операционном автомате выполняется микрооперация y2.

Которая заключается в следующем. Полю С(1) присваивается значение переноса в этот разряд P(1), который можно вычислить по схеме на рис. 2.2.5., а схема С(1) изображена на рис. 2.2.1. Полю С(2) присваивается значение инверсии переноса в этот разряд P(2) (рис. 2.2.7.), схема С(2) изображена на рис. 2.2.3. На поле С(3:25) происходит присвоение C(i) суммы B(i-1), инверсии A(i-1) и переноса P(i)(схема для С(i) на рис. 2.2.6., а для P(i) на рис. 2.2.7), где i = 3-25. Но перенос P(25) определяется иначе, на основе схемы рис. 2.2.11. На поле С(26) происходит подобная операция (С(26):=А(25)+В(25)) только без учета переноса, так как его не может быть (С(26) – последний разряд), схема дана на рис. 2.2.10. В результате этой микрооперации слово С принимает следующий вид: С=01.1001010

Далее на входы управляющего автомата подается сигнал y2 и сигналы логических условий =0 и =1. Тогда при поступлении сигнала из ГСИ и сигнала Y2 триггеры управляющего автомата переходят в состояния: T1=0, T2=1, T3=0, T4=1, что на выходе дешифратора соответствует сигналу Y5, под действием которого в операционном автомате выполняется микрооперация y5 (см. общую схему).

При этой микрооперации значения полей С(1) и С(2) не меняются, см. соответственно рис. 2.2.1.и рис. 2.2.3. Разрядам полей С(3:25) и С(26) присваивается значение инверсии этих разрядов, что можно вычислить из схем на соответственно рис. 2.2.6. и рис. 2.2.10. Тогда в данном примере значение слова С будет таким: С=01.0110101

Далее, когда на входы управляющего автомата приходит сигнал Y5 и сигнал из ГСИ, триггеры управляющего автомата обнуляются, то есть T1=0, T2=0, T3=0, T4=0, а на выходе дешифратора вырабатывается сигнал Y0 (см. общую схему), который означает, что операционное устройство готово к выполнению следующего цикла операции арифметического сложения чисел с фиксированной запятой в обратных двоичных кодах.

Примечание.

В примере использовались восьмиразрядные слова А и В, а также девятиразрядное слово С , то есть полю С(3:25) соответствует поле С(3:8), а полю С(26) поле С(9).


Заключение


В данном курсовом проекте разработано операционное устройство, выполняющее операцию арифметического сложения чисел с фиксированной запятой в обратных двоичных кодах. Также приведена общая схема устройства, состоящая из двух главных частей: операционного автомата и управляющего автомата. В работе предполагалось, что вся информация, необходимая для выполнения операции (операнды А и В), была уже занесена в память устройства.


Литература


  1. Проф. А. А. Эйлер, доц. Р. С. Ефимова, ст. преп. В. В. Жевержеева Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Арифметические и логические основы цифровых автоматов". Ленинград: ЛИИЖТ, 1983

  2. Б. Г. Лысиков Арифметические и логические основы цифровых автоматов Минск: Высшая школа, 1980

Приложение

Прокрутка алгоритма операции приведена в таблице 20.

Таблица 20

Пункт

алгоритма

Выполнение микрооперации или вычисление лог. условия Условие перехода Пункт перехода Коментарии
1 2 3 4 5
1

А:=0.0011101

В:=0.1010010

Безуслов 2 Операнды с одинаковыми знаками (положительные)
2

П(1):=0

С(1):=0

Безуслов 3 Обнуление
3

А(1)1

x1=0

5 Проверка знака слова А
5

В(1)1

x2=0

8 Проверка знака слова В
8

А:=0.0011101

+

В:=0.1010010

С:=00.1101111

Безуслов 9 Сложение А и В с занесением в С
9

С(2)1

x4=0

9.2 Проверка знака слова С
9.2 С(2):=0 Безуслов 10 Присвоение С знака А
10 Конец







1

А:=0.0011101

В:=0.1110011

Безуслов 2 Операнды с одинаковыми знаками (положительные) с переполнением
2

П(1):=0

С(1):=0

Безуслов 3 Обнуление
3

А(1)1

x1=0

5 Проверка знака слова А
5

В(1)1

x2=0

8 Проверка знака слова В
8

А:=0.0011101

+

В:=0.1110011

С:=01.0010000

Безуслов 9 Сложение А и В с занесением в С
9 С(2)=1

x4=1

9.1 Проверка знака слова С
9.1 П(1):=1 Безуслов 10 Регистрация переполнения
10 Конец







1

А:=1.0011101

В:=1.1010010

Безуслов 2 Операнды с одинаковыми знаками (отрицательные)
2

П(1):=0

С(1):=0

Безуслов 3 Обнуление
3 А(1)=1

x1=1

4 Проверка знака слова А
4 В(1)=1

x2=1

8 Проверка знака слова В
8

А:=0.0011101

+

В:=0.1010010

С:=00.1101111

Безуслов 9 Сложение А и В с занесением в С
9

С(2)1

x4=0

9.2 Проверка знака слова С
9.2 С(2):=1 Безуслов 10 Регистрация переполнения
10 Конец







1

А:=1.0011101

В:=1.1110011

Безуслов 2 Операнды с одинаковыми знаками (отрицательные) с переполнением
2

П(1):=0

С(1):=0

Безуслов 3 Обнуление
3 А(1)=1

x1=1

4 Проверка знака слова А
4

В(1)1

x2=0

8 Проверка знака слова В
8

А:=0.0011101

+

В:=0.1110011

С:=01.0010000

Безуслов 9 Сложение А и В с занесением в С
9 С(2)=1

x4=1

9.1 Проверка знака слова С
9.1 П(1):=1 Безуслов 10 Регистрация переполнения
10 Конец



Продолжение табл. 20

1 2 3 4 5
1

А:=1.0011101

В:=0.1010010

Безуслов 2 Операнды с разными знаками
2

П(1):=0

С(1):=0

Безуслов 3 Обнуление
3 А(1)=1

x1=1

4 Проверка знака слова А
4

В(1)1

x2=0

4.1 Проверка знака слова В
4.1

А:=1.1100010

+

В:=0.1010010

С:=10.0110100

Безуслов 6 Сложение инверсии А с В и занесением в С
6 С(1)=1

x3=1

6.1 Проверка переноса из знакового разряда слова С
6.1

С(1:26):=С(1:26)+1

С=10,0110101

Безуслов 7 Прибавление единицы
7

С(2)1

x4=0

10 Проверка знака слова С
10 Конец







1

А:=0.0011101

В:=1.1010010

Безуслов 2 Операнды с разными знаками
2

П(1):=0

С(1):=0

Безуслов 3 Обнуление
3

А(1)1

x1=0

5 Проверка знака слова А
5 В(1)=1

x2=1

5.1 Проверка знака слова В
5.1

А:=0.0011101

+

В:=1.0101101

С:=01.1001010

Безуслов 6 Сложение инверсии А с В и занесением в С
6

С(1)1

x3=0

7 Проверка переноса из знакового разряда слова С
7 С(2)=1

x4=1

7.1 Проверка знака слова С
7.1

С(1:26):=С(1:2).С(3:26)

С=01.0110101

Безуслов 10

Инвертирование числовых разрядо

(образование прямого кода)

10 Конец


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: