2. Методика выполнения Используя материал из раздела 1, по гса, заданной преподавателем, спроектировать автомат Мура на плм:
1. Разметить состояния автомата по ГСА.
2. Построить граф переходов и прямую таблицу переходов
3 Построить обратную структурную таблицу автомата
4. Сформировать функции выходов и управления элементами памяти
5. Построить функциональную схему автомата
6. Используя программу моделирования электронных схем Multisim собрать схему автомата и исследовать ее работу в соответствии с заданной преподавателем ГСА.
Рис. 1. Функциональная схема автомата Мура на матрицах.
3. Задание на выполнение работы
Согласно методике, изложенной в разделе 2, и краткой теории из раздела 1, по заданному преподавателем описанию закона функционирования цифрового автомата в виде ГСА выполнить п.1..п.6 раздела 2. Результаты исследований оформить в виде отчета.
4. Контрольные вопросы
1. Какие объекты и функции используются для описания закона функционирования структурного автомата Мура, реализованного на ПЛМ?
2. Какие правила необходимо соблюдать при разметке состояний автомата Мура?
3. Какое различие между структурными автоматами МИЛИ и МУРА?
4.Какие элементы памяти могут использоваться в автоматах Мили, законы их функционирования?
Лабораторная работа № 16
Исследование автоматов с программируемой логикой и
естественной адресацией.
Моделирование автоматов с программируемой логикой и
естественной адресацией
Цель лабораторной работы: Получение навыков синтеза, микропрограммирования, исследования и моделирования цифровых управляющих автоматов с программируемой логикой и естественной адресацией.
1. Краткая теория
Закон функционирования УА с программируемой логикой задается микропрограммой (МП), состоящей из последовательности микрокоманд (МК).
Основным элементом УА с программируемой логикой является память МК. В качестве памяти МК может использоваться постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) или оперативное – (ОЗУ). УА с программируемой логикой различаются способом адресации МК.
Рассмотрим принцип реализации УА с двумя видами адресации: естественной и принудительной. В качестве исходного описания автомата удобнее всего воспользоваться ГСА автомата Мура из п.1.2. (рис 8).
1)Формат микрокоманд:
В автоматах с естественной адресации используются МК 2-х видов: операционные и управляющие.
Операционные соответствуют операторным вершинам ГСА и описывают выходные сигналы (yi), вырабатываемые автоматом.
Управляющая МК соответствует условным вершинам ГСА; аналогом этой микрокоманды является конструкция вида:
If <условие истинно> then GoTo <№ МК, к которой следует перейти>.
Если условие не выполняется, то переход к следующей (за If) МК.
МК в автомате с программируемой логикой – это двоичное слово фиксированной длинны. Левый бит этого слова – служебный; если он равен 0 – то МК - операционные, 1 – управляющие.
Остальные биты имеют различный смысл в зависимости от вида МК.
В операционной МК некоторым образом кодируются yi; Если количество yi; невелико, то каждый бит МК может соответствовать определенному yi. Если количество yi – велико, то могут быть закодированы группы yi; группа может соответствовать операторной вершине на ГСА.
В управляющей МК указывается номер N анализируемого условия XN и адрес МК к которой надо перейти, если XN =1.
Разрядность операционной и управляющей МК должна быть одинакова; кол-во разрядов МК определяется, как правило, размером управляющей МК. Разрядность управляющей части равна ]log2 |X|[ - большее целое от логарифма по основанию 2 количества Xi. Разрядность адресной части зависит от количества МК в МП. Вначале она определяется ориентировочно, а затем уточняется. Для нашего примера: разрядность управляющей части равна ]log2|5|[=3; разрядность адресной части возьмем равной 4. Если при проектировании число МК окажется больше 16, то придется добавлять еще один разряд. Таким образом, формат управляющей МК имеет вид:
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
1 |
№ XN |
Адр.перехода |
|||||
Рис. 1. Разметка состояний автомата с естественной адресацией по ГСА
№X=5 – будем использовать для организации безусловного перехода (б/у переход)
В исходной ГСА количество yi равно 6. Поэтому можно в операционной МК каждому yi выделить по одному биту.
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
0 |
y1 |
y2 |
y3 |
y4 |
y5 |
y6 |
- |
МП записывается в виде таблицы; № строки - это адрес МК. В разрядах 7..0 –записывается 0 или 1 в зависимости от содержания МК. В столбце комментариев – пояснения к МК.
2)Микропрограмма
Адрес |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
Комментарий |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
y6 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Если
|
2 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
Если X1=1 то переход в 6 |
3 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Если X2=1 то переход в 7 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
y1, y4, y5 |
5 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Б/у переход в 2 |
6 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
y1, y2, y3 |
7 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Если X3=1, то переход в 10 |
8 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
y1, y2, y5 |
9 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Б/у переход в 11 |
10 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
y3, y4, y5 |
11 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Если
|
12 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Б/у переход в 0 |
=1
то переход в 0 иначе переход в 2
=1,
то переход в 7
Рис.2. Схема автомата с естественной адресацией