ВСиМПТ_Антон3 (Вариант 26)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(технический университет)

Кафедра 403

РАСЧЕТНО - ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

"Вычислительные системы и микропроцессорная техника"

Выполнял студент группы 04-409 _______________ Феськов А.В.

Консультировал _____ __________ Щеглов А.В.

Москва

2000

Оглавление

Задание

Вариант №26

На устройство по шине А{8:1} побайтно приходит 32-разрядный код. Если число единиц кода четно, то сформировать номер младшей единицы, в противном случае - код 111111.

Анализ и уточнение задания

Примем, что выходной код B{k:1} - двоичный позиционный код, численный эквивалент которого равен номеру младшей единицы входного 32-разрядного кода или 111111 (2). Легко заметить, что максимальный номер может быть 32 (10) = 100000 (2). Это потребует формирования шестиразрядного выходного кода B{6:1}.

Тактовая синхронизация будет осуществляться внешним генератором тактовых импульсов.

Примем, что источник входного кода гарантирует правильность выставления информации во время действия стробирующего импульса СТРОБ. По окончании обработки устройством каждого поступающего на вход байта устройством должен быть сформирован сигнал СЛБАЙТ ("следующий байт"). После обработки всего входного кода должен вырабатываться сигнал УСЧИТ, позволяющий следующему устройству считать выходные данные с проектируемого устройства.

Будем считать, что смена кодов А и B осуществляется по положительному фронту импульсов ГТИ, длительность импульсов СТРОБ, СЛБАЙТ и УСЧИТ равна периоду тактовой последовательности и положительные фронты этих импульсов появляются вслед за положительным фронтом импульсов ГТИ.

Задание на проектирование может быть в виде функциональной схемы и эпюр напряжения, изображенных на рис.1 и рис.2 соответственно.

F

A{8:1} B{6:1}

СЛБАЙТ

СТРОБ УСЧИТ

Рис. 2

ГИ

СЛБАЙТ

СТРОБ

А

В

УСЧИТ

рис. 2

Комбинационная реализация устройства

Так как 32-разрядный код на вход проектируемого устройства должен поступать побайтно, то комбинационный вариант построить нельзя.

Регистровая реализация устройства

В основу построения регистрового варианта устройства положим идею преобразования параллельного кода в последовательный с последующей обработкой символов. Суть обработки будет заключаться в их подсчете для определения номера младшей единицы, запоминании этого номера и воздействии этих символов на флаг четности. После обработки всего кода в зависимости от состояния флга четности на выходе выставляется либо номер младшей единицы, либо код 111111 (2). Одновременно формируется сигнал УСЧИТ.

Задачу преобразования параллельного кода в последовательный решается с помощью сдвигового регистра, подсчет бит - с помощью счетчика.

Флаг четности реализуем на Т-триггере, на вход которого будут поступать биты из нулевого разряда сдвигающего регистра. Номер младшей единицы будет записываться в другой регистр.

Схема алгоритма

Микропрограмма на языке опреционного описания

Микропрограмма 1

Переменные:

входные: A{8:1}, СТРОБ;

внутренние: РГД1{8:1}, РГД2{6:1}, СЧ{6:1}, T;

выходные: B{6:1}= TVРГД2{6:1}, СЛБАЙТ, УСЧИТ;

Признаки:

P1=СТРОБ;

P2=РГД1{1};

P3=РГД2{6:1}=0;

P4=СЧ{1}V СЧ{2}V СЧ{3};

P5=СЧ{6};

Процедура

УTН: Т:=0;

УСЧН: СЧ:=0;

УРГД2Н: РГД2:=0;

М1 СЛБАЙТ: ;

М2 если  P1, то М2;

УЗАП1: РГД1:=А;

М3 УСЧ1: СЧ:=СЧ+1;

УMOD2: Т:=Т mod2 РГД1{1};

если  P2, то М4;

если  P3, то М4;

УЗАП2: РГД2:=СЧ;

М4 УСДВ: РГД1:=0.РГД{8:2};

если P4, то М3;

если  P5, то М1;

УСЧИТ: ;

конец.

Анализ микропрограммы показывает, что сигналы УТН, УСЧН и УРГД2Н, УСЧ и УMOD2 эквивалентны и их можно заменить сигналами УН: УН=УТН=УСЧН=УРГД2Н, УСЧ: УСЧ=УСЧ1=УMOD2. Проверку на ноль содержимого регистра РГД1 можно осуществить с помощью операции ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса):

Текст программы, учитывающий вышесказанное:

Микропрограмма 2

Переменные:

входные: A{8:1}, СТРОБ;

внутренние: РГД1{8:1}, РГД2{6:1}, СЧ{6:1}, T;

выходные: B{6:1}= T V РГД2{6:1}, СЛБАЙТ, УСЧИТ;

Признаки:

P1=СТРОБ;

P2=РГД1{1};

P3=/РГД2{6:1};

P4=СЧ{1}V СЧ{2}V СЧ{3};

P5=СЧ{6};

Процедура

УН: Т:=0, СЧ:=0, РГД2:=0;

М1 СЛБАЙТ: ;

М2 если  P1, то М2;

УЗАП1: РГД1:=А;

М3 СЧ:=СЧ+1, Т:=Т mod2 РГД1{1};

если  P2, то М4;

если  P3, то М4;

УЗАП2: РГД2:=СЧ;

М4 УСДВ: РГД1:=0.РГД{8:2};

если P4, то М3;

если  P5, то М1;

УСЧИТ: ;

конец.

Разработка функциональной схемы устройства

Функциональная схема операционного автомата, составленная в соответствии с микропрограммой 2, изображена на рис. 4.

Управляющий автомат с жесткой логикой

Управляющий автомат с жесткой логикой будет реализовываться в виде классического конечного автомата Мура или Мили. На основании блок-схемы алгоритма работы устройства определим количество состояний для каждого типа автомата.

На рис.5 построены граф-схемы алгоритмов для автоматов Мура (а) и Мили (б), соответствующие микропрограмме 2. Метки отображаются в состояния автоматов, условия P1, P2, P3, P4, P5 определяют значения входных сигналов, а управляющие сигналы - значения выходных сигналов автоматов. Графы переходов для автоматов Мура и Мили, полученные из граф-схем алгоритмов, изображены на рис 6, а и б.

Будем строить УА как автомат Мили, поскольку он имеет четыре состояния, а Мура - восемь.

Таблица переходов и выходов автомата:

Воспользуемся таблицей кодирования внутренних состояний автомата

и построим кодированную таблицу переходов и выходов:

На основании кодированной таблицы переходов и выходов определим функции внешних переходов.

Q1(t+1) = (Q1&Q2 V Q1& Q2& P1 V  Q1& Q2&( P4&P5 VP4&P5 ))t=

=(Q1&Q2 V Q1& Q2& P1 V  Q1& Q2& P4 )t;

Q2(t+1)=(Q1&Q2 V Q1&Q2&(P1VP1) V Q1&Q2&P4 VQ1&Q2&P4&P5)t=