Расчет многофункционального регистра (МФР) - Курсовая работа

Синтез регистра произведен на элементах малой и средней степени интеграции, а также на большой степени интеграции.В данной курсовой работе необходимо спроектировать многофункциональный регистр (МФР), выполняющий заданный набор микроопераций, который и будет являться основным узлом синтезируемого операционного автомата.Согласно варианта задан следующий список микроопераций Операция выполняемая схемой контроля: x1: 2R>m; x2: R=1.Назначение операционного устройства (ОУ) - обработка текущих операндов, в соответствии с заданной МО и выдача результатов этой обработки. ОА состоит из регистров, сумматоров и других узлов, производящих прием, хранение и обработку информации, а также выдачу результата обработки во внешнюю среду и выдачу в УА и внешнюю среду осведомительных сигналов об особых значениях операндов или их отдельных разрядов (о знаках операндов, о равенстве нулю результата операции, об окончании работы, переполнении и т.п.). Процесс функционирования во времени ОУ состоит из последовательности тактовых интервалов, в которых ОА производит определенные элементарные операции обработки слов: ОА выполняет некоторый набор элементарных преобразований информации: передачи слова из регистра в регистр, взятие обратного кода, сдвиг кода и т.п. В общем случае ОА может выполнять множество таких МО, но на практике реализуются те микрооперации, которые должен выполнять ОУ, и их количество ограничено. Под МФР подразумевают регистр, способный выполнить некоторое множество МО Y={y1, y2... ym} над входными словами, а также над словами, которые хранились в регистре до начала выполнения МО.Множество выполняемых регистром МО Y={ y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7, y8, y9} условно можно разбить на два подмножества: Y1={y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7} и Y2={ y8, y9}. Рг: =f (A1, A2,A3, Рг), где f - некоторая функция от значений слов, поступающих по входным шинам - A1, A2,A3, а также от содержимого регистра Рг, которое существовало в нем до момента выполнения данной МО. К подмножеству Y2 отнесем такие МО, в результате выполнения которых не происходит изменение содержимого регистра, но осуществляется передача в некоторую совокупность выходных шин кодов, которые зависят, в общем случае, и от содержимого регистра Рг, и от кодов на входных шинах. Эти МО описываются оператором присваивания вида: В: = Ф (Рг,А3), где В - выходная шина, Ф - некоторая функция от содержимого регистра Рг и входной шины А3.Синтез производился по следующему принципу: Получаем то значение, в которое необходимо установить регистр. Значение разряда регистра полученное на выходе мультиплексора необходимо подать на соответствующий разряд триггера. Кстати необходимо отметить и то, что если не действует ни одна из микроопераций, регистр должен сохранять свое значение. микрооперация Y1: данные функции возбуждения будут реализованы на сумматоре S1 (i) =A1 (i-1) - R (i) T (j) = A2 (j) R (j), i = 4: 8 микрооперация Y5: , i = 2: 8 микрооперация Y6: данные функции возбуждения будут реализованы на сумматореТак как многие операции для разных разрядов одинаковы, то имеет смысл провести сегментацию.

Y1 1 2 3 4 5 6 7 8

Y2 1 2 3 4 5 6 7 8

Y3 1 2 3 4 5 6 7 8

Y4 1 2 3 4 5 6 7 8

Y5 1 2 3 4 5 6 7 8

Y6 1 2 3 4 5 6 7 8

Y7 1 2 3 4 5 6 7 8

R 1 2 3 4 5 6 7 8

Y8 1 2 3 4 5 6 7 8

Y9 1 2 3 4 5 6 7 8

B 1 2 3 4 5 6 7 8Интегральные микросхемы серии К555 изготовляются по ТТЛШ - технологии, которая позволяет получить по сравнению с распространенными сериями микросхем минимальное значение произведения быстродействия на рассеиваемую мощность. Это позволяет при разработке аппаратуры уменьшить плотность токов в шинах питания, уменьшить рассеиваемую мощность, повысить надежность изделий радиоэлектроники. Среди микросхем данной серии имеются микросхемы с тремя устойчивыми состояниями. Помимо состояний высокого и низкого уровней данные микросхемы могут переходить в третье состояние высокого выходного сопротивления. При работе на магистраль нескольких микросхем с тремя состояниями только одна из них может переходить в проводящее состояние, в то время как остальные должны находиться в состоянии высокого выходного сопротивления.Структурную схему МФР можно представить в виде соединения пяти основных функциональных блоков: Блок формирования ФВ для триггеров МФР. На входы блока подаются сигналы МО (информация о том, какая МО из множества МО должна выполниться в данном такте) в двоично-кодированной форме, через шифратор, преобразующий номер микрооперации из унитарного кода в двоичный. Также на входы блока подаются значения шин А1 и А2, сигналы, снимаемые с выхода блока (то есть состояние регистра в предыдущий момент времени), также подаются на входы блока формирования ФВ. Блок формирования сигналов, действующих в шине. На входы блока подаются сигналы МО, значения шины А3 и состояния регистра.Синтез принципиальной схемы выполняется с помощью элементов малой степени интеграции, таких как: простейшие логические элементы - И-НЕ, ИЛИ, Исключающее ИЛИ, а также при помощи элементов с

Содержание

Введение

1. Задание

1.1 Список микроопераций

2. Описание функционирования МФР, как основного узла ОА

3. Разбиение множества МО на подмножества, сегментация соответствующего формата данных

4. Формирование функций возбуждения для T триггера

4.1 Функции возбуждения

4.2 Сегментация

5. Синтез МФР

5.1 Краткое описание элементной базы К555

5.2 Описание структурной схемы МФР

6. Описание принципиальной схемы на элементах малой и средней степени интеграции

7. Описание принципиальной схемы на элементах малой и средней степени интеграции

7.1. Подготовка операндов

В данной курсовой работе рассчитан многофункциональный регистр (МФР). Задается 9 микроопераций (МО): 7 для входной шины и 2 для выходной шины.

Синтез регистра произведен на элементах малой и средней степени интеграции, а также на большой степени интеграции.

Использована различная элементная база: мультиплексоры, дешифратор, ПЗУ, программируемые логические матрицы, арифметико-логические устройства, элементы 2и 2и-не 3и 2или 2или-не Зили-не, и др.

По схеме с элементами большой степени интеграции рассчитана печатная плата, трассировка, расположение элементов и отверстий.