Курсовая (Теория автоматов курсовая работа)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)

МИРЭА

ТЕОРИЯ АВТОМАТОВ

Курсовая работа

Выполнил:

Студент группы ВСС-7-88

Кузьма Пиздрецов

Преподаватель:

Иваненко Н.С.

Москва 2261

Содержание

Постановка задачи	3
Перечень использованных сокращений и обозначений	4
Интерфейс вычислительного устройства	5
Формат слова	6
Математическое обоснование используемых алгоритмов	7
Примеры	8
Блок-схема алгоритма
Функциональная схема операционного автомата
Разработка управляющего автомата	10
Таблица управляющих слов	11
Таблица заполнения ПЗУ	12
Описание функциональных элементов	14
Список литературы	16

1. Постановка задачи.

Разработать вычислительное устройство, состоящее из двух взаимосвязанных частей: операционного (ОА) и управляющего автоматов (УА) выполняющего следующие действия:

1. Вычисление (А-В) с фиксированной точкой.

2. Перевод числа из формата с плавающей точкой в целое.

Разрядность слова – 32 бита, код – дополнительный.

Тип УА - с частичной записью адреса.

2. Перечень использованных сокращений и обозначений

Ниже приводятся списки сокращений и обозначения стандартных функциональных блоков используемых при проектировании заданного вычислительного устройства.

Сокращения

cod код операции;

ОА операционный автомат;

УА управляющий автомат;

ШиВх шина информационная входная;

ШиВых шина информационная выходная;

ШУВх управляющая шина входная;

ШУВх управляющая шина выходная;

ВУ вычислительное устройство;

Обозначения в тексте и на схемах

СТ двоичный счетчик;

RG регистр;

DM демультиплексор;

SM сумматор;

ROM постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

ri Вход «данные на входе»;

ro Выход «данные на выходе»;

SM сумматор;

SYN (C) синхросигнал.

1. Интерфейс вычислительного устройства.

Интерфейс и общий вид вычислительного устройства представлен на рисунке:

I	–	Входная шина данных. Прием операндов. 32 разряда
O	–	Выходная шина данных. Выдача результата. 32 разряда.
cod	–	Код операции. 1 разряд.
ri	–	Разрешение приема данных в ВУ.
ro	–	Разрешение выдачи результата на шину данных (шина выхода)
C	–	Синхронизация.
E	–	Сигнал ошибки

ВУ состоит из операционного и управляющего автоматов. Его внутреннюю структура можно представить следующим образом:

1. Формат слова

Число с плавающей точкой:

Знак порядка	Порядок	Знак мантиссы.	Мантисса
31	30…24	23	22…0

Число с фиксированной точкой:

Знак	Мантисса
31	30..0

1. Математическое обоснование используемых алгоритмов

Операционный автомат решает две задачи: вычитание двух чисел произвольных знаков и перевод числа из формата с плавающей точкой в число с фиксированной точкой. Рассмотрим более подробно реализацию решения каждой из задач по отдельности.

Вычитание двух чисел произвольных знаков.

Для того чтобы вычесть два числа с фиксированной точкой произвольных знаков в дополнительном коде, нужно сложить их вместе со знаковыми разрядами. В результате сложения двух разнозначных чисел, знак результирующего числа определяется автоматически при переносе из мантиссы в знаковый разряд. При сложении двух чисел с одинаковым знаком, может возникнуть переполнение разрядной сетки, в результате чего вычислительным устройством выдается ошибка.

Перевод числа из формата с плавающей точкой в формат с фиксированной точкой.

Для такого перевода числа, необходимо прежде всего обратиться к знаку порядка. Если знак отрицательный, то на выход вычислительного устройства можно сразу выводить 0. Если знак порядка положительный, то мантисса числа сдвигается на (количество разрядов в мантиссе – порядок) число разрядов. Затем у полученного числа устанавливается знаковый разряд. В результате получается число с фиксированной точкой.

