Синтез управляющих автоматов - Курсовая работа

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине "Теория автоматов" на тему: "Синтез управляющих автоматов" Разработать управляющий автомат операционного устройства для выполнения арифметических операций умножения и деления. Исходные данные - числа с фиксированной запятой со знаком, лежащие в интервале 1 ? |X| ? 2-7 (n=8), представлены в дополнительном коде. Метод выполнения умножения: начиная с младшего разряда множителя. Для построения памяти автомата с жесткой логикой использовать RS-триггер.Операционный автомат реализует действие над исходной информацией D c целью получения результатов R, то есть является исполнительной частью устройства. Операционный автомат вычисляет и выдает в управляющий автомат осведомительные сигналы X={x1, x2, …XL}, которые характеризуют состояние узлов операционного автомата после выполнения очередного шага алгоритма. Управляющий автомат генерирует распределенную во времени последовательность управляющих сигналов Y={y1, y2, …, YM}, которые порождают в операционном автомате выполнение соответствующей алгоритму последовательности микрооперации, то есть управляющий автомат задает порядок выполнения действий в операционном автомате. Последовательность управляющих сигналов определяется функциями перехода управляющего автомата, которые зависят от сигналов кода операций q, поступающих в управляющий автомат извне, и значений осведомительных сигналов X, характеризующих состояние узлов операционного автомата. Любая операция, реализуемая операционным устройством, рассматривается в виде последовательности элементарных неделимых актов обработки информации, выполняемых в течение одного такта автоматного времени и их называемых микрооперациями.По заданию на курсовое проектирование необходимо разработать УА специализированного операционного устройства, предназначенного для выполнения арифметических операций сложения, вычитания, умножения и деления. Исходные данные - числа с фиксированной запятой со знаком, лежащие в интервале 1 ? |X| ? 2-7 (n=8): Исходные данные представлены в дополнительном коде, а результат в обратном.Функциональная схема ОА для операции умножения и деления приведена на рисунке 2.1. В схеме приняты следующие обозначения: RG1(0:7) - регистр для хранения множимого А или записи делимого, а после передачи его на сумматор - делитель; RG2(0:7) - регистр для хранения множителя В, а затем для хранения младшей части произведения С или в который в цикле деления в режиме сдвига последовательно заносятся цифры частного; RGSM(0:7) - регистр, для хранения частичного произведения (по окончании умножения в нем находится старшая часть произведения) или для хранения делимого, а затем остатка; Коррекция состоит в том, что когда счетчик тактов становится равным нулю, к полученному частичному произведению необходимо прибавить множимое, умноженное на знак множителя (прибавить множимое со знаком минус).Определение множества Y ={ yi} микроопераций, выполняемых в ОА: составим список микроопераций, исходя из объединенной СГСА (таблица 1.1). Таблица 1.1-Список микрооперацийОпределения множества X={xi} логических условий, формируемых в ОА: составим список логических условий (таблица 1.2). Таблица 1.2-Список логических условийДля получения кодированной ГСА, заменим в объединенной СГСА содержательное обозначение микроопераций и логических условий их кодами.При синтезе управляющего автомата с жесткой логикой выделяются этапы абстрактного и структурного синтеза.Если в ГСА имеются циклы из логических условий, то в цепь обратной связи вводится пустая операционная вершина, отмеченная пустым выходным сигналом уе. Оператор, стоящий в начале пути, должен соответствовать состоянию автомата в момент времени t, а в конце пути - в момент времени (t 1); Построить таблицу переходов автомата Мили, анализируя все полученные пути между операторными вершинами и учитывая, что каждая операторная вершина отмечена совокупностью выходных сигналов. Выполнив указанные действия для ГСА, получим таблицу переходов автомата Мили (таблица 2.1). Такое разбиение может быть получено, если последовательно получать k-эквивалентное разбиение состояний, начиная с k = 1, для автомата Мили.На этапе структурного синтеза строится логическая схема полученного ранее автомата. При этом предлагается представление схемы автомата в виде памяти и комбинационных схем в соответствии с рисунком 3. Память автомата состоит из I элементарных автоматов памяти - триггеров, которые служат для отображения состояния автомата. Двоичный набор Q1,Q2…QI называется кодом состояния автомата. Дешифратор состояний используется для выделения состояний автомата путем дешифрирования его кода Q1,Q2 …QI, то есть для преобразования кода элементов памяти в унитарный код состояний.Структурная схема УА с хранимой в памяти логикой показана на рисунке 4. Для хранения микропрограмм используется блок управляющей памяти (УП), которая в большинстве случаев строится на основе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

2. Разработка алгоритма функционирования ОУ

2.1 Разработка объединенной СГСА операций

2.2 Составление списка микроопераций

2.3 Составление списка логических условий

2.4 Получение кодированной ГСА

3. Разработка УА с жесткой логикой

3.1 Абстрактный синтез УА

3.2 Структурный синтез автомата Мили

4. УА с программируемой логикой

4.1 Структурная организация УА

4.2 УА с естественной адресацией микрокоманд

4.3 Разработка таблицы прошивки ПЗУ

Заключение

Список литературы