Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория цифровых автоматов. Учебное пособие
.pdf
131
Рис. 32. Принципиальная схема генератора на Т-триггерах
Рис. 33. Результаты моделирования генератора на Т-триггерах в Quartus
Проведем синтез того же автомата, взяв в качестве элементов памяти
D-триггеры.
I этап. Кодирование входных и выходных сигналов и состояний
автомата оставим прежним.
II этап. Структурный граф автомата тоже не измениться (рис. 34).
132
21
4321
yyyy
21
4321
yyyy
21
21
4321
yyyy
4321
yyyy
1
j
2
j
x
2
j
x
x
1
j
x
1j1
j
xx
1
j
2
j
x
i
j
i
i
j
i
j
.
;
212121212
212121211
xxxx
xxxx
j
j
Рис. 34. Структурный граф автомата
III этап. Получим функции возбуждения для D-триггеров. Сигнал
возбуждения D-триггера должен быть равен единице лишь в том случае,
если данный триггер в следующем такте, также должен находиться в
единичном состоянии. Поэтому сигналы
которые входят в вершины, помеченные прямым кодом
возбуждения
из которых исходит дуга, помеченная сигналом
входного сигнала, приписанного данной дуге. Для рассматриваемого
примера:
представляет собой дизъюнкцию конъюнкций состояний,
проставляем на тех дугах,
. Функция
в прямом виде, и
IV этап. Минимизируем полученные функции возбуждения с
помощью карт Вейча.
133
1 0 0 0
0111
1
1
xx x
2
2
11121
xx
j
0 1 0 0
1101
1
1
xx x
2
2
xx
211212
j
.
;
;
;
214
213
21212
211
y
y
y
y
V этап. Выходные функции автомата не зависят от выбранных
элементов памяти, т.е., как и в предыдущем, имеют вид:
VI этап. По полученным выходным функциям и функциям
возбуждения строим функциональную схему генератора на D-триггерах
(рис. 35).
134
&
1
&
2
&
3
&
4
&
5
1
1
1
2
1
&
8
&
6
&
7
1
3
&
9
1
4
y
1
y
2
y
3
y
4
1
1
2
2
j
1
j
2
x
C R
x
TT
2
D
C
R
S
TT
1
D
C
R
S
1
1
2
2
2
Рисунок. 35– Функциональная схема генератора на D-триггерах
135
6. ТВОРЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Творческое задание на тему «Синтез структурной схемы
управляющего автомата для выполнения заданной арифметической
операции» является необязательным для выполнения студентами.
Студенты могут выполнить его по желанию с целью добора баллов для
получения зачета.
6.1. Цель и задачи выполнения творческого задания
Целью и задачей выполнения проектного задания является
закрепление практических навыков синтеза структурной схемы
управляющего автомата для выполнения заданной арифметической
операции, выданной студенту в качестве задания на междисциплинарный
курсовой проект «Схемотехника ЭВМ».
6.2. Техническое задание на творческое задание
Определить распределенную во времени последовательность
управляющих функциональных сигналов, поступающих на управляющие
входы операционного блока (арифметико-логического устройства),
выполняющего заданную операцию. Синтезировать структурную схему и
описать работу управляющего автомата для выполнения заданной
арифметической операции.
Данные для выполнения творческого задания представлены в табл.
4. В таблице в зависимости от номера варианта указывается вид
управляющего автомата (микропрограммный или с «жесткой логикой»).
УА с хранимой в памяти логикой (микропрограммный автомат) делится
на три вида: с горизонтальным, вертикальным или смешанным
микропрограммированием.
136
№
Управляющий автомат (УА)
Микропрограммный УА
УА с «жесткой
логикой»
Горизонт.
Вертикал.
Смешан.
1
Х
2 Х
3
Х
4
Х 5 Х
6 Х
7 Х
8
Х
9
Х
10
Х
11
Х
12
Х
13
Х
14
Х
15
Х
16
Х
17
Х
18
Х
19
Х
20
Х
21
Х
22
Х
23
Х
24
Х
25
Х
26
Х
27
Х
28
Х
29
Х
30
Х
Х
Таблица 4
137
Блок
синхросигналов
Формирователи управляющих
сигналов
Формирователи управляющих
сигналов
Логические схемы образования
управляющих сигналов
Дешифратор
тактов
Дешифратор
кода операции
Счетчик тактов
Регистр кода
операции
сложение
вычитание
...
Такт 1
Такт 2
..
Такт n
№ варианта
Тип УА
Операция, выполняемая в
операционном блоке
Управляющий автомат с
«жёсткой логикой»
B1 – B2
6.3. Пример выполнения творческого задания
Техническое задание:
1. Определить распределенную во времени последовательность
управляющих функциональных сигналов, поступающих на
управляющие входы операционного блока (арифметикологического устройства), выполняющего заданную операцию.
2. Синтезировать структурную схему и описать работу управляющего
автомата для выполнения заданной арифметической операции.
