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 [pic] (где F – мощность множества А), компонентами которых являются состояния T1, …,TR ЭП. Полученные в результате кодирования векторы длины R записываются в соответствующие вершины графа. [pic] Связь между TR и Af показана в таблице 15, DC – дешифратор.
Таблица 15 |A |A0 |A1 |A2 |A3 |A4 |A5 |A6 |A7 |A8 | |T | | | | | | | | | | |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 |0 |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 | |DC | | | | | | | | | |
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 [pic], в при xl=1 его прямое значение. Граф управляющего автомата представлен на рис. 3.2.2.
Рис. 3.2.2.
3.3. Синтез комбинационных схем, реализующих функции возбуждения элементов памяти управляющего автомата
Количество ЭП, составляющих память автомата, определяется по выражению
[pic], где F – мощность множества А.
[pic] Для каждого TR (где [pic]) 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+|J1 |K1 | | | | | | |) |1) | | | |A0|--|--|--|--|0 |0 |0 |0(1| | |- |- |- |- | | | | | | |1 |0 |--|--|0 |0 |0 |0(1| |A1| | |- |- | | | | | | |0 |1 |--|--|0 |0 |0 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |0 |0 |--|--|0 |0 |0 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |1 |1 |--|--|0 |0 |0 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |--|--|0 |0 |0 |0 |0 |0(1| |A2|- |- | | | | | | | | |--|--|1 |--|0 |0 |0 |0(1| | |- |- | |- | | | | | | |--|--|0 |1 |0 |0 |0 |0(1| | |- |- | | | | | | | | |--|--|0 |0 |0 |0 |0 |0(1| |A3|- |- | | | | | | | | |--|--|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 | | |- |- |- |- | | | | |
[pic]
Таблица 17 |A |x1|x2|x3|x4|T2(t|T2(t+|J2 |K2 | | | | | | |) |1) | | | |A0|--|--|--|--|0 |0 |0 |0(1| | |- |- |- |- | | | | | | |1 |0 |--|--|0 |0 |0 |0(1| |A1| | |- |- | | | | | | |0 |1 |--|--|0 |0 |0 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |0 |0 |--|--|0 |1 |1 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |1 |1 |--|--|0 |1 |1 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |--|--|0 |0 |0 |0 |0 |0(1| |A2|- |- | | | | | | | | |--|--|1 |--|0 |1 |1 |0(1| | |- |- | |- | | | | | | |--|--|0 |1 |0 |1 |1 |0(1| | |- |- | | | | | | | | |--|--|0 |0 |0 |0 |0 |0(1| |A3|- |- | | | | | | | | |--|--|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+|J3 |K3 | | | | | | |) |1) | | | |A0|--|--|--|--|0 |0 |0 |0(1| | |- |- |- |- | | | | | | |1 |0 |--|--|0 |1 |1 |0(1| |A1| | |- |- | | | | | | |0 |1 |--|--|0 |1 |1 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |0 |0 |--|--|0 |1 |1 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |1 |1 |--|--|0 |1 |1 |0(1| | | | |- |- | | | | | | |--|--|0 |0 |1 |0 |0(1|1 | |A2|- |- | | | | | | | | |--|--|1 |--|1 |0 |0(1|1 | | |- |- | |- | | | | | | |--|--|0 |1 |1 |0 |0(1|1 | | |- |- | | | | | | | | |--|--|0 |0 |1 |0 |0(1|1 | |A3|- |- | | | | | | | | |--|--|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+|J4 |K4 | | | | | | |) |1) | | | |A0|--|--|--|--|0 |1 |1 |0(1| | |- |- |- |- | | | | | | |1 |0 |--|--|1 |0 |0(1|1 | |A1| | |- |- | | | | | | |0 |1 |--|--|1 |1 |0(1|0 | | | | |- |- | | | | | | |0 |0 |--|--|1 |0 |0(1|1 | | | | |- |- | | | | | | |1 |1 |--|--|1 |0 |0(1|1 | | | | |- |- | | | | | | |--|--|0 |0 |0 |0 |0 |0(1| |A2|- |- | | | | | | | | |--|--|1 |--|0 |0 |0 |0(1| | |- |- | |- | | | | | | |--|--|0 |1 |0 |1 |1 |0(1| | |- |- | | | | | | | | |--|--|0 |0 |1 |0 |0(1|1 | |A3|- |- | | | | | | | | |--|--|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, [pic]=1 и [pic]=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 [pic]=0 и [pic]=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 |Выполнение |Услови|Пункт |Коментарии | |алгорит|микрооперации или |е |перехо| | |ма |вычисление лог. |перехо|да | | | |условия |да | | | |1 |2 |3 |4 |5 | |1 |А:=0.0011101 |Безусл|2 |Операнды с одинаковыми | | |В:=0.1010010 |ов | |знаками (положительные) | |2 |П(1):=0 |Безусл|3 |Обнуление | | |С(1):=0 |ов | | | |3 |А(1)[pic]1 |x1=0 |5 |Проверка знака слова А | |5 |В(1)[pic]1 |x2=0 |8 |Проверка знака слова В | |8 |А:=0.0011101 |Безусл|9 |Сложение А и В с | | |+ |ов | |занесением в С | | |В:=0.1010010 | | | | | |С:=00.1101111 | | | | |9 |С(2)[pic]1 |x4=0 |9.2 |Проверка знака слова С | |9.2 |С(2):=0 |Безусл|10 |Присвоение С знака А | | | |ов | | | |10 |Конец | | | | | | | | | | |1 |А:=0.0011101 |Безусл|2 |Операнды с одинаковыми | | |В:=0.1110011 |ов | |знаками (положительные) | | | | | |с переполнением | |2 |П(1):=0 |Безусл|3 |Обнуление | | |С(1):=0 |ов | | | |3 |А(1)[pic]1 |x1=0 |5 |Проверка знака слова А | |5 |В(1)[pic]1 |x2=0 |8 |Проверка знака слова В | |8 |А:=0.0011101 |Безусл|9 |Сложение А и В с | | |+ |ов | |занесением в С | | |В:=0.1110011 | | | | | |С:=01.0010000 | | | | |9 |С(2)=1 |x4=1 |9.1 |Проверка знака слова С | |9.1 |П(1):=1 |Безусл|10 |Регистрация переполнения| | | |ов | | | |10 |Конец | | | | | | | | | | |1 |А:=1.0011101 |Безусл|2 |Операнды с одинаковыми | | |В:=1.1010010 |ов | |знаками (отрицательные) | |2 |П(1):=0 |Безусл|3 |Обнуление | | |С(1):=0 |ов | | | |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 |Безусл|9 |Сложение А и В с | | |+ |ов | |занесением в С | | |В:=0.1010010 | | | | | |С:=00.1101111 | | | | |9 |С(2)[pic]1 |x4=0 |9.2 |Проверка знака слова С | |9.2 |С(2):=1 |Безусл|10 |Регистрация переполнения| | | |ов | | | |10 |Конец | | | | | | | | | | |1 |А:=1.0011101 |Безусл|2 |Операнды с одинаковыми | | |В:=1.1110011 |ов | |знаками (отрицательные) | | | | | |с переполнением | |2 |П(1):=0 |Безусл|3 |Обнуление | | |С(1):=0 |ов | | | |3 |А(1)=1 |x1=1 |4 |Проверка знака слова А | |4 |В(1)[pic]1 |x2=0 |8 |Проверка знака слова В | |8 |А:=0.0011101 |Безусл|9 |Сложение А и В с | | |+ |ов | |занесением в С | | |В:=0.1110011 | | | | | |С:=01.0010000 | | | | |9 |С(2)=1 |x4=1 |9.1 |Проверка знака слова С | |9.1 |П(1):=1 |Безусл|10 |Регистрация переполнения| | | |ов | | | |10 |Конец | | | |
Продолжение табл. 20 |1 |2 |3 |4 |5 | |1 |А:=1.0011101 |Безусл|2 |Операнды с разными | | |В:=0.1010010 |ов | |знаками | |2 |П(1):=0 |Безусл|3 |Обнуление | | |С(1):=0 |ов | | | |3 |А(1)=1 |x1=1 |4 |Проверка знака слова А | |4 |В(1)[pic]1 |x2=0 |4.1 |Проверка знака слова В | |4.1 |А:=1.1100010 |Безусл|6 |Сложение инверсии А с В | | |+ |ов | |и занесением в С | | |В:=0.1010010 | | | | | |С:=10.0110100 | | | | |6 |С(1)=1 |x3=1 |6.1 |Проверка переноса из | | | | | |знакового разряда слова | | | | | |С | |6.1 |С(1:26):=С(1:26)+1 |Безусл|7 |Прибавление единицы | | |С=10,0110101 |ов | | | |7 |С(2)[pic]1 |x4=0 |10 |Проверка знака слова С | |10 |Конец | | | | | | | | | | |1 |А:=0.0011101 |Безусл|2 |Операнды с разными | | |В:=1.1010010 |ов | |знаками | |2 |П(1):=0 |Безусл|3 |Обнуление | | |С(1):=0 |ов | | | |3 |А(1)[pic]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 |Безусл|6 |Сложение инверсии А с В | | |+ |ов | |и занесением в С | | |В:=1.0101101 | | | | | |С:=01.1001010 | | | | |6 |С(1)[pic]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(3:2|Безусл|10 |Инвертирование числовых | | |6) |ов | |разрядо | | |С=01.0110101 | | |(образование прямого | | | | | |кода) | |10 |Конец | | | |
-----------------------
OУ
X1
Р
Y1
YN
HO
Fi
И
ОА
УА
XN
начало
П(1):=0
С(1):=0
А(1)
В(1)
С(2)
С(1)
0
1
конец
C(1:26):=00. А(2:25) + 01.(В(2:25)
C(1:26):=00.В(2:25)+01.(А(2:25)
С(1:26):= С(1:2).(С(3:26)
С(2):=А(1)
П(1):=1
C(1:26):=00. А(2:25) + 00.В(2:25)
С(1:26):= С(1:26)+1
2
25
3
Блок С
Блок П
26
Блок В
Блок А
y2
y3
y6
y8
y1
y4
y5
y7
x1
x2
x3
x4
Т
J
C
K
синхр
П(1)
&
y1 y2 y3
P(1)
С
P(2)
A(1)
=
C(i)
y2 y3 y6
B(i-1)
P(i)
A(i-1)
P(i-1)
А(i-1)
С(i)
C(26)
y2 y3 y6 C(26) A(25)
B(25)
y4 y5
P(25)
y3 y6
A(25)
С(26)
А(25)
C(2)
.
. .
КС2
КС1
ЭП1
ЭПR
V1
VR
T1
TR
XL
y1; Y1
y2; Y2
y3; Y3
y4; Y4
y5; Y5
y6; Y6
y7; Y7
y??????????????????????????????????????????????????"???–??/?????†???–??/???? ?†???????????"??????????????????–??/?????†???????????"???–??/?????†???–??/?? ???†???????????"????????????"???–??/?????†????–??/?????†???????????"???????8 ; Y8
A5
A4
A2
A3
A1
A0
A8
A7
A6
0010
0000
0001
0011
[pic][pic]
0100
0101
0110
0111
1000
Страницы: 1, 2, 3
