|
|
|
1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИФРОВОГО АВТОМАТА
ЦА представляет собой последовательностную схему и служит для обработки дискретной информации структурная схема ЦА представлена на рис 1.
В операционном устройстве выполняются арифметические и логические операции, в качестве узлов в состав операционного устройства входят: регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы и др. Управляющие устройства координируют действия узлов операционного устройства, оно определенной временной последовательности вырабатывает управляющие сигналы под действием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемые функции.
Процессорное устройство описывается множеством входных сигналов являющихся исходными данными. Множеством результатов Z1-Zm, управляющее устройство вырабатывает множество управляющих сигналов y1-yn, операционное устройство вырабатывает множество признаков X1-Xs, которые позволяют изменить последовательность выполненных микрокоманд. На последовательность выполнения микрокоманд так же влияют внешние признаки Xs+1-XL.
2. АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА
В состав процессорного устройства входят регистры, счетчики и дешифратор. Пусть регистр Р1 хранит число А. В регистр Р2 поочередно заносятся элементы проверяемого массива, счетчик 1 служит для подсчета числа циклов. Счетчик 2 служит для подсчета числа элементов=А. Дешифратор используется для формирования признака х. Алгоритм функционирования автомата в микрооперациях представлен на рис.2
Под действием управляющего сигнала y1 в регистр Р1 записывается проверяемое число х. Под действием управляющего сигнала y2 в регистр R2 записывается число B. Под действием управляющего сигнала y3 в регистре R3 записываются число А ив сумматоре 1 сравнивается числа Аи х. На выходе переноса сумматора вырабатывается признак х. Если х<А то признак х=1 и выполняется переход на формирование управляющего сигнала y5, если наоборот то х=0 и выполняется переход на формирование управляющего импульса у4. Под действием управляющего сигнала y5 в сумматоре 2 должен быть организован режим сложения и в нем вычисляется х+В. Под действием управляющего сигнала у4 в сумматоре должен быть организован режим вычитания и вычисляется х-В. Под действием управляющего сигнала у6 результат полученный в сумматоре 2 записывается в регистр R4.
3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОПЕРАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА.
Так как регистры используются для записи чисел массива, поэтому в них должен быть организован режим параллельной загрузки.
Т.к. сумматор 1 используется для сравнения чисел то в нем должен быть организован режим вычитании. Сумматор 2 используется для вычисления х-В и х+В и в нем организуется режим вычитания и сложения.
4. СИНТЕЗ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА.
4.1. Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрокомандах.
Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрокомандах представлен на рис.4
Микрокоманды Y можно объединить управляющие сигналы y, выполняемые в различных несвязанных между собой блоках или управляющие сигналы y, последовательность которых в процессе выполнения алгоритма не изменяется.
Микрокоманда Y1 включает управляющие сигналы y1 ,y2 и у3 ;микрокоманда Y2 включает управляющие сигнал y4; Y3 y5; Y4 y6.
а0 начало/конец алгоритма;
а1а4 операторные блоки.
4.2. Граф функционирования цифрового автомата.
Граф функционирование цифрового автомата представлен на рис.5. Он отражает возможные переходы цифрового автомата.
В узлах графа записываются состояния
автомата, стрелками показаны возможные переходы. Над стрелками указаны условия перехода. Выделенные стрелки соответствуют безусловным переходам.
а0 а1
а4 а2
а3
Из состояния а0 осуществляется безусловный переход в состояние а1, при этом выполняется микрокоманда Y1.
Из состояния а1 при условии х выполняется переход в а3, а при осуществяляется переход в состояние а2
Из состояния а2, и а3 осуществляются безусловные переходы в состояние а4
Из а4 выполняется безусловный переход в а0;
4.3. Кодирование состояний.
Для кодирования состояния автоматов используются RS-триггеры.
Необходимое количество триггеров (n) выбирается из соотношения 2n N, где N количество состояния автоматов. Для N=5, n=3.
Каждому состоянию автомата поставим в соответствие комбинацию состояний триггеров.
Кодирование состояний представлено в табл.1
Таблица1
Состояние автомата
аСостояние триггеровQ2Q1Q0a0000a1001a2010a3011a4100
4.4. Таблица функционирования цифрового автомата.
Функционирование цифрового автомата представлено в табл.2
Таблица 2
Текущее состояниеСледующее состояниеУсл. переходаСигналы управления триггероваQ2Q1Q0aQ2Q1Q0T2T1T0a0000a1001S0a1001A3011S1A1001A2010xS1R0a2010a4100S2R1a3011a4100S2R1R0a4100a0000R2
Из состояния а0 выполняется безусловный переход в состояние а1, при котором триггер Т0 переходит из нулевого состояния в состояние единичное. Поэтому активный логический уровень необходимо подать на вход S0
Из состояния а1, при условии х выполняется переход в состояние а3. При котором триггер Т1 переходит из нулевого состояния в единичное, поэтому необходимо подать управляющий сигнал S1.
Из состояния а1 при условии выполняется переход в состояние а1. При котором триггер Т1 меняет свое состояние на 1, а триггер Т0 с 1 на 0, поэтому необходимо подать управляющие сигналы S1, R0.
Из состояния а2 выполняется безусловный переход в состояние ша4. При котором триггер Т2 переходит из состояния 0 в единичное, а триггер Т1 из единичного в нулевое поэтому необходимо подать управляющие сигналы S2R1.
Из состояния а3 выполняется безусловный переход в состояние а4 при котором триггер Т2 переходит из состояния 0 в 1 состояние., а триггеры Т1, Т0 из 1 в 0 состояние, поэтому необходимо подать управляющие сигналы S2, R1, R0.
Из состояния а4 выполняется безусловный переход в состояние а0 при котором триггер Т2 переходит из состояния 1 в 0,Ю поэтому необходимо подать управляющие сигналы R2.
4.5. Функции возбуждения триггеров и формирование выходных сигналов.
Запишем логические выражения для сигналов Y: Y1=a1, Y2=a2,Y3=a3,Y4=a4.
Сигналы управления триггеров запишем как простую дизъюнкцию конъюнкцией текущего состояния и условия перехода при которых эти сигналы получаются.
S2=a2a3; R2=a4
S1=a1хa1x=а1;
R1=a2a3
S0=a0;
R0=a1xa3
4.6. Структурная схема управляющего устройства.
Структурная схема УУ состоит из трех RS-триггеров, дешифратора, комбинационного узла.
Триггеры служат для кодирования состояний автомата. Дешифратор преобразует двоичные коды в активный логический уровень на одном из своих выходов, номер которого соответствует состоянию автомата.
Комбинационный узел служит для формирования выходных сигналов и сигналов управления триггерами.
Структурная схема представлена на рис.6
Указать режим работы дешифратора и используемые входы и выходы. Логические элементы и микросхемы пронумеровать и указать их количество и тип.
1 2 3
|
|
|
|
 |
На сайте: |
, ,
|
