КУРСАЧ_МПТ_1 (Вариант неизвестен)

Московский Авиационный Институт(технический университет)Курсовая работапо предметуВычислительные системы и МПТВыполнил студент группы 04-407: Клименко А.А.Проверил преподаватель: Щеглов А.В.Москва2004г.Содержание.Задание……………………………………………………………………………………….3Уточнение задания…………………………………………………………………………..3Составление блок-схемы алгоритма функционирования устройства……………………5Составление микропрограммы на языке операционного описания……...........................6Функциональная схема устройства………………………………………………………...7Операционный автомат.………………………………………………………………….....8Управляющий автомат с жесткой логикой………………………………………...…........8Управляющий автомат с программируемой логикой……………………………….........12Список литературы…………………………………………………………………………..172ЗаданиеПо шине А{1:32} в устройство поступает 32-разрядный параллельный код.

Если кодчётный, то определить число пар единиц на разрядах с 1 по 16, если код нечётный,то определить число пар единиц на разрядах с 17 по 32.Уточнение заданияДля выполнения данной задачи необходимо устройство, имеющее один вход и один выход. Навход А{1:32} подаётся 32-разрядный сигнала. Необходимо определить количество пар единицна разрядах с 1 по 16 в случае чётного сигнала, и на разрядах с 17 по 32 в противном случае.Примем, что источник входного кода гарантирует правильность выставленной информации вовремя действия стробирующего импульса СТРОБ1. Устройство подтверждает выдачу кодаразности единиц во время действия генерируемого им импульса считывания УСЧИТ.Выберем внешнюю синхронизацию.Будем считать, что смена кода А осуществляется по положительному фронту импульсов ГТИ(генератора тактовых импульсов), длительность импульсов СТРОБ1, УСЧИТ равна периодутактовой последовательности и положительные фронты этих импульсов появляются вслед заположительным фронтом импульсов ГТИ.Выходной код КОЛ{0:4}– 4 – разрядный т.к на 16 битах может быть максимум 15 пар едениц.Если пар нет – то на выходе будет 0.Представим функциональную схему и эпюры напряжения:A{1:32}СТРОБFКОЛ{4:0}УСЧКОЛ3Временные диаграммыГТИСТРОБАКОЛУСЧКОЛ4Алгоритм функционирования устройства.Обозначения:РГД{1:32} – регистр данных;СЧСДВ{4:0} – счётчик сдвига регистра данных;СЧКОЛ{4:0} – счётчик числа пар единиц;началостробнетДаРГД{1:32}=А{1:32}РГД{1}=1нетДаСЧСДВ:=0Сдвиг РГД на разряд влевоСЧСДВ=15нетСЧСДВ:= СЧСДВ-1ДаСЧКОЛ:=0СЧСДВ:=0нетРГД{1}& РГД{2}=1ДаСЧКОЛ:= СЧКОЛ+1Сдвиг РГД на разряд влевоСЧСДВ=15нетДаФормирование УСЧИТСЧСДВ:= СЧСДВ-1конец5Микропрограмма.Микропрограмма ВЫБОР_РАЗРЯДОВ_И_РАССЧЁТ_ЧИСЛА_ПАР_ЕДЕНИЦ;Переменныевходные:A{1:32}, СТРОБ;внутренние:РГД{1:32}, СЧСДВ{4:0}, СЧКОЛ{4:0}выходные:B{1:4} = СЧКОЛ{4:0}, УСЧИТ;Признаки:Р1 = СТРОБ;Р2 = (РГД{1}=1);Р3 = (СЧСДВ = 15);Р4 = (РГД{1}=1 & РГД{2}=1);Управляющие сигналы:УЗАП, УН1, УН2, УСЧСДВ, УСЧКОЛ, УСДВ, УСЧИТ;ПроцедураМ1если Р1, то М1;УЗАП:РГД{1:32}:= А{1:32};если Р2, то М3;УН1:СЧСДВ:=0;M2УСДВ:РГД:= РГД{2:32}.0;если P3, то M3;УСЧСДВ:СЧСДВ:= СЧСДВ + 1;идти к М2;М3М4М5УН1:УН2:УСЧКОЛ:УСДВ:УСЧСДВ:M6УСЧИТ:СЧСДВ:=0;СЧКОЛ:=0;если Р4, то М5;СЧКОЛ:= СЧКОЛ + 1;РГД:= РГД{2:32}.0;если P3, то M6;СЧСДВ:= СЧСДВ + 1;идти к M4;;конец.Где УЗАП – сигнал устройства запоминания; УН – сигнал устройства накопления;УСЧСДВ, УСЧКОЛ – сигналы счетных устройств; УСДВ – сигнал устройства сдвига;УСЧИТ – сигнал устройства, генерирующего импульсы считывания.6Функциональная схема операционного автоматаА{1:32}РГД{1}РГДРГД{2}СЧКОЛ&УЗПКОЛ{4:0}СЧКОЛ{4:0}УН1УСЧКОЛ+1УСДВ1СЧСДВУН21&УСЧСДВ+1УСЧИТУСЧИТУН2УН1Р3УСЧСДВР4УСЧКОЛР2УСДВР1УЗАПстроб7Управляющий автомат с жесткой логикой.Управляющий автомат построим с жесткой логикой.

