- •2011 Г.
- •1. Цель работы
- •2. Содержание
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Задание
- •5. Блок-схемы алгоритмов работы устройств управления
- •Методика и примеры синтеза автомата
- •1.1 Постановка задачи
- •1.2. Автомат Мура
- •1.3. Автомат Мили
- •2. Логический синтез
- •2.1. Кодирование внутренних состояний автомата
- •2.2 Составление и минимизация логических выражений для выходов автомата Мура
- •2.3 Составление и минимизация логических выражений для выходов автомата Мили
- •2.4 Составление и минимизация логических выражений для управления памятью автомата Мили на d-триггерах
- •2.5 Составление и минимизация логических выражений для управления памятью автомата Мура на d-триггерах
- •2.6. Составление и минимизация логических выражений для управления памятью автомата Мура на т-триггерах
- •2.7. Составление и минимизация логических выражений для управления памятью автомата Мура на rs-триггерах
- •2.7. Логические выражения для входных сигналов
- •2.8. Общая структура алу сложения чисел с фиксированной точкой
- •2.9. Схема автомата Мили на d-триггерах
- •2.10. Схема автомата Мура на rs-триггерах
- •________________________________________________________________
Федеральное агентство связи
Московский технический университет связи и информатики
Северо-Кавказский филиал
Юхнов В.И.
ЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА
Методические указания к курсовой работе
Ростов – на – Дону
2011 Г.
1. Цель работы
Углубление и закрепление знаний по теории цифровых автоматов. Освоение методов абстрактного и структурного синтеза конечных автоматов и комбинационных логических схем.
2. Содержание
Задание.
Введение.
Алгоритм работы устройства управления.
Числовые примеры со всеми возможными вариантами.
Блок-схема алгоритма и её описание.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Блок-схема устройства.
Элементная база (логические элементы, элементы памяти, используемые в АЛУ, их схемы, описание, граф переходов, автоматная таблица, временная диаграмма).
Регистры: входной, выходной, используемые в АЛУ (памяти, со сдвигом вправо, влево, реверсивный, временная диаграмма).
Счетчики, используемые в АЛУ (прямого, обратного хода, реверсивный), их временные диаграммы.
Дешифратор полный, неполный. Распределитель.
Накапливающий сумматор, используемый в АЛУ (со сквозным, параллельным переносом, со сдвигом вправо, влево, реверсивный).
Синтез устройства управления.
Графа переходов.
Кодирование внутренних состояний.
Разработка устройства управления.
Логические выражения для выходных сигналов и для управления элементами памяти.
Минимизация логических выражений.
Схемы управления выходами и внутренним состоянием автомата.
Схемы формирования входных сигналов.
Заключение.
3. Порядок выполнения работы
На основе анализа числовых примеров составляется блок-схема алгоритма работы управляющего устройства.
Составляется блок-схема устройства, схемы формирования входных сигналов управляющего устройства.
Составляется описание логических элементов, их таблицы истинности, и используемый элемент памяти (ЭКА), его граф переходов и автоматная таблица.
Приводятся схема и описание используемых регистров памяти и сдвиговых регистров.
Приводятся схема, описание работы, граф переходов и временная диаграмма используемого двоичного счётчика.
Приводятся схема, описание работы и таблица истинности используемого дешифратора.
Приводится схема распределителя на требуемое число импульсов.
Выбирается тип сумматора, составляется его схема и приводится описание работы.
На основе блок-схемы алгоритма работы управляющего устройства строится граф переходов автомата. Производится кодирование внутренних состояний автомата. Число элементов памяти n выбирается в зависимости от числа внутренних состояний m из условия 2n m. Внутренние состояния при использовании универсальных JK-триггеров кодируются произвольным образом, только начальное состояние автомата должно кодироваться нулевыми состояниями всех триггеров.
Составляются логические выражения для выходов автомата и для управления памятью автомата.
Производится минимизация логических выражений.
Строятся схемы управления выходами и памятью автомата, а также общая схема АЛУ.
4. Задание
Логический синтез автомата управления операциями над двоичными кодами.
|
Вариант № |
Операция |
Код |
Тип ЭКА |
Тип автомата |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
Суммирование с фиксированной точкой |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
2 |
Суммирование с фиксированной точкой |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
3 |
Суммирование с фиксированной точкой |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
4 |
Суммирование с фиксированной точкой |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
5 |
Суммирование с фиксированной точкой |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
6 |
Суммирование с фиксированной точкой |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
7 |
Суммирование с плавающей точкой |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
8 |
Суммирование с плавающей точкой |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
9 |
Суммирование с плавающей точкой |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
10 |
Суммирование с плавающей точкой |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
11 |
Суммирование с плавающей точкой |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
12 |
Суммирование с плавающей точкой |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
13 |
Выравнивания порядков |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
14 |
Выравнивания порядков |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
15 |
Выравнивания порядков |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
16 |
Выравнивания порядков |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
17 |
Выравнивания порядков |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
18 |
Выравнивания порядков |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
19 |
Нормализация |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
20 |
Нормализация |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
21 |
Нормализация |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
22 |
Нормализация |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
23 |
Нормализация |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
24 |
Нормализация |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
25 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом множимого |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
26 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом множимого |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
27 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом множимого |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
28 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом множимого |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
29 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом множимого |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
30 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом множимого |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
31 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом сумматора |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
32 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом сумматора |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
33 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом сумматора |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
34 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом сумматора |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
35 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом сумматора |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
36 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом сумматора |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
37 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом множимого |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
38 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом множимого |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
39 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом множимого |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
40 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом множимого |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
41 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом множимого |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
42 |
Умножение с младших разрядов со сдвигом множимого |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
43 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом сумматора |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
44 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом сумматора |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
45 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом сумматора |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
46 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом сумматора |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
47 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом сумматора |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
48 |
Умножение со старших разрядов со сдвигом сумматора |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
49 |
Деление с восстанов-лением остатка |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
50 |
Деление с восстанов-лением остатка |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
51 |
Деление с восстанов-лением остатка |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
52 |
Деление с восстанов-лением остатка |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
53 |
Деление с восстанов-лением остатка |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
54 |
Деление с восстанов-лением остатка |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |
|
55 |
Деление без восстанов-ления остатка |
Дополнительный |
RS-триггер |
Мура |
|
56 |
Деление без восстанов-ления остатка |
Обратный |
D-триггер |
Мура |
|
57 |
Деление без восстанов-ления остатка |
Дополнительный |
Т-триггер |
Мура |
|
58 |
Деление без восстанов-ления остатка |
Обратный |
RS-триггер |
Мили |
|
59 |
Деление без восстанов-ления остатка |
Дополнительный |
D-триггер |
Мили |
|
60 |
Деление без восстанов-ления остатка |
Обратный |
Т-триггер |
Мили |