Синтез микропрограммного управляющего автомата с жесткой логикой
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
p>
12
M= 12 13
14
15
B = {11} D = (0110)
W = 1K(12) = 0110
) u =13
13
M= 12 13
14
15
B = {11,12} D = {0}
Поэтому строим множество
где - множество кодов, у которых кодовое расстояние с уже закодированными кодами равно 2, т.е.
={1000,1010}
W = 5K(13) = 1000
) u =14
14
14
14
M= 11 14
14
14
15
B = {1,4,5,11,12,13} D = {1001,1010}
W = 13K(14) = 1001
15) u=15
K(15)=1010
Построим прямую структурную таблицу переходов и выходов автомата Мура и занесем в нее полученные коды.
Логические выражения для каждой функции возбуждения RS-триггера получаем по таблице 7 как конъюнкции соответствующих исходных состояний am и входных сигналов, которые объединены знаками дизъюнкции для всех строк, содержащих данную функцию возбуждения.
Таблица 7. Прямая структурная таблица переходов и выходов автомата Мура
Исходное состояние bmВыходные сигналыКод bmСостояние перехода bsКод bsВходной сигналФункции возбуждения триггеровb0-0000b10001x1S4b1y0y10001b2 b3 b4 b5 b14 b150011 0010 0111 1011 1001 1010~x2x1 ~x2x1x3 ~x2x1~x3x4 ~x2x1~x3~x4 x2~x11 x2x11S3 S3R4 S2S3 S1S3 S1 S1S3R4b2-0011b2 b3 b4 b50011 0010 0111 1011~x1 x1x3 x1~x3x4 x1~x3~x4- R4 S2 S1b3y2y30010b4 b50111 1011x4 ~x4S2S4 S1S4b4y1y4y5y60111b6 b7 b8 b14 b151111 1101 1110 1001 1010~x2x5 ~x2~x5x4 ~x2~x5~x4 x2~x11 x2x11S1 S1R3 S1R4 S1R2R3 S1R2R4b5y1y61011b6 b7 b8 b14 b151111 1101 1110 1001 1010~x2x5 ~x2~x5x4 ~x2~x5~x4 x2~x11 x2x11S2 S2R3 S2R4 R3 R4b6y2y31111b7 b81101 1110x4 ~x4R3 R4b7y4y5y6y71101b9 b10 b111100 0101 0100x6 ~x6x7 ~x6~x7R4 R1 R1R4b8y6y71110b9 b10 b1111000101 0100x6 ~x6x7 ~x6~x7R3 R1R3S4 R1R3b9y101100b000001S1S2b10y30101b1101001R4b11y80100b10 b11 b12 b13 b14 b150101 0100 0110 1000 1001 1010~x8x7 ~x8~x7 x8~x9 x8x9x10 x8x9~x10~x11 x8x9~x10x11S4 - S3 S1R2 S1R2S4 S1R2S3b12y90110b13 b14 b151000 1001 1010x10 ~x10~x11 ~x10x11S1R2R3 S1R2R3S4 S1R2b13y5y6y111000b14 b151001 1010~x11 x11S4 S3b14-1001b14 b151001 1010~x11 x11- S3R4b15y121010b000001R1R3
Из таблицы получим логические выражения для каждой функции возбуждения RS-триггеров, а также для функций выходов как конъюнкции соответствующих исходных состояний bm и входных сигналов, которые объединены знаками дизъюнкции для всех строк, содержащих данную функцию возбуждения или соответственно функцию выхода.
=b1(~x2x1~x3~x4 v x2) v b2 x1~x3~x4 v b3~x4 v b4 v b9 v b11x8x9 v b12
S2=b1~x2x1~x3x4 v b2 x1~x3x4 v b3 x4 v b5~x2 v b9
S3=b1(~x2x1v x2x11) v b11(x8~x9 v x8x9~x10x11) v b13 x11 v b14 x11=b0 x1 v b3 v b8~x6x7 v b11(~x8x7 v x8x9~x10~x11) v b12~x10~x11v b13~x11=b7~x6 v b8~x6 v b15=b4 x2 v b11 x8x9 v b12= b4(~x2~x5x4 v x2~x11)v b5(~x2~x5x4 v x2~x11)v b6 x4 v b8 v b12( x10 v ~x10~x11)=b1(~x2x1x3 v x2x11) v b2 x1x3 v b4(~x2~x5~x4 v x2x11) v b5(~x2~x5~x4 v x2x11) v b6~x4 v b7( x6 v ~x6~x7) v b10 v b14 x11
=b1= b1 v b4 v b5= b3 v b6= b3 v b6 v b10= b4 v b7= b4 v b7 v b13= b4 v b5 v b7 v b8 v b13= b7 v b8=b11=b12=b911=b13
y12=b12
После выделения общих частей в логических выражениях и некоторого их упрощения получаем логические уравнения для построения функциональной схемы УА.