Конечный автомат можетбыть построен и как автомат Мура, и как автомат Мили. Построение графов переходов ивыходов управляющего автомата осуществляется на основании граф-схем алгоритмовизображенных ниже.Автомат Мура:началоA0P110A1УЗАП1P20УН1A2УСДВA31P30УСЧСДВA4УН1УН2A51P40УСЧКОЛA6УСДВA71P30A8УСЧСДВУСЧИТA0конец8Граф автомата Мура:9Автомат Мили:началоA0P110УЗАП1P20УН1A1УСДВA21P30УСЧСДВA3УН1УН21P40УСЧКОЛУСДВ1P30A5A4УСЧИТУСЧСДВконец10Граф автомата Мили:11Для построения автомата с жесткой логикой выберем автомат Мили, потомукак для него надо 3 триггера, а для автомата Мура 4.Управляющий автомат с программируемой логикой.Составим каноническую форму микропрограммы синтезируемого операционногоустройства в виде таблицы:Номер012345678910111213141516МеткаМ1Управляющие сигналыПереходесли Р1, то М1УЗАПесли Р2,то М3М2УН1УСДВесли P3, то M3УСЧСДВМ4M3идти к M2УH1, УН2если Р4, то М5M5УСЧКОЛУСДВесли P3, то M6УСЧСДВидти к M4M6УСЧИТконецВ случае принудительной адресации строки 6 и 7, 13 и 14, 15 и 16 можно объединить.Тогда:НомерМеткаУправляющие сигналыПереходесли Р1, то М1М10УЗАП1если Р2,то М32УН13УСДВМ24если P3, то М35идти к M2УСЧСДВ6УН1, УН2М37если Р4 то М58УСЧКОЛ9УСДВМ510если Р3 то М611идти к M4УСЧСДВ12конецУСЧИТМ614Формат команды с принудительной адресацией имеет вид:МКРазряды МКМКРазряды МКУЗАП1ХР310УН12ХР411УСЧСДВ3А312УСЧКОЛ4А213УСДВ5А114УН26А015УСЧИТ7ХР18ХР2912Для естественной адресации имеем два формата микрокоманд:Операционные МКУправляющие МКРазряды МК011УЗАПХР12УН1ХР23УСЧКОЛХР34УСЧСДВХР45УСДВА46УН2А37УСЧИТА28–А19Первый разряд формата микрокоманды УА с естественной адресацией определяетпризнак микрокоманды: 0 – операционная микрокоманда, 1 – управляющаямикрокоманда.Кодовые выражения микропрограммы для УА следующие:С естественной адресацией.С принудительной адресацией.АдресРазряды микрокоманд0000000000 1 1 0 0 0 0 0 0АдресРазряды микрокоманд0000000001 0 1 1 0 0 0 0 00000000 1000 000000000011100010 1 0 1 0 0 0 0 01100000 0000 001000010010100011 1 0 0 1 0 0 0 00000000 0100 011000100000000100 0 0 0 1 0 0 0 00000000 0010 010100110000000101 0 0 0 0 0 1 0 00010000 0000 010101000001000110 1 0 0 0 0 0 0 00000100 0000 001001010011100111 1 1 0 0 0 0 0 00000000 1000 011001100000001000 0 1 0 0 0 0 0 01000000 0000 100001110111001001 1 0 1 0 0 0 0 00000000 0100 110010000110001010 1 0 0 1 0 0 0 00000000 0010 101110010000001011 0 0 0 0 1 0 0 00001000 0000 101110100000001100 0 0 0 0 0 1 0 00000100 0000 100010110100101101 1 0 0 0 0 0 0 00000000 0001 111111001000101110 1 0 0 0 1 0 0 00000010 0000 111011010000001111 0 0 0 0 0 0 1 00001000 0000 111111100000010000 0 0 0 1 0 0 0 0Из сравнения вышеприведенных таблиц следует, что для хранения микропрограммы сестественной адресацией требуется 210 бит, а для УА с принудительной адресацией – 208бит.

