Синтез керуючих автоматів

15..20Перехід000000000001000000001*b0 → b1000001000010000000010*b1 → b2000010000011011000011001011b2 → 000011000000100000100001000b3 → 000100000100000000101*b4 → b5000101000101000000110*b5 → b6000110000110000000111*b6 → b7000111000111000001110*b7 → b14001000001000000001001*b8 → b9001001001001000001010*b9 →

Синтез керуючих автоматів

Курсовой проект

Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией

ВСТУП

 

Принцип мікропрограмного керування припускає, що цифровий пристрій складається з двох частин: операційний автомат (ОА) і керуючий автомат (КА). ОА виконує найпростіші операції (мікрооперації) типу зсув, алгебраїчне додавання, конюнкція, дизюнкція і т.п. КА формує послідовність керуючих символів в ОА, під впливом яких ОА реалізує більш складні алгоритми. Такі послідовності операцій називаються мікропрограмами та, звичайно, записуються у вигляді граф-схеми алгоритму.

КА розділяються на дві великі групи: автомати з жорсткою логікою та автомати з програмованою логікою. У свою чергу автомати з жорсткою логікою підрозділяються на автомати, виконані за схемою Мілі (КА Мілі) і за схемою Мура (КА Мура), автомати з програмованою логікою на автомати з примусовою адресацією та з природною адресацією.

В автоматах з жорсткою логікою схема автомата однозначно інтерпретує граф-схему мікропрограми. В автоматах із програмованою логікою граф-схема інтерпретується у вигляді програми, що зберігається в памяті автомата.

 

1. СИНТЕЗ ОПЕРАЦІЙНОГО АВТОМАТА

 

1.1 Аналіз вхідних даних

 

Загальна формула для обчислювання результату S має такий вигляд:

 

 

Формулі , та згідно з варіантом завдання:

 

 

 

 

Загальний алгоритм для обчислювання формули S приведений на рисунку 1.1.

Для обчислювання формули S використовується ІМp-модель (Individual Mutual with Parallel part - IMp).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1 Загальний алгоритм для обчислювання формули S

 

Схему взаємодії операційного та керуючої частин у цифровому просторі зображено на рисунку 1.2.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.2 Структура цифрового пристрою

 

Структурна схема ІМp - моделі зображена на рисунку 1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.3 Структура операційного пристрою

 

Память автомата складається з регістрів загального призначення R1, ... , Rn.

Локальні шини А1, А2, A3 призначені для прийому інформації з памяті та передачі її на комбінаційні схеми (КС).

В даному випадку використовуються КС двох типів: одномісні та двомісні.

 

Рис. 1.4 Приклад комбінаційних схем

 

Однак, у даному ОА використовуються лише деякі з них.

 

  1. Розробка функціонального алгоритму

 

Функціональна і структурна організація операційних пристроїв (ОУ) базується на принципі мікро програмного керування, сформульованому в 1951 році М. Уилксом. Відповідно до цього принципу будь-яка машинна операція розділяється на послідовність елементарних дій по обробці інформації мікро операцій (МО). Порядок проходження мікро операцій визначається спеціальними логічними умовами (ЛУ), що у залежності від значень оброблюваної інформації приймають значення "істина" (1) або "неправда" (0). Алгоритм операцій в ОУ, записаний у термінах мікро операцій і логічних умов, що відбиває порядок проходження мікро операцій у часі, називається мікропрограмою.

Функція УА це оперативна схема алгоритму, операторами якої є символи

, що ототожнюються з МО, виконуваними ОА, як логічні умови використовуються булеві перемінні . Найбільше часто операторна схема алгоритму представляється у виді граф-схеми алгоритму (ГСА).

 

Граф-схема алгоритму. Орієнтований зв'язаний граф граф, що містить одну початкову вершину, одну кінцеву вершину, довільну безліч умовних і операторних вершин.

Будова ІМр автомата дозволяє паралельно виконувати одномісну та двумісну операції, тобто можливо виконувати за одне завантаження автомату завантаження двох операнд. Наприклад, у пятій вершині зроблено саме так.

Кожній дії, завантаженню автомата, відповідає Y[і].

Ідентичні дії відповідають однаковим командам, Y[і].

Логічні умови позначаються XL, однаковим умовам відповідають однакові XL.

Функціональний алгоритм приведений на рисунку 1.5.

Рис. 1.5 Функціональний алгоритм

  1. Розробка структурної схеми автомата

 

1.3.1. Визначення набору регістрів памяті:

Rg : {RA, RB, RC, RS1, RS2, RS3}

 

1.3.2. Набір комбінаційних схем:

Одномісні: КС1 : {L1, L2, L3, R1, R2, R3}

На шину C повинні поступати всі аргументи одномісних операцій.

Двомісні: КС2: {Sum, Sub}

Припустимо, що операція відіймання виконується наступним чином:

Sub := B - A, тому відємне завжди повинно знаходитись на шині B, а відємник на шині А. В іншій двомісній операції Sum порядок операндів значення не має.

 

Рис. 1.6 Структурна схема автомата

 

1.3.3. Зв'язки між регістрами та локальними шинами

Наша схема має три шини: А та B двомісні, та шина C одномісна.

A {RA, RB, RC, RS1, RS2, RS3}

B {RA, RB, RC, RS1, RS2, RS3}

C {RA, RB, RC, RS1, RS2, RS3}

 

  1. Зворотні зв'язки шин Z1 та Z2 з регістрами памяті

Шини, що є результативними:

Z1 результати одномісних операцій, а Z2 двомісних операцій.

