Реферат: Синтез микропрограммного управляющего автомата

    00                                            k0=0000

            01

12                                            k1=0001

            1 12                                   

            23                                12        B2 ={0001}

            24                    M2=    23        C1={0011,0101,1001}       

 M=     33                                24        D2={0011,0101,1001}

            34                                            W0011=1

            45                                            W0101=1

            46                                            W1001=1

            47                                            k2=0011

            48                               

            4 12                             23        B3={0011}

            56                    M3=    33        C2={0010,0111,1011}

            57                                34        D3={0010,0111,1011}

            58                                            W0111=1

            67                                            W0010=1

            68                                            W1011=1

            78                                            k3=0010

            80

            87                                24        B4={0011,0010}

            88                                34        C2={0111,1011} C3={0110,1010}

            89                                45        D4={0111,1011, 0110,1010}

            8 10                 M4=    46        W0111=3

            8 11                             47        W1011=3

            90                                48        W0110=3

            99                                4 12     W1010=3

            9 10                                         k4=0110

            9 11

            10 10                           45        B5={0110}

            10 11               M5=    56        C4={0100,0111,1110}

            11 0                             57        D5={0100,0111,1110}

            12 10                           58        W0100=1

12 11                                       W0111=1

                                                W1110=1

                                                            k5=0100

                                                46        B6={0110,0100}

M6=    56        C4={0111,1110}

            67        C5={0101,1100}

            68        D6={0111,1110,0101,1100}

k6=0101 

                                                47        B7={0110,0100,0101}

57        C4={0111,1110}

M7=    67        C5={1100}

            78        C6={0111,1101}

            87        D7={0111,1110,1100,1101}

                                                            k7=0111

80        B8={0000,0110,0100,0101,0111}

48        C0={1000} 

            58        C4={1110}

            68        C5={1100}

M8=    78        C6={1101}

            87        C7={1111}

            88        D8={0000,1110,1100,1101,1111}

            89       

            8 10

            8 11

                                                k8=1100

            90        B9={0000,1100}

89        C0={1000}

M9=    99        C8={1000,1101,1110}

            9 10     D9={1000,1101,1110}

            9 11     k9=1000

                                                8 10     B10={1100,1000}

9 10     C8={1101,1110}

M10=  10 10   C9={1001,1010}

            10 11   D10={1101,1110,1001,1010}

            12 10  

                                                            k10=1110

                                                11 0     B11={0000,1100,1000,1110}

8 11     C0={1001,1010} C8={1101}

M11=  9 11     C9={1001,1010}

            10 11   C10={1010}

            12 11   D11={1001,1010,1101}

                        k11=1010

                                                1 12     B12={0001,0110,1110,1010}

M12=  4 12     C1={1001} C4={1111}

            12 10   C10={1111}

            12 11   C11={1011}

                        D12={1001,1111,1011}

                        k12=1011

Кодирования для RS-триггеров изображены в таблице 18.

Таблица  18

8.6 Получение логических выражений для функций возбуждения RS-триггеров.

Далее составляем прямую структурную таблицу переходов  и выходов автомата Мура (таблица 19) и по известному правилу формируем логические  выражения для функций возбуждения.

Таблица 19. Прямая структурная таблица переходов и выходов автомата Мура.

Так как мы изменили используемые элементы памяти, то у нас изменятся логические выражения для функций их возбуждения, а логические выражения для функций выходов не изменятся.

S1= b1x2 v b4x2x3x4x5 v b4x2 v b5x4x5 v b6x5 v b7

S2= b2x1 v b3x1 v b9x7x8x9 v b12x9

S3=b1 v b5x4x5 v b6x5 v b8x6x5 v b8x6x7x8 v b9x7x8

S4= b0x1 v b4x2x3x4 v b4x2x3x4x5 v b4x2 v b5x4 v b5x4x5 v b8x6x5

R1= b8x6x7x8 v b8x6x5 v b9x7x8 v b11

R2= b4x2 v b8x6x7x8 v b8x6x7 v b8x6x7x8x9 v b10x9

R3= b4x2x3 v b4x2x3x4 v b4x2x3x4x5 v b7 b11

R4= b6x5 v b2 v b7 vb12

Упростив и выделив общие части получаем:          

d=b4x2

q=b4x2

e=qx3

r=x4x5

f=b5r

g=b6x5

s=b8x6

m=x7x8

h=sm

i=b8x6x5

j=b8x6x7x8

k=b9x7x8

n=x4x5

p=b2 v b7

S1= b1x2 v en v d v b5n v g v b7

S2= x1(b2 v b3) v x9(k v b12)