Таким образом, реализация УА с принудительной адресацией в нашем случаепредпочтительней.13–А010Ниже приведена функциональная схема УА с принудительной адресацией. Управляющиесигналы формируются регистром микрокоманды (РМК), в котором микрокомандапереписывается из ПЗУ микрокоманд по адресу, находящемуся в счетчике адреса (СЧА).Регистр РМК тактируется последовательностью τ1, а счетчик адреса СЧА –последовательностью τ2: τ1&τ2 = 0. начальный адрес микропрограммы , равный 0000,устанавливается сигналом СБРОС, и УА ждет прихода сигнала СТРОБ для продолженияработы.РМК{1:7}РМК{8:11}Р1 Р2 Р3 Р44 РМК{12:15}74τ1РМКФормированиепризнакаперехода15РРПЗУмикрокоманд4τ2СЧАУправление СЧА&+1&СБРОС АначПри построении принципиальной схемы выберем УА с жесткой логикой, так как онимеет более простую организацию, чем УА с программируемой логикой.14Структурная схема управляющего устройства с принудительной адресацией приведенаниже.

Схема управляется двумя тактовыми последовательностями τ1 и τ2 , одна из которыхорганизует запись на регистр микрокоманды РМК, другая – на регистр адресамикрокоманды РА. В начальном состоянии УУ выполняет «пустую микрокоманду»,которая, не генерирую никаких управляющих сигналов, безусловно, передает управлениесама себе. Пустая микрокоманда записывается в ячейку ПЗУ нулевого адреса, ее кодовоевыражение включает одни нули. Работа УУ начинается с записи в регистр адресаначального адреса выбранной микропрограммы АНАЧ (в данном случае АНАЧ=0).Выполнение текущей микрокоманды вызывает следующую микрокоманду и т.д. до техпор, пока не будет выполнена вся микропрограмма. Последняя команда микропрограммыпередает управление пустой микрокоманде, на этом работа УУ заканчивается.Запись кода в регистр адреса осуществляется через мультиплексор MS подвоздействием управляющих сигналов ПУСК, р и р. Сигнал ПУСК внешним сигналом, ри р формируются внутри УУ.P=↓/X{1:4}+v/(X{1:4}&P{1:4})== ( x1 + x 2 + x3 + x 4) + ( x1⋅ p(1) + x 2 ⋅ p (2) + x3 ⋅ p (3) + x 4 ⋅ p(4))где Х{1:4} – РМК{8:11}pp15Построение принципиальной схемы.Устройство будет построено на элементах серии К155 и К555.

Принципиальные схемыустройства приведены ниже. Регистр данных РГД строится на 4 микросхемах 8-разрядныхсдвигающих регистров К155ИР13. Управляющие сигналы SE0 и SE1 обеспечивают записькода в регистр (SE0 = 1, SE1 = 1) и сдвиг влево (SE0 = 0, SE1 = 1). В устройстве записькодов осуществляется под воздействием сигнала УЗАП, а сдвиг – УСДВ, поэтому:УСДВ0011УЗАП0101SE0010-SE0УЗАП1-УСДВSE1011-SE1УЗАП11-УСДВОтсюда:SE0 = УЗАПSE1 = УЗАП + УСДВДля построения счётчиков использован сдвоенный 4 – разрядный счётчик К555ИЕ19Устройство для своего построения требует 9 микросхем, среди них:DD1-DD4DD5DD6DD7DD8DD9К155ИР13K555ИЕ19К155ЛИ1К155ЛЛ1К155ЛН1К155ЛА3где DDi – позиции на принципиальной схеме16Список литературы.1.

Мельников Б.С, Щеглов А.В. Методические указания к курсовойработе по дисциплине «вычислительные системы и микропроцессорнаятехника». – М.: МАИ, 1991.2. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретныхустройств на интегральных микросхемах: Справочник. – М.: Радио и связь,1990.17.