Структурная схема управляющего автомата с «жёсткой» логикой:
В состав схемы УА с «жёсткой» логикой входят:
1) регистр кода операции, являющийся частью регистра команд;
2) счетчик тактов;
3) дешифратор тактов;
4) дешифратор кода операции;
138
5) логические схемы образования управляющих функциональных
сигналов.
На счетчик тактов поступают сигналы от блока синхросигналов, и
счетчик с каждым сигналом меняет свое состояние. Состояния счетчика
представляют номера тактов, изменяющиеся от 1 до n. Дешифратор тактов
формирует на j-м выходе единичный сигнал при i-м состоянии счетчика
тактов, т.е. во время i-го такта.
Дешифратор кода операции вырабатывает единичный сигнал на j-м
выходе, если исполняется j-я. команда. Логические схемы образования
управляющих функциональных сигналов для каждой команды
возбуждают формирователи функциональных сигналов для выполнения
требуемых в данном такте микроопераций.
Распределенная во времени последовательность управляющих
функциональных сигналов, поступающих на управляющие входы
операционного блока, выполняющего заданную операцию (В1 - B2) над
числами с плавающей запятой будет иметь следующий вид.
1. Запись операндов во входные регистры.
2. Вычитание порядков.
3. Сдвиг вправо мантиссы числа с меньшим порядком на величину
разности порядков.
4. Изменение знака мантиссы вычитаемого на противоположный.
5. Перевод отрицательных мантисс в дополнительный код.
6. Сложение мантисс.
7. Анализ мантиссы частного на нарушение нормализации и если
необходима нормализация, то:
- Сдвиг мантиссы вправо на 1 разряд или влево на несколько
разрядов, в зависимости от вида нарушения нормализации;
- Увеличение порядка на 1, если было нарушение нормализации
влево или уменьшение порядка на число сдвинутых разрядов мантиссы,
если было нарушение нормализации вправо.
8. Запись результата в выходной регистр.
Микрооперации 4 и 5 могут быть совмещены во времени с операцией
2, после чего в этом случае должна выполняться микрооперация 3, а за
ней микрооперация 6 и следующие за ней.
139
№
Форма текущего
контроля
Критерий
оценки
Описание критерия
1
Работа на практических
занятиях
Балльный
Активная работа на
практических занятиях (работа
у доски, самостоятельно
выполненное задание и т.д.)
оценивается до 1 балла за
занятие: min – 0, max – 5
2
Выполнение
индивидуального
проектного задания
«Синтез цифровых
автоматов Мура»
Балльный
За выполненное
индивидуальное проектное
задания студент может
получить в баллах:
min – 3, max – 5
3
Выполнение творческого
задания «Устройства
управления» (для добора
баллов – по желанию
студента)
Балльный
За выполненное творческое
задание студент может
получить в баллах:
min – 0, max – 5
Итого за модуль баллов:
min – 3, max – 15
№
Форма рубежного
контроля
Критерий
оценки
Описание критерия
1
Контрольная работа
Балльный
min – 3, max – 5
2
Устное собеседование
Балльный
min – 3, max – 5
Итого за модуль баллов:
min – 6, max – 10
7. ТЕКУЩИЙ И РУБЕЖНЫЙ КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ
7.1. Организация текущего контроля знаний
Форма текущего контроля модуля: работа на практических
занятиях и выполнения творческого проекта.
Описание критериев оценки текущего контроля модуля «Теория
цифровых автоматов»:
7.2. Формы рубежного контроля
Форма рубежного контроля модуля: контрольная работа и устное
собеседование.
Система оценивания результатов рубежного контроля модуля.
140
7.2.1. Форма проведения контрольной работы в рамках рубежного
контроля модуля «Теория цифровых автоматов»
Контрольная работа выполняется в письменном виде. Пример
заданий для контрольной работы в рамках рубежного контроля модуля
«Теория цифровых автоматов».
1. Составьте алгоритм выполнения операции сложения для чисел с
плавающей запятой. Формат числа: мантисса 5 разрядов, порядок
4 разряда.
2. Преобразуйте заданный граф автомата Мура в граф автомата
Мили.
3. Поясните принцип горизонтального микропрограммирования.
7.2.2. Форма проведения собеседования в рамках рубежного контроля
модуля «Теория цифровых автоматов»
Собеседование работа проходит в устной форме по вопросам
контрольной работы.
7.3. Перечень контрольных вопросов по модулю «Теория цифровых
автоматов»
РАЗДЕЛ 1
Основные понятия и определения теории конечных цифровых
автоматов
1. Как называется устройство, предназначенное для преобразования
цифровой (дискретной) информации, способное переходить под
воздействием входных сигналов из одного состояния в другое и
выдавать выходные сигналы.
2. Дайте определение понятию «цифровой автомат».
3. Как называется автомат без памяти?
4. Поясните термин «Абстрактный цифровой автомат».
5. Чем отличается цифровой автомат от комбинационной схемы?
6. Чем отличается цифровой автомат от конечного цифрового автомата?
7. Что должно быть указано для задания цифрового автомата?
8. Дайте понятие цифрового автомата синхронного и асинхронного
действия.
9. Как функционирует автомат Мили?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]