Z1 {RA, RB, RC, RS1, RS2, RS3}

Z2 {RA, RB, RC, RS1, RS2, RS3}

Кожний елемент, котрий діє у схемі може виконуватись тільки при наявності відповідного керуючого сигналу y[n].

у1, у2, у3 завантаження початкових даних на шини.

у4 у15 завантаження даних у регістри пам'яті.

у16у33 завантаження з пам'яті на локальні шини А, B, C.

у34, у39 завантаження результатів одномісних операцій на шину Z1.

y40у41 завантаження результатів двомісних операцій на шину Z2.

Отримані таким чином дані заносимо до таблиці 1.1

 

Табл. 1.1 Таблиця мікрооперацій

МікроопераціяABCZ1Z2ResultYформуларегістрyрегістрyрегістрyформ.yформ.yрегістрy1RA := <A>

RB := <B><B>y2<A>y1RA:=Z2

RB:=Z1y4

y72RC := <C><C>y3RC:=Z2y83RS3 := RA + RBRAy17RBy21RA+RBy40RS3:=Z2y144RS2 := RA RBRBy20RAy18RA-RBy41RS2:=Z2y125RS1 := L3(RS2)RS2y28L3(RS2)y36RS1:=Z1y116RS1 := RS1 RS2RS2y29RS1y27RS1-RS2y41RS1:=Z2y107RS2 := L2(RA)RAy16L2(RA)y35RS2:=Z1y138RS3 := L1(RB)RBy19L1(RB)y34RS3:=Z1y159RS1 := RS2 RS3RS3y32RS2y30RS2-RS3y41RS1:=Z2y1010RS1 := L2(RA)RAy16L2(RA)y35RS1:=Z1y1111RS1 := RS1 RARAy17RS1y27RS1-RAy41RS1:=Z2y1012RS1 := R1(RS1)RS1y25R1(RS1)y37RS1:=Z1y1113RS1 := RS1 RBRBy20RS1y27RS1-RBy41RS1:=Z2y1014RS3 := RB RARAy17RBy21RB-RAy41RS3:=Z2y1415RS3 := R1(RB)RBy19R1(RB)y37RS3:=Z1y1516RS2 := RA RS3RS3y32RAy18RA-RS3y41RS2:=Z2y1217RS2 := RA + RB

RS3 := L1(RC)RAy17RBy21RCy22L1(RC)y34RA+RBy40RS2:=Z2

RS3:=Z1y12 y1518RS2 := RS2 RS3RS3y32RS2y30RS2-RS3y41RS2:=Z2y1219RS2 := RS2 RCRCy23RS2y30RS2-RCy41RS2:=Z2y1220RS3 := L1(RB)RBy19L1(RB)y34RS3:=Z1y1521RS3 := RA RS3RS3y32RAy18RA-RS3y41RS3:=Z2y1422RS2 := L3(RS3)RS3y31L3(RS3)y36RS2:=Z1y1323RS2 := RS2 RS3RS3y32RS2y30RS2-RS3y41RS2:=Z2y1224RS2 := R3(RS2)RS2y28R3(RS2)y39RS2:=Z1y1325RS3 := RC + RBRBy20RCy24RB+RCy40RS3:=Z2y1426RS3 := L1(RS3)RS3y31L1(RS3)y34RS3:=Z1y1527RS3 := RS3 + RCRS3y32RCy24RS3+RCy40RS3:=Z2y1428RC := L2(RB)

RS3 := RA RBRBy20RAy18RBy19L2(RB)y35RA-RBy41RC:=Z1

RS3:=Z2y9 y1429RS3 := RS3 RCRCy23RS3y33RS3-RCy41RS3:=Z2y1430RS3 := RC RARAy17RCy24RC-RAy41RS3:=Z2y1431RS3 := R2(RS3)RS3y31R2(RS3)y38RS3:=Z1y1532RS1 := L1(RS1)RS1y25L1(RS1)y34RS1:=Z1y1133RS1 := RS2 + RS1RS1y26RS2y30RS1+RS2y40RS1:=Z2y1034RS1 := RS2 RS1RS1y26RS2y30RS2-RS1y41RS1:=Z2y1035RS1 := L2(RS3)RS3y31L2(RS3)y35RS1:=Z1y1136RS1 := RS2 + RS1RS1y26RS2y30RS1+RS2y40RS1:=Z2y10

Рис. 1.7 Структурна граф-схема операційного автомата

2. СИНТЕЗ КЕРУЮЧИХ АВТОМАТІВ З ЖОРСТКОЮ ЛОГІКОЮ

 

На практиці використовуються дві моделі МПА - автомат Милі й автомат Мура, розходження між якими полягає у функції виходу. В автоматі Милі вихідний сигнал залежить від поточного стану і вхідного сигналу, а в автоматі Мура тільки від стану. Незалежно від типу МПА для їхнього синтезу використовується однакова методика, що включає наступні етапи:

1. Оцінка станів автомата на ГСА.

2. Побудова таблиці переходів.

3. Кодування станів УА.

4. Побудова прямої структурної таблиці.

5. Формування системи булевських функцій (СБФ) для вихідних сигналів і функцій збудження елементів пам'яті

6. Синтез схеми в заданому елементному базисі.

 

  1. Методика синтезу автомата Мура

 

На першому етапі початкова і кінцева вершини відзначаються окремим станом.

Побудова таблиці переходів зводиться, до формувань по відзначеної ГСА таблиці, що містить стовпці: am - вихідний стан; as - стан переходу; X(am, as) - конюнкція вхідних перемінних, визначальний пе

Похожие работы

1 2 3 4 > >>