Курсач Тани (Курсовой проект (готовый) вариант 93), страница 5

Рис.16 Операционный элемент №9

Синтез операционного элемента №10

Операционный элемент №10 состоит из:

- восьми переключателей, которыми устанавливается адрес данного устройства;

- схемы сравнения ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на восьми элементах;

- схемы вычисления логического условия ПРГОТ  ЗАН  (ША=N) и формирование осведомительного сигнала ЗАХВАТ.

В схеме сравнения адреса используются ТТЛ-элементы, у которых по умолчанию на входе находится логическая единица, поэтому все переключатели включены так, что во включенном состоянии необходимо заземлять соответствующий вывод элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и тем самым подавать на него значение логического нуля.

Таким образом, если переключатель находится в разомкнутом состоянии, то в соответствующем адресе ВУ находится логическая единица; если переключатель находится в замкнутом состоянии, то в соответствующем адресе ВУ находится логический ноль.

Рис.17 Операционный элемент №10

Операционный элемент №11

Операционный элемент №11 состоит из:

- JK-триггера, который хранит один бит информации о знаке первого операнда.

Рис.18 Операционный элемент №11

Операционный элемент №12

Операционный элемент №12 состоит из:

- JK-триггера, который хранит один бит информации о знаке второго операнда.

Рис.19 Операционный элемент №12

6. Разработка структурной схемы операционного автомата

Структурная схема операционной автомата разрабатывается на основе обобщенной микропрограммы (лист 1), списка микроопераций, списка логических условий (пункт №4 данного документа).

При разработке структурной схемы учитываются возможности конкретных микросхем, которые в дальнейшем будут использованы при разработке функциональной схемы операционной части вычислительного устройства. Также учитывается необходимость выполнения некоторых служебных функций (выдача логических условий на входы устройства управления, проверка совпадения адреса устройства и адреса на адресной шине, выработка сигнала "захват") Кроме того, предусмотрена выдача на шину выхода служебных флагов (ГОТ, ЗАН, РЕЗ, ЗАПР, ПР). К каждому регистру на данной схеме подводится набор, управляющих сигналов, которые определяют режим его работы: хранение, запись, сдвиг вправо, сдвиг влево – необязательно все эти режимы.

Нам понадобятся следующие регистры А(15:8), А(7:0), В, С, D.

Регистры А(15:8) и А(7:0) применяются для хранения и сдвига влево соответственно старшей и младшей частей двойного слова А (первого операнда).

Регистр В применяется для хранения слова В (второго операнда).

Регистр С применяется для хранения результата операции АЛУ над словами А и В, а также для изменения знака, хранящегося в регистре С слова.

Регистр D применяется для хранения кода выполняемой операции.

Дешифратор КОП предназначен для вычисления логических условий B1,…,B7, основываясь на значениях кода операции, хранящегося в регистре D.

Так как регистр С должен выдавать данные на выходную шину, то предусмотрен специальный буферный элемент с 3-мя состояниями выходов между регистром С и выходной шиной. К данному буферному элементу подводится управляющий сигнал, который разрешает запись в выходную шину их регистра С только в нужные моменты времени.

Так как при операции "деление" требуется запоминать знаки операндов, то введены специальные JK-триггеры ЗнА – для хранения знака слова А, и ЗнВ – для хранения знака слова В.

Запись данных в эти триггеры идет параллельно с записью информации в соответствующие слова (регистры).

Так как триггеры Т1-Т4 должны выдавать данные на шину управления, то для них для каждого предусмотрен буферный элемент с 3-мя состояниями выходов.

К каждому из пяти триггеров Т1-Т4 на данной схеме подводится по два сигнала: первый – для сброса триггера, второй – для установки триггера.

Все арифметические и логические операции выполняются в АЛУ. В дополнение к АЛУ введён счётчик для подсчёта итераций цикла при операции "деление".

Для установки адреса ВУ предусмотрен тумблерный регистр из itcnb переключателей.

Для сравнения адреса на тумблерном регистре и на ША предусмотрена специальная схема.

Структурная схема операционного автомата представлена на листе 2.

1. Разработка функциональной схемы операционного автомата.

Функциональная схема операционной части проектируется на основе структурной схемы, отдельных операционных элементов и справочной литературы.

Сначала разрабатываются на детальном уровне схемы управления отдельных операционных элементов, а также сами элементы. Затем операционные элементы сопрягаются друг с другом по схеме с общей шиной. Кроме того, необходимо спроектировать схемы, генерирующие осведомительные сигналы, которые поступают в управляющую часть.

Краткое описание реализации элементов структурной схемы в функциональной схеме операционной части:

• D1-D4 – Мультиплексор регистра А;

• D5-D8 – Мультиплексор регистра В;

• D9-D12 - Регистр А;

• D13-D14 – Регистр В;

• D15-D16 – Регистр C;

• D17-D18 – Регистр D - регистр команд. К выходам регистра подключен дешифратор DD23, который выдает информационные сигналы B1-B7. Кроме того с выхода сигналы поступают на мультиплексор счетчика D33;

• D21-D24 – Арифметико-логическое устройство. Для работы четырёх микросхем как единого АЛУ, сигнал переноса с выхода микросхемы, обрабатывающей младшие разряды, поступает на вход микросхемы, обрабатывающей старшие разряды;

• D25 – Мультиплексор счетчика.;

• D26 – Счетчик

• D27- D30 – Мультиплексор выхода;

• D31-D32 – Триггеры, реализующие сигналы ЗАПР, ЗАН, ГОТ, РЕЗ;

• D33 – Дешифратор;

• D34-D35 – Регистр Е;

• D36-D37 – Триггеры, хранящие знак первого и второго операнда;

• D38 – Мультиплексор знака регистра С.

• D45-D46 – буферный выходной элемент, выходы которого могут находиться в трех состояниях. Необходим для того, чтобы разрывать связь с шиной, когда устройство не работает.

Функциональная схема операционного автомата представлена на листе 3.

8. Разработка таблицы переходов

Таблица переходов составляется на основании закодированного графа микропрограммы (лист 1) путем перебора всех возможных переходов данного графа. При этом последовательно выписываются код исходного состояния, код следующего состояния, условия перехода между этими состояниями, управляющие сигналы, которые должны вырабатываться в исходном состоянии и сигналы возбуждения.

Управляющий автомат имеет 62 состояния, а следовательно для их кодирования понадобится шестиразрядный регистр.

Закодируем все состояния двоичными кодами и составим таблицу переходов.

Таблица№15 Таблица переходов

9. Программирование ПЛМ матриц.