1 Постановка задачи

В данном курсовом проекте необходимо разработать процессорный модуль на основе синтеза управляющего автомата и операционного автомата. Необходимо построить управляющий автомат Мили и операционный автомат класса I для устройств деления целых двоичных знаковых чисел без восстановления остатка и умножения целых двоичных беззнаковых чисел.

1.1 Операционный автомат

Операционные автоматы, структура которых обеспечивает возможность одновременного выполнения всех функционально совместимых микроопераций при использовании минимального числа комбинационных схем называют операционные автоматы класса I.

Операционный автомат осуществляют вычислительные действия над операндами. Структурно операционный автомат состоит из элементов памяти (регистров), осуществляющих хранение значений операндов, и комбинационных схем, отвечающих за выполнение микроопераций. Входной информацией для операционного автомата являются линии данных {D} и множество выполняемых в данном такте микроопераций {Y}, выходами являются линии результата {R} и выработанные признаки результата {X}, используемые в управляющем автомате.

Структура операционного автомата класса I представлена на Рис. 1.1.

Рисунок 1.1 - Структура операционного автомата класса I

1.2 Управляющий автомат Мили

Функция УА - это операторная схема алгоритма (микропрограммы), функциональными операторами которой являются символы {y}, отждествляемые с микрооперациями, и в качестве логических условий (предикатов) используются булевы переменные {x}. Операторная схема алгоритма наиболее часто представляется в виде граф-схемы или логической схемы алгоритма.

В таблице переходов и выходов полного автомата Мили строки и столбцы обозначены буквами входных сигналов и состояния памяти. В клетках таблицы переходов на пересечении строки и столбца записывается новое состояние – результат перехода , а в таблице выходов – выходной сигнал . Отметки , внутренних состояний автомата Мили по закодированной ГСА выполняются по следующим правилам :

1. Символом отмечается вход первой вершины , следующей за начальной , а также вход конечной вершины ;

2. Входы вершин, следующих за операторными вершинами , отмечаются символами ;

3. Входы двух различных вершин , за исключением конечной , не могут быть отмечены одинаковыми символами ;

4. Вход вершины может отмечаться только одним символом.

1.3 Объединенная гса для выполнения операций деления без восстановления остатка и операции умножения двоичных беззнаковых чисел

Рисунок 1.2 – Содержательная ГСА операций деления и умножения беззнаковых чисел

2 Проектирование операционной части

Для проектирования операционной части запишем список микроопераций и список условий переходов.

1. Список микроопераций и операторов условного перехода:

Y1: A(15:0) := D1(15:0);

Y2: B(8:0) := D2(7:0).0;

Y3: TgS :=A(15);

Y4: B(8:0) := R1(B(8).B(8:1));

Y5: A(15:7) := A(15:7) + + 1;

Y6: A(15:7) := A(15:7) + B(8:0);

Y7: C(15:0) := 0000.0000.0000.0000;

Y8: CnT(2:0) :=100;

Y9: C(7:0) := L1(C(7:0).1);

Y10: C(7:0) := L1(C(7:0).0);

Y11: CnT := CnT – 1;

Y12: A := L1(A.0);

Y13: A:= A + + 1;

Y14: A :=A+B;

Y15: C(7:0) := C(7:0) + 1;

Y16: R(15:0) :=00000000.C(7:0);

Y17: IRQ1 := 1;

Y18: IRQ2 := 1;

Y19: A(9:0) := 00.D1(7:0);

Y20: B(8:0) := D2(7:0);

Y21: A(9:0) := L1(A(8:0).0);

Y22: C(9:0) := C(9:0) + A(9:0);

Y23: C(9:0) := C(9:0) + + 1;

Y24: B(7:0) := R2(C(1:0).B(7:2));

Y25: C(9:0) := R2(C(9).C(9).C(9:2));

Y26: R(15:0) := C(7:0).B(7:0);

X0: F = 1;

X1: B = 0;

X2: A(2n-1:0) B(n);

X3: CnT = 0;

X4: A(2n-1:0) TgS;

X5: B(n)

X6: B(n) TgS;

X7: TgS;

X8: A = 0;

X9: F1 = (C(n+1) B(0));

X10: F2 = ;

X11: F3 = B(1)(C(n+1) B(0));

X12: C(n+1);

2. Определим максимальную разрядность регистров при n = 8:

A(2n-1:0), B(n:0), C(2n-1:0), CnT(m-1:0), TgS, R(2n-1:0), IRQ1, IRQ2;

3) Выполним разбиение на подмножества микроопераций:

;

;

;

;

;

4. Выполним разбиение множеств на классы эквивалентных микроопераций:

; ; ;

; ;

; ;

Результаты построения схемы и синтеза операционного автомата показаны на Рис. 2.1.

Рисунок 2.1 – Результаты построения и синтеза схемы операционного автомата