=b1(~x2k v x2) v b2k v b3~x4 v b4 v b9 v p v b12=b1~x2t v b2t v b3 x4 v b5~x2 v b9
S3=b1(~x2x1v x2x11) v b11(x8~x9 v d) v b13 x11 v b14 x11=b0 x1 v b3 v b8~x6x7 v b11(~x8x7 v d) v b12~x10~x11v b13~x11=b7~x6 v b8~x6 v b15=b4 x2 v p v b12= r(b4v b5)v b6 x4 v b8 v b12( x10 v ~x10~x11)=qy1 v b2 x1x3 v b6~x4 v b7( x6 v ~x6~x7) v b10 v b14 x11=b1= b1 v b4 v b5= b3 v b6= b3 v b6 v b10= b4 v b7= b4 v b7 v b13= b4 v b5 v b7 v b8 v b13= b7 v b8=b11=b12=b9=b13=b12= x1~x3~x4= x1~x3x4=~x2x1x3 v x2x11=~x2~x5x4 v x2~x11= x8x9~x10x11
p= b11 x8x9
Цена данной комбинационной схемы по Квайну гораздо больше, чем для автомата Мура.
10.Построение функциональной схемы управляющего микропрограммного автомата
Функциональная схема управляющего МПА представлена в Приложении Ж.
Сравнение вариантов построения управляющего автомата по модели Мили и модели Мура на D- и RS-триггерах и модели Мили на счетчике показывает, что модель Мура в обоих случаях дает комбинационную схему большей сложности и требует включения дополнительного элемента памяти.
Цена устройства по Квайну на 4 D-триггерах равна 66. Цена устройства по Квайну на 4 RS-триггерах равна 71. Цена устройства по Квайну на счетчике равна 71, но реализация схемы сброса на счетчике дешевле по Квайну, чем на D- и RS-триггерах. Поэтому схема на счетчике более предпочтительна.
Функциональная схема построена в основном логическом базисе И-ИЛИ-НЕ в полном соответствии с приведенной для модели Мили системой логических уравнений для функций возбуждения счетчика и функций выходов. В схему поступают сигналы синхронизации с и начальной установки b.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы была разработана функциональная схема МПА, управляющего операцией умножения чисел в двоичной системе счисления с плавающей запятой с порядками в дополнительном коде с простой коррекцией вторым способом. При синтезе МПА была рассмотрена модель Мили и модель Мура. В результате проделанной работы оказалось, что наименьшие аппаратурные затраты даёт модель Мили с использованием счётчика в качестве элемента памяти. Функциональная схема микропрограммного управляющего автомата имеет цену по Квайну - 78.
При проектировании ЭВМ, можно поставить две различные задачи:
повышение быстродействия устройства;
уменьшение аппаратурных затрат.
Согласно этим целям выбирают соответствующий способ выполнения математических операций, например, для умножения существует 4 способа выполнения операций. 1-ый и 3-ий - уменьшают аппаратурные затраты, 2-ой и 4-ый - увеличивают быстродействие. Однако, повышение быстродействия приводит к увеличению аппаратурных затрат. В предложенной курсовой работе операция умножения выполняется 2-м способом, т.е. мы стремились к увеличению быстродействия.
Приложение А
Функциональная схема операционного автомата
Приложение Б.
Содержательная граф-схема алгоритма
Приложение В
Отмеченная граф-схема алгоритма
Приложение Г
Граф автомата модели Мили
Приложение Е
Граф автомата модели МУРА
Приложение Ж
Функциональна