S3= b1 v f v b6x5 v i v j v k

S4= b0x1 v e(x4 v r) v d v b5x4

R1= h v i v b9m v b11

R2= d v h v sx7 v x9(j v b10)

R3= qx3 v e(x4 v n) v b7 v b11

R4= g v p v b12

y1= b1 v b12

y2= b1 v b4

y3= b1 v b5 v b12

y4= p v b6

y5= b8

y6= b2 v b6

y7= b9

y8=b11

С использованием в качестве элементов памяти RS-триггеров, цена комбинационной схемы по Квайну для автомата Мура равна С =114 причем в схеме предполагается  использовать 4-входовой дешифратор.

Унитарный способ кодирования не может быть использован, так как n намного меньше N , где N наибольшее число ЭП (N=13), а n наименьшее число ЭП (n=log2 16).

Способ кодирование для счетчика так же не может быть использован, так как в данном графе содержится большое количество нестандартных переходов.

Сравнивая относительно аппаратурных затрат варианты построения автомата Мура на RS и D-триггерах можно убедиться что цена логических выражений для функций возбуждения ЭП отличается не на много: для RS цена - 114, для D цена - 109.

Сравнение вариантов построения управляющего автомата  по  модели Мили и модели Мура показывает, что модель Мура дает комбинационную схему большей сложности. Однако следует обратить внимание на то, что комбинационная  схема, реализующая функции выходов автомата Мура, чрезвычайно проста (ее цена для схемы использующей D-триггеры, С=11).

9 Построение функциональной схемы микропрограммного управляющего автомата

Сравнивая построения автомата на основе модели Мура и Мили, видно, что построение автомата по модели Мили требует меньше аппаратурных затрат, чем построение автомата по модели Мура. Модель Мили на D-триггерах имеет цену по Квайну 59, на RS-триггерах цена также составляет 59, на T-триггерах цена составляет 61, а на счётчике цена составляет 57.

Наиболее оптимальной по аппаратурным затратам и стоимости является модель Мили на счётчике, поэтому функциональная схема МПА будет строиться именно для этой модели.

На рисунке 6 приведена функциональная схема проектируемого МПА, управляющего операцией умножения двоичных чисел с ПЗ в ДК с простой коррекцией. Функциональная схема построена в основном логическом  базисе  И, ИЛИ, НЕ в полном соответствии с приведенной для модели Мили системой логических уравнений для функций возбуждения элементов памяти.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы была разработана функциональная схема МПА, управляющего операцией умножения двоичных чисел в форме с плавающей  запятой и характеристикой в дополнительном коде первым способом с простой коррекцией.

При синтезе МПА была рассмотрена модель Мили и модель Мура. В результате проделанной работы оказалось, что наименьшие аппаратурные затраты даёт модель Мили с использованием счётчика в качестве элементов памяти.

Библиографический список

1.   Курс лекций по дисциплине “Дискретная математика”.

2.   Т.Р.Фадеева.  Синтез Микропрограммного управляющего автомата. Методические указания к курсовой работе. Киров, 1989 год.

3.   Б.М.Каган. Электронные вычислительные машины и системы. М.: Энергоатомиздат, 1985.

4.  Курс лекций по дисциплине “Теория автоматов”.

5.   Лысиков Б.Г. Арифметические и логические основы цифровых автоматов. Минск: ВМ, 1980.

Перечень сокращений

ГСА - граф-схема алгоритма,

УА  - управляющий автомат,

ОА  - операционный автомат,

ПРС - переполнение разрядной сетки,

ФЗ  - фиксированная  запятая,

ДК  - дополнительный код,

МПА - микропрограммный аппарат,

МК  - микрокоманда,

МО  - микрооперация.