Разработка схемы управляющего устройства, принцип работы которого был определен алгоритмом функционирования. Разработка цифрового автомата, выбор микросхем по заданному базису, учет их, расчет мощности и исследование работы цифрового автомата на переходе.
Московского технического университета связи и информатикиРассмотрим историю создания и развития ЭВМ, начиная с создания механических устройств и заканчивая современными многоядерными компьютерами. Первой машиной, облегчающей процесс складывания и вычитания чисел, была счетная машина немецкого ученого и астронома Вильгельма Шиккарда, созданная им в 1635 году. В 1642 году знаменитый французский ученый и философ Блез Паскаль создал арифмометр, способный производить четыре основных арифметических действия. В 1671 году немецкий математик Густав Лейбниц создал арифмометр, также на основе зубчатого колеса, выполняющий четыре арифметических действия. Имевший непосредственное отношение к созданию ENIAC венгерско-американский математик Джон фон Нейман предложил записывать программу вычислений и их данные в память машины, чтобы была возможность ее модифицировать в процессе работы.Обработка информации может осуществляться двумя методами: аналоговым, при котором участвующие в обработке величины представляются в аналоговой форме (обычно уровнями напряжения или тока), или цифровым, при котором величины представляются в цифровой форме, и сама обработка сводится к последовательности действий (операций) над числами. Процессорное устройство (как и всякое сложное цифровое устройство) синтезируется в виде соединения двух устройств: операционного и управляющего (рис. Операционное устройство - устройство, в котором выполняются операции. Управляющее устройство координирует действия двух узлов операционного устройства; оно вырабатывает в определенной временной последовательности управляющие сигналы, под действием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемые действия. 2. инвертирование содержимого разрядов регистра (например, если регистр R2 содержал число 101101, то после инвертирования его содержимое будет 010010, такое действие обозначают R2< 2));В первом случае, т.е. при использовании принципа схемной логики, в процессе проектирования подбирается некоторый набор цифровых микросхем (обычно малой и средней интеграции) и определяется такая схема соединения их выводов, которая обеспечивает требуемое функционирование (т.е. функционирование процессорного устройства определяется тем, какие выбраны микросхемы и по какой схеме выполнено соединение их выводов). Устройства, построенные по такому принципу, способны обеспечить наивысшее быстродействие при заданном типе технологии элементов. Принцип программируемой логики предполагает построение с использованием одной или нескольких БИС некоторого универсального устройства, требуемое функционирование (т.е. специализация) которого обеспечивается заключением в память устройства определенной программы (или микропрограммы). Каждое внутреннее состояние цифрового автомата определяется исходным состоянием триггеров и последовательностью входных сигналов, действующих на входе в данный момент времени, поэтому такие устройства называются последовательностными схемами. В общем случае структурная схема цифрового автомата может быть представлена в виде набора трех узлов: комбинационной схемы формирования выходных сигналов, комбинационной схемы формирования сигналов управления триггерами и, собственно, памяти.В алгоритме блок РЕШЕНИЕ указывает, какой выходной сигнал (признак) определяет условие перехода, блок ПРОЦЕСС - какие выходные сигналы при данном переходе должен сформировать автомат: Рис.Исходное состояние цифрового автомата выбрано как состояние a0, т.е. состояние «пуск» и «останов» на алгоритме функционирования обозначаются как a0.Граф используется для математического моделирования разнообразных систем: электрических схем, вычислительных сетей и др. Графом называется непустое конечное множество узлов (вершин) вместе с множеством дуг (ветвей), соединяющих пары различных узлов. Если каждой дуге приписано направление, то граф называется ориентированным. Если напряжения не указаны, то граф называется неориентированным. A, над стрелкой указывает внешнее событие, ставшее причиной перехода (Х), Если Х = 0, то над стрелкой указывают Х с инверсией.По алгоритму функционирования определено, что цифровое устройство будет иметь 11 внутренних состояний a: a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10. Каждое из этих состояний необходимо закодировать n-разрядными двоичными числами, для указанного количества состояний использован 4-разрядный код 8-4-2-1 (табл. Следовательно, память цифрового автомата представляет собой 4-разрядный параллельный регистр, т.е. содержит 4 триггера по одному на каждый разряд числа. По заданию на курсовую работу используем синхронные JK - триггеры, работа которых представлена в табл. 2, а управление переходами триггеров из одного состояний в другое представлено в таблице 3.По таблице функционирования комбинационного узла цифрового автомата составляются аналитические выражения в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ) для выходных сигналов Y1-Y7 и для входных сигналов триггеров J, K: J4, K4, J3, K3, J2, K2, J1, K1.
План
Содержание
Введение
1. Принцип построения процессорных устройств
2. Принцип разработки цифровых автоматов
3. Разработка цифрового автомата по алгоритму функционирования
3.1 Определение состояний управляющего устройства
3.2 Построение графа функционирования управляющего устройства
