Методические указания по выполнению курсовой работы

`Учебно-методическое пособие

МГТУ им. Н.Э.Баумана

В.И. Виноградов, С.Б. Спиридонов

Вычислительные средства автоматизированных систем обработки информации и управления

Методические указания

к выполнению курсовых работ

Москва

Издательство

МГТУ им. Н.Э.Баумана

2017

В данных методических указаниях приведены цель, задача, техническое задание, а также краткие теоретические сведения и контрольные вопросы для

Подготовки к защите курсовой работы.

Для студентов 3-го курса (5-й семестр) кафедры «Системы обработки информации и управления».

Предисловие

Выполнение курсовой работы в рамках дисциплины «Вычислительные средства автоматизированных систем обработки информации и управления (ВСАСОИУ)» рассчитано на студентов, изучивших дисциплины «Схемотехника дискретных устройств», «Дискретная математика», «Информатика».

Для проектирования широкого спектра вычислительных средств, входящих в состав АСОИУ, адаптации под специализированные задачи промышленности от будущих специалистов требуется владение знаниями, которые позволяют решать проектно-конструкторские задачи на основе базовых классических методов, лежащих в основе проектирования операционного устройства и его составляющих – операционного автомата и управляющего устройства. Изученный в процессе выполнения курсовой работы подход позволит будущим специалистам проектировать специализированные вычислительные устройства и дополнительные модули, встраиваемые в вычислительные системы более крупного уровня.

Курсовая работа по дисциплине «Вычислительные средства АСОИУ» - это самостоятельная работа студентов, которую они выполняют под руководством преподавателя в 5-м семестре.

Цель и задачи курсовой работы.

Цель курсовой работы – закрепление теоретических знаний, полученных на лекциях, и приобретение практических навыков проектирования узлов и модулей вычислительных средств и систем для широкого спектра применений.

Задачей курсовой работы является осуществление проекта операционного устройства, состоящего из следующих этапов:

- разработки алгоритмов выполнения команд, заданных в индивидуальном задании;

- разработки функционального графа выполнения микроопераций;

- разработки состава и архитектуры операционного устройства;

- разработки состава и структуры управляющего устройства;

- разработка принципиальной электрической схемы операционного устройства.

После выполнения курсовой работы студент должен овладеть следующими компетенциями:

- применять язык формализованного микропрограммирования для описания алгоритмов функционирования проектируемого устройства,

- применять технологию синтеза структуры операционных элементов, как средство декомпозиции проектной задачи на подзадачи,

- уметь объединять спроектированные операционные элементы в операционный автомат, выполняющий все поставленные задачи преобразования и обработки информации,

- уметь проектировать микропрограммное устройство управления на основе описания содержательного закодированного графа алгоритма микропрограмм и таблицы переходов,

- освоить правила графического исполнения документации согласно

ГОСТ 2.743-91.

Содержание курсовой работы.

Курсовая работа предусматривает создание студентом расчётно-пояснительной записки (РПЗ) и графической части.

РПЗ должна содержать поясняющий материал, объёмом 30-40 страниц формата А4, кегль 14, интервал полуторный.

Графическая часть: 5 листов формата А1.

Оформление курсовой работы.

Функциональные схемы и алгоритмы микропрограмм должны быть оформлены с помощью пакета MS-Visio в твёрдой копии на бумаге формата А1 в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСПД (ГОСТ 2.708-81, ГОСТ 2.743-91, ГОСТ 19.002-80 и ГОСТ 19.003-80).

При оформлении курсовой работы необходимо представить все необходимые расчеты и выкладки в материалах расчётно-пояснительной записки. Расчётно-пояснительная записка должна содержать следующий материал:

1. Техническое задание.

2. Описание разработки микропрограмм машинных операций.

3. Описание обобщенной микропрограммы.

4. Разработка списка слов, микроопераций и логических условий.

5. Описание синтеза операционных элементов.

6. Разработка структурной схемы операционного автомата.

7. Разработка функциональной схемы операционного автомата.

8. Разработка закодированного графа обобщенной микропрограммы.

9. Разработка таблиц для программирования ПЛМ.

10. Расчёт длительности операций.

11. Составление спецификации необходимого оборудования для реализации операционного устройства.

Техническое задание на курсовую работу с вариантами заданий.

Спроектировать операционное устройство для выполнения заданного множества операций (см. табл. 1). Операционное устройство должно состоять из операционного автомата и устройства управления и подключаться к интерфейсу.

Состав шин интерфейса:

1. Шины прямой передачи данных /входные/ разрядностью 8 бит.

2. Шины обратной передачи данных /выходные/ разрядностью 8 бит.

3. Шины адреса разрядностью 6 бит.

4. Управляющие шины:

- проверка готовности устройства /ПРГОТ/,

- сигнал занятости устройства /ЗАН/,

- код операции /КОП/,

- передача данных по входным шинам /ДАННЫЕ/,

- передача результата по выходным шинам /РЕЗ/,

- запрос на передачу данных /ЗАПР/,

- подтверждение приема результата /ПРРЕЗ/,

- готовность устройства /ГОТ/,

- сигнал прерывания при делении на нуль /ПР/.

Таблица №1. Пример закодированного варианта задания.

Расшифровка варианта задания:

У – умножение;

А3 – вычитание обратное;

А5 – вычитание модулей обратное;

Л2 –АВ;

Л4 – ;

Л6 – В;

Л8 – В;

Разрядность слова данных – 8 бит.

Данные передаются в прямом коде.

Используемый тип микросхем - К500.

Таблица №2. Закодированные варианты задания

Краткие теоретические сведения.

Алгоритм работы интерфейса.

Проектируемое операционное устройство (ОУ)/ посредством интерфейса “общая шина” должно взаимодействовать с главным управляющим устройством (ГУУ). (см. рис. 1).

Пусть инициатором работы проектируемого операционного устройства является устройство ГУУ.

В этом случае устройство ГУУ выставляет на шинах адреса (ША) номер требуемого ОУ (номер проектируемого устройства совпадает с номером варианта задания). И одновременно на шинах управления выдается сигнал ПРГОТ (проверка готовности ОУ). ОУ, адрес которого совпадает с адресом на шинах ША, при условии, что оно свободно, выдает сигнал ГОТ. По этому сигналу устройство ГУУ выдает на входные шины код операции, которая должна быть выполнена в ОУ и одновременно на шины управления - сигнал КОП.

По сигналу КОП операционное устройство принимает с входных шин код операции, формирует сигнал занятости ЗАН и запускает микропрограмму соответствующей операции. Адрес ОУ должен присутствовать на шинах адреса ША до окончания выполнения операции. После окончания выполнения операции ОУ снимает сигнал занятости ЗАН. После этого устройство ГУУ снимает адрес с шины ША, освобождая интерфейс для работы с другими устройствами. После того, как устройство ГУУ инициировало работу ОУ, операционное устройство занято - оно выполняет соответствующую операцию по микропрограмме. Для выполнения микропрограммы необходимо ввести исходные данные из устройства ГУУ, а после окончания вычислений отослать результат вновь в устройство ГУУ. Для этой цели в микропрограмме каждой операции должны быть предусмотрены соответствующие микрооперации.

По каждой паре сигналов ЗАПР-ДАННЫЕ передается слово разрядностью n бит.