Вариант 42

13

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

РАСЧЕТНО – ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

"Вычислительные системы и микропроцессорная техника"

Работу выполнил студент группы 04-416

Озерецковский С.Н.

Преподаватель: Миронов П. К.

МОСКВА

2008

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЗАДАНИЕ 3

2. АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ 3

3. КОМБИНАЦИОННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА 4

4. РЕГИСТРОВАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА 4

   1. СХЕМА АЛГОРИТМА 5

   2. МИКРОПРОГРАММА НА ЯЗЫКЕ ОПЕРАЦИОННОГО

ОПИСАНИЯ 6

1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА 8

2. УПРАВЛЯЮЩИЙ АВТОМАТ С ЖЕСТКОЙ ЛОГИКОЙ 8

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 4

1. ЗАДАНИЕ

Вариант №42.

Определить размер максимальной группы рядом стоящих единиц 32-разрядного кода, побайтно приходящего на устройство по шине А{8:1}. Сформировать номер старшего разряда этой группы. Входные и выходные слова передается каждое по своей шине.

2. АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ

Примем, что выходной код B{k:1} - двоичный позиционный код, численный эквивалент которого равен номеру старшего разряда группы, состоящей из максимального количества рядом стоящих единиц входного 32-разрядного кода. Легко заметить, что максимальный номер может быть 32 (10) = 100000 (2), а минимальный – 0 (10) = 0 (2), при отсутствии единиц во входном коде. 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.

Рис. 1

Рис. 2

3. КОМБИНАЦИОННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА

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

4. 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 нахождении максимальной группы рядом стоящих единиц, определения номера старшего разряда и запоминании этого номера. После обработки всего кода на выходе выставляется либо номер старшего разряда, либо код 0 (2). Одновременно формируется сигнал УСЧИТ.

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

4.1. СХЕМА АЛГОРИТМА

Схема алгоритма представлена на рис. 3.

Рис. 3

4.2. МИКРОПРОГРАММА НА ЯЗЫКЕ ОПЕРАЦИОННОГО ОПИСАНИЯ

Микропрограмма 1

Переменные:

входные: A{8:1}, СТРОБ;

внутренние: РГД1{8:1}, СЧ{6:1}, СЧРГД{2:1}, С{6:1}, P{6:1};

выходные: B{6:1}= P{6:1}, УСЧИТ;

Признаки:

P1 = СТРОБ;

P2 = СЧРГД{2};

P3 = РГД1{1};

P4 = C{6:1}>P{6:1};

P5 = СЧ{6};

Процедура

Анализ микропрограммы показывает наличие эквивалентных сигналов, которые можно заменить следующим образом:

УН: УН=УСН=УРН=УСЧН=УСЧРГДН;

УЗПСЧ: УЗПСЧ=УЗАП1=УСЧ1;

УСЧСДВ: УСЧСДВ=УСЧ3=УСДВ;

УЗПСДВ: УЗПСДВ=УЗАП3=УСДВ;

Текст программы, с учетом выше упомянутого:

Микропрограмма 2

Переменные:

входные: A{8:1}, СТРОБ;

внутренние: РГД1{8:1}, СЧ{6:1}, СЧРГД{2:1}, С{6:1}, P{6:1};

выходные: B{6:1}= P{6:1}, УСЧИТ;

Признаки:

P1 = СТРОБ;

P2 = СЧРГД{2};

P3 = РГД1{1};

P4 = C{6:1}>P{6:1};

P5 = СЧ{6};

Процедура

5. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

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

Рис. 4

6. 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.

Рис. 5(а): Граф-схема алгоритма для автомата Мура

Рис. 5(б): Граф-схема алгоритма для автомата Мили.

Графы переходов для автоматов Мура и Мили, полученные из граф-схем алгоритмов, изображены на рис. 6(а) и 6(б) соответственно.

Рис. 6(а): Граф переходов для автомата Мура.

Рис. 6(б): Граф переходов для автомата Мили.

Будем строить УА как автомат Мили т.к. он имеет три состояния, а автомат Мура – восемь.

Таблица переходов и выходов автомата:

Воспользуемся таблицей кодирования внутренних состояний автомата

и построим кодированную таблицу переходов и выходов:

Q1(t+1) = nQ1*nQ2*P1 + nQ1*Q2*nP2

Q2(t+1) = nQ1*nQ2*P1 + nQ1*Q2*P2 + Q1*nQ2*P3*nP5 + Q1*nQ2*nP3*P4*nP5 + Q1*nQ2*nP3*nP4*nP5 = nQ1*nQ2*P1 + nQ1*Q2*P2 + Q1*nQ2*nP5

УН = nQ1*nQ2*P1

УЗПСЧ = nQ1*Q2*nP2 + nQ1*Q2*P2 = nQ1*Q2

УСЧ2 = Q1*nQ2*P3*nP5 + Q1*nQ2*nP3*P4*nP5 + Q1*nQ2*nP3*nP4*nP5 + Q1*nQ2*P3*P5 + Q1*nQ2*nP3*P4*P5 + Q1*nQ2*nP3*nP4*P5 = Q1*nQ2*P3 + Q1*nQ2*nP3*nP5 + Q1*nQ2*nP3*P5 = Q1*nQ2*P3 + Q1*nQ2*nP3 = Q1*nQ2

УСЧСДВ = Q1*nQ2*P3*nP5 + Q1*nQ2*P3*P5 = Q1*nQ2*P3

УЗАП2 = Q1*nQ2*nP3*P4*nP5 + Q1*nQ2*nP3*P4*P5

УЗПСДВ = Q1*nQ2*nP3*P4*nP5 + Q1*nQ2*nP3*nP4*nP5 + Q1*nQ2*nP3*P4*P5 + Q1*nQ2*nP3*nP4*P5 = Q1*nQ2*nP3*nP5 + Q1*nQ2*nP3*P5 = Q1*nQ2*nP3*nP3

УСЧИТ = Q1*nQ2*P3*P5 + Q1*nQ2*nP3*P4*P5 + Q1*nQ2*nP3*nP4*P5 = Q1*nQ2*P3*P5 + Q1*nQ2*nP3*P5 = Q1*nQ2*P5