Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «мифи» Обнинский институт атомной энергетики

Факультет Кибернетики

Кафедра Компьютерных Систем, Сетей и Технологий

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по дисциплине“Теория автоматов”

Тема: Проектирование цифрового автомата с жесткой логикой, управляющего выполнением операции умножения двоичных чисел, представленных в дополнительном коде, в формате с фиксированной точкой, операционным автоматом канонической структуры.

Выполнил: студент 3 курса

группы ВТ2-С10

Сергеев А.Н.

Руководитель: Перегуда А.И.

Обнинск, 2012

ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование

Тема:проектирование цифрового автомата с жесткой логикой, управляющего выполнением операции умножения двоичных чисел, представленных в дополнительном коде, в формате с фиксированной точкой, операционным автоматом канонической структуры.

Целевая установка:в универсальном базисе логических элементов (И-ИЛИ-НЕ) разработать функционально-логическую схему управляющего автомата.

Исходные данные:тип структуры операционного автомата, базис логических элементов, тип операции и метод ее выполнения, код операндов и результата, тип управляющего автомата, тип элементов памяти.

Содержание работы.

1. Знакомство с литературой.

2. Разработка алгоритма выполнения операции.

3. Синтез структуры операционного автомата.

4. Синтез структуры управляющего автомата.

5. Оформление пояснительной записки.

Отчетный материал

Пояснительная записка на _____ листах.

Графики и схемы на _____ листах.

Литература.

1. Савельев А. Я. Прикладная теория цифровых автоматов. Учебник для вузов по специальности ЭВМ. М., Высшая школа, 1987.

2. Майоров С. А., Новиков Г. И. Принципы организации цифровых машин. Л., Машиностроение, 1974.

3. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. М., Физматгиз, 1962.

4. Методические указания к выполнению курсового проектирования по курсу “Прикладная теория цифровых автоматов”. Обнинск, ИАТЭ, 1990.

1. Введение.

Развернутая постановка задачи.

Разработать функционально-логическую схему автомата Мура, управляющего выполнением операции умножения двоичных чисел в формате с фиксированной точкой ускоренным методом с обработкой разрядов множителя начиная с младших при неподвижном множимом (со сдвигом частных сумм). Структура операционного автомата – каноническая. Базис логических элементов – универсальный (И-ИЛИ-НЕ). При реализации памяти автомата использовать универсальные (Т) триггеры. Разрядность операндов и результата операции 16 бит, операнды и результат операции представлены в модифицированном дополнительном коде, разрядная сетка не переполняется.

2. Основные понятия, определения и обозначения

2.1 Функция и структура операционного устройства. Принцип микропрограммного управления.

Операционное устройство– устройство, преобразующее цифровую информацию.

Строгое внешнее описание ОУ называется функцией операционного устройства. Это описание не затрагивает структуру ОУ, а только описывает его входы, выходы и преобразования сигналов на входе в сигналы на выходе.

Операционное устройство выполняет операции из набора F={f­₁,f₂,…f_k}над операндами из множества D с целью получения результатов, относящихся к множеству R. Акт работы операционного устройства состоит в вычислении {r_i}=f_i({d_i}), где {r_i} и {d_i} – подмножества множеств D и R. Таким образом,функция операционного устройстваопределяется заданием тройки множеств <D, R, F>, где D={d_i, i=1,2…k} – множество входных слов или данных, R={r_i, i=1,2…l} – множество выходных слов или результатов, F={f_i, i=1,2…M} – множество операций, или функций.

Выполнение операции в ОУ рассматривается как сложное действие и разбивается на последовательность элементарных действий над словами информации, называемых микрооперациями. Для выбора порядка следования микроопераций вводятся логические условия, которые в зависимости от значения преобразуемых слов принимают значения “истина” или “ложь”. Порядок вычисления логических условий и выполнения микроопераций определяет микропрограмма. Микропрограмма определяет функционирование ОУ во времени и содержит всю информацию, необходимую для проектирования ОУ.

Таким образом, принцип микропрограммного управления указывает направление функционального структурирования ОУ и содержит следующие положения:

1. Каждая представляет собой управляемую последовательность элементарных актов обработки информации, называемыхмикрооперациями.

2. Последовательность микроопераций, образующая операцию, управляется значениями предикатов, называемых логическими условиями. Область определения логических условий – значения слов, используемых при выполнении операции.

3. Алгоритм выполнения операций, записанный в терминах микроопераций и логических условий, называют микропрограммой.

4. Микропрограмма есть форма функции микрооперационного устройства.

Для описания функции ОУ безотносительно к его структуре применяется язык функционального микропрограммирования, который описывает функцию ОУ в терминах логических условий и микроопераций.

Для графического изображения микропрограммы применяется содержательная граф-схема алгоритма– ориентированный граф с вершинами четырех классов – начальные (1 исходящая, 0 входящих дуг), конечные (0 исходящих, 1 входящая дуга), операторные (любое число входящих, одна исходящая дуга), условные (любое число входящих, 2 исходящих дуги). Начальная и конечная вершина соответствуют началу и концу микропрограммы. Операторная вершина описывает действия микропрограммы в 1 такте работы устройства. Внутри операторной вершины могут быть указаны только функционально совместимые микрооперации. В условных вершинах указываются логические условия, две исходящих дуги условной вершины соответствуют значениям логического условия.Корректной считается СГСА, удовлетворяющая следующим условиям:

1. СГСА имеет одну начальную и одну конечную вершину;

2. во вход любой вершины СГСА (кроме начальной), входит хотя бы одна дуга, исходящая из какой-либо другой вершины;

3. из любого выхода любой вершины (кроме конечной) должна исходить одна дуга, ведущая к другой вершине графа.

При любом значении слов микропрограммы должен существовать путь из начальной вершины графа в конечную.

В функциональном и структурном отношении ОУ разделяется на две части: операционный автомат и управляющий автомат (рис. 1). Операционный автомат служит для хранения совокупности слов информации, выполнения набора микроопераций над ними и вычисления логических условий. Управляющий автомат обеспечивает требуемый порядок следования микроопераций, формируя управляющие сигналы в порядке, определяемом микропрограммой и значениями осведомительных сигналов.