Разработка структуры операционной части автомата
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Аннотация
автомат мур деление кодировка
В данной курсовой работе имеются теоретические сведения о цифровом автомате, об алгоритме деления чисел, о прямом коде и элементах памяти. Также рассматривается процесс разработки функциональной схемы автомата Мура для операции деление без восстановления остатка. В работе построены содержательная, функциональная, отмеченная граф схемы, граф автомата Мура, выполнена кодировка состояний переходов, исследованы системы логический функций и сигналов возбуждения, их минимизация, на основе чего была построена функциональная схема управляющего автомата.
1. Основные понятия, используемые при построение автоматов
1.1Назначение автоматов
Цифровые автоматы - это логическое устройство, в которых помимо логических элементов имеются элементы памяти. Значение выходных сигналов такого устройства зависит не только от аргументов на входе в данный момент времени, но и от предыдущего состояния автомата, которое фиксируется элементами памяти. В качестве элементов памяти могут использоваться триггеры. 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. К последовательностным схемам можно отнести: триггеры, счетчики, регистры.
По способу формирования функции выходов автоматы делятся на автоматы Мили (Mealy) и Мура (Moore).
Отличие автомата Мура от автомата Мили заключается в том, что выходной сигнал в автомате Мура зависит только от текущего состояния автомата и в явном виде не зависит от входного сигнала. В автомате Мили выходные сигналы определяются как состояниями и входными сигналами.
В любом устройстве обработки цифровой информации можно выделить два основных блока - операционный автомат и управляющий автомат.
Операционный автомат служит для хранения слов информации, выполнения набора микроопераций и вычисления значений логических условий, т.е. операционный автомат является структурой, организованной для выполнения действий над информацией.
Управляющий автомат генерирует последовательность управляющих сигналов, предписанную микропрограммой и соответствующую значениям логическим условий. Иначе говоря, управляющий автомат задает порядок выполнения действий в ОА, вытекающий из алгоритма выполнения операций. Управляющий автомат может быть представлен в двух видах: автомат с жёсткой логикой (со схемной логикой) и автомат с гибкой логикой (с программируемой логикой). Различие между автоматом с жёсткой логикой и автоматом с гибкой логикой в затратах оборудования, необходимого для реализации одних и тех же функций, т. е. в стоимости автоматов. Количество оборудования в автомате с жёсткой логикой возрастает почти пропорционально сложности микропрограммы. Для автоматов с гибкой логикой типичны большие удельные затраты оборудования при реализации относительно несложных микропрограмм. Автоматы с жёсткой логикой имеют более высокое быстродействие, чем автоматы с гибкой логикой.
Таким образом, любое устройство - является композицией операционного и управляющего автоматов. Операционный автомат, реализуя действия над словами информации, является исполнительной частью устройства, работой которого управляет управляющий автомат, генерирующий необходимые последовательности управляющих сигналов.
Поскольку в нашем варианте необходимо синтезировать в управляющем автомате с жёсткой логикой устройство, реализующее функцию деление, рассмотрим выполнение этой операции в компьютере.
1.2Деление восстановлением остатка
При деление числе без восстановления остатка делитель вычитается из делимого и определяется знак нулевого (по порядку) остатка. Если остаток положительный, т.е. , то в псевдознаковом разряде частного проставляется 1, при появлении которой формируется признак переполнения разрядной сетки и операция прекращается. Если остаток отрицательный, то в псевдознаковом разряде частного записывается 0, а затем выполняется сдвиг текущего остатка на один разряд влево и прибавление к нему делителя. Знак получаемого таким образом остатка определяет первую значащую цифру частного: если остаток положителен, то в первом разряде частного записывается 1, если отрицательный, то записывается 0. Далее, если остаток положителен, то он сдвигается влево на 1 разряд и из него вычитается делитель для определения следующей цифры частного. Если остаток отрицателен, то к нему прибавляется делитель и определяется следующий остаток, знак которого определяет следующую цифру частного. Операция сдвигов и алгебраических сложений повторяется до тех пор, пока в частном не получается требуемое количество цифр.
1.3Прямой код
Вопрос о кодировании чисел возникает по той причине, что в машину нельзя либо нерационально вводить числа в том виде, в котором они изображаются человеком на бумаге. Во первых нужно кодировать знак числа, во-вторых, по различным причинам, которые будут рассмотрены ниже, приходится иногда кодировать и остальную часть числа.
Простейшим машинным кодом является прямой код, который получается при кодировании в числе только знаковой информации.
Прямым кодом отрицательного числа называется его изображение в естественной форме, у которого в знаковом разряде проставляется ?/p>