1. Примеры

Примеры

1)

+21 +21

- => + =>инвертируем 5

+5 -5

0,10101

1,11011

_______

10,10000

|

отбрасывается

2)

+21 +21

- => + =>инвертируем 5

- 5 +5

0,10101

0,00101

_______

0,11010

3)

-21 -21

- => + =>инвертируем 5

+5 -5

1,01011

1,11011

_______

11,00110

|

отбрасывается

4)

-21 -21

- => + =>инвертируем 5

-5 +5

1,01011

0,00101

_______

1,10000

|

отбрасывается

5) Перевод числа из формата с плавающей точкой в формат с фиксированной.

Возьмем число:

1.000101.1.0001100111000

Так как у числа отрицательный порядок, то сразу выводим 0.

6)

Возьмем число:

0.0000101.0.0000110101000000

Знак порядка положительный, порядок равен 16-5=11 разрядов вправо.

0000000000000001

Дописываем знаковый разряд

0. 0000000000000001

1. Разработка управляющего автомата

Схема УА с ПЗУ с частичной записью адреса.

На рисунке приведена схема УА с частичной записью адреса. Структура слова управляющей памяти состоит из двух частей – микрокоманды и адресной части. Адрес представлен в виде базовой части S` и младшего разряда q`. При выполнении перехода по предикатному значению (условию) выбирается одна из двух ячеек с одинаковой базовой частью и различными значениями младшего разряда.

1. Таблица управляющих сигналов

	RgA	RgB	RgC	RgD	RgF		RgG			RgE	CT	RgH		CT	CT	SmA	SmB	Вход	Выход	Ошибка
	y1	y2	y3	y4	y5	y6	y7	y8	y9	y10	y11	y12	y13	y14	y15	Сi	Ci	ri	ro	e
m1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
m2	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
m3	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
m30	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
m4	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
m5	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
m6	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
m7	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
m8	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
m9	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
m10	0	0	0	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
m11	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
m12	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
m13	0	0	1	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0
m14	0	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
m15	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0
m16	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
m17	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
m18	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
m19	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0

1. Таблица заполнения ПЗУ

В свернутом виде

S’	q’	Y	H	S	e
0	0	m1	ri	1	*
0	1
1	0	m1	ri	1	*
1	1	m2	0	2	0
2	0	m3	cod	3	*
2	1
3	0	m4	0	4	0
3	1	m30	p2	8	*
4	0	m5	0	5	0
4	1
5	0	m6	p1		*
5	1
6	0	m7	0	7	0
6	1	m9	0	0	0
7	0	m8	0	0	0
7	1
8	0	m13	0	9	0
8	1	m10	0	15	0
9	0	m14	0	10	0
9	1
10	0	m15	p3	11	*
10	1
11	0	m16	0	10	0
11	1
12	0	m17	0	13	0
12	1
13	0	m18	0	14	0
13	1
14	0	m19	0	0	0
14	1
15	0	m11	0	16	0
15	1
16	0	m12	0	0	0
16	1

В развернутом виде

S’	q’	Y	H	S	e
00000	0	00000000000000000000	000	00001	*
00000	1
00001	0	000000000000000000000	000	00001	*
00001	1	100000000000000000100	000	00010	0
00010	0	00100000000000000100	001	00011	*
00010	1
00011	0	01000000000000000100	000	00100	0
00011	1	00000000000000000000	011	01000	*
00100	0	00000000000000010000	000	00101	0
00100	1
00101	0	00000000010000000000	010		*
00101	1
00110	0	00000000000000000010	000	00111	0
00110	1	00000000000000000001	000	00000	0
00111	0	00000000000000000010	000	00000	0
00111	1
01000	0	0011000100001000000	000	01001	0
01000	1	00001100000000000000	000	01111	0
01001	0	00000011000000001000	000	01010	0
01001	1
01010	0	00000000000010100000	100	01011	*
01010	1
01011	0	00000001001000000000	000	01010	0
01011	1
01100	0	00000000000100000000	000	01101	0
01100	1
01101	0	00000000000000000010	000	01110	0
01101	1
01110	0	0000000000000000010	000	00000	0
01110	1
01111	0	00000000000000000010	000	10000	0
01111	1
10000	0	0000000000000000010	000	00000	0
10000	1

1. Описание функциональных элементов

Регистры