Вариант 43

12

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

РАСЧЕТНО – ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

"Вычислительные системы и микропроцессорная техника"

МОСКВА

2008

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЗАДАНИЕ 3

2. АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ 3

3. 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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 4

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 4

1. ЗАДАНИЕ

Вариант №43.

Определить размер максимальной группы рядом стоящих единиц последовательного 32-разрядного кода, приходящего на устройство по шине А. Сформировать номер старшего разряда этой группы.

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. 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.

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. РЕГИСТРОВАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА

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.

Задача подсчета бит решается с помощью счетчика.

3.1. СХЕМА АЛГОРИТМА

Схема алгоритма представлена на рис. 3.

Рис. 3

3.2. МИКРОПРОГРАММА НА ЯЗЫКЕ ОПЕРАЦИОННОГО ОПИСАНИЯ

Микропрограмма

Переменные:

входные: A{32:1}, СТРОБ;

внутренние: СЧ{6:1}, КОЛ{6:1}, МАКС{6:1};

выходные: B{6:1}= МАКС{6:1}, УСЧИТ;

Признаки:

P1 = СТРОБ;

P2 = A=1;

P3 = C{6:1}>P{6:1};

P4 = СЧ{6};

Процедура

В данной микропрограмме эквивалентные сигналы установки нуля заменены сигналом УН.

4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

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

Рис. 4

5. 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 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 четыре состояния, а автомат Мура –семь.

Таблица переходов и выходов автомата:

Воспользуемся таблицей кодирования внутренних состояний автомата

и построим кодированную таблицу переходов и выходов:

Q1(t+1) = nQ1*nQ2*P1 + Q1*nQ2*P2 + nQ1*Q2 + Q1*Q2*nP4

Q2(t+1) = Q1*nQ2*P2 + Q1*nQ2*nP2*nP3 + Q1*nQ2*nP2*P3 + nQ1*Q2 = Q1*nQ2*P2 + Q1*nQ2*nP2 + nQ1*Q2 = Q1*nQ2 + nQ1*Q2

УН = nQ1*nQ2*P1

УСЧ2 = Q1*nQ2*P2

УСЧ1 = Q1*nQ2*nP2*nP3 + Q1*nQ2*nP2*P3 = Q1*nQ2*nP2

УЗАП1 = Q1*nQ2*nP2*P3

УЗАП2 = nQ1*Q2

УСЧИТ = Q1*Q2*P4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе курсовой работы было разработано цифровое регистровое (автоматное) устройство, решающее конкретно поставленную задачу. Предполагаю, что из нескольких вариантов решения поставленной задачи, был выбран наиболее оптимальный и самый простой в решении и техническом исполнении способ построения требуемого автомата.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мельников Б. С., Щеглов А. В. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Вычислительные системы и микропроцессорная техника».- М.: МАИ, 1991.

2. Фролкин В.Т., Попов Л.Н.Импульсные и цифровые устройства.- М.: Радио и Связь, 1992.