Реферат по предмету "Информатика"


Синтез конечного автомата для устройства управления ЭВМ

Министерство образования Российской Федерации
Российский химико-технологический университет
им. Д.И. Менделеева
Новомосковский институт
Синтез конечного автомата для устройства управления ЭВМ
Методические указания
Под редакцией к. т. н., доцента В.И. Воробьева
Новомосковск 2007
УДК 681.322
ББК 32.973
С 387
Рецензенты:
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника», НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева Е.Б. Колесников,
доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры «Метрология и системы управления качеством», НИ РХТУ им.Д.И. Менделеева Ю.И. Азима.
Составитель: Прохоров B. C.
С 387 Синтез конечного автомата для устройства управления ЭВМ: Методические указания / Под редакцией В.И. Воробьева; РХТУ им.Д.И. Менделеева, Новомосковский ин-т; Сост.: B. C. Прохоров. – Новомосковск, НИ РХТУ им Д.И. Менделеева, 2007. — 20 с.
Предложено индивидуальное задание по синтезу конечного автомата для устройства управления ЭВМ для студентов специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления» по курсу «Схемотехника». Рассмотрен порядок и особенности синтеза этого автомата.
Содержание
Введение
1. Порядок синтеза конечного автомата для устройства управления ЭВМ
2. Индивидуальное задание
Библиографический список
Введение
Устройство управления и синхронизации является наиболее сложным в структуре микропроцессора. Оно влияет на все процессы и управляет их протеканием. Каждая команда программы может быть разделена на этапы извлечения и выполнения. Каждый из них в свою очередь может быть разделен на элементарные микропрограммы. Микропрограммы каждой команды находятся в секции декодирования и выполняются блоком управления и синхронизации.
Управляющий автомат генерирует управляющие сигналы выборки команд из памяти и формирования в счетчике команд адреса следующей команды. Затем управляющий автомат дешифрирует код операции в команде и генерирует соответствующую коду операции серию управляющих сигналов, обеспечивающую реализацию в микропроцессоре заданной операции.
Выполнение индивидуального задания позволит понять суть процессов, протекающих в устройстве управления, и самостоятельно провести анализ и синтез несложных узлов и блоков ЭВМ.
1. Порядок синтеза конечного автомата для устройства управления ЭВМ
Обобщенная структурная схема конечного автомата КА (рис.1) содержит запоминающее устройство ЗУ (память на
триггерах Т1-Тn) и два комбинационных устройства КУ для формирования сигналов q1, q2,...,qn управления триггерами (КУ1) и для формирования требуемых выходных сигналов y1, y2,...,yk (КУ2).
/>
Рис.1 Обобщенная структурная схема КА
КА работает циклами, заканчивая их всякий раз возвращением в исходное состояние.
По сигналу с ДШ команд схема запуска формирует входной сигнал x, который принимает только два значения: x1=0 (пауза в работе КА) и x2=1 (запуск и работа КА).
В ходе выполнения цикла КА в заданные моменты времени t1, t2, t3,… проходит через определенную последовательность внутренних состояний a(t) =al (l=0, 1,..., S), сменяющих друг друга при поступлении очередного тактового импульса Ф. При этом каждый цикл функционирования КА начинается в момент t поступления на его вход сигнала запуска x(t) =1.
Часть этих состояний (и тактов), пребывание в которых сопровождается выдачей импульса на какой-либо выход y1, y2,..., y16, можно назвать активными, а остальные, обеспечивающие заданные паузы между выдачами импульсов, — пассивными.
В качестве примера рассмотрим задачу синтеза КА с 1 входом и 16 выходами, который после запуска выдает импульс:
через (j+1) =(1+1) =2 тактовых интервалов — на выход с
номером (i+1) =(1+1) =2;
2) через (i+1) =(1+1) =2 тактов — на выход с номером
(j+1) =(1+1) =2;
3) через (i+j+9) =(1+1+9) =11 тактов — на выходы с номерами (j+4) =(1+4) =5 и (i+6) =(1+6) =7 и формирует сигнал “сброс” W=1, необходимый для возвращения КА в исходное состояние.
Здесь i=1, j=1 — предпоследняя и последняя цифры в номере зачетной книжки.
В состав КА входит генератор тактовой частоты. Он предназначен для синхронизации (т.е. согласования во времени) работы компонентов КА. Генератор формирует периодическую последовательность импульсов Ф с заданной частотой.
Тактовый интервал равен периоду периодической последовательности импульсов Ф.
В соответствии с заданием можно получить временную диаграмму работы КА (рис.2). Задание рекомендуется выполнить в следующем порядке:
1) по последним цифрам i и j номера зачетной книжки рассчитывают общее число состояний (S+1) КА, определяют необходимое количество триггеров n, активные состояния (такты) автомата, номера активных выходов;
2) строят граф, который задает алгоритм функционирования КА; составляют таблицы состояний и выходных сигналов КА, а по ним составляют таблицы истинности для сигналов на активных выходах и синтезируют функциональную схему КУ1, КУ2 в логическом базисе, заданном табл.1.
Таблица 1
Базис для синтезируемой схемы
Последняя цифра номера зачетной книжки
четная
нечетная
Базис
или-не
и, или, не
3) В соответствии с ГОСТ 2.743-82 “Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники” вычерчивают полную принципиальную электрическую схему КА, включая схему запуска, цепи возврата в исходное состояние (цепи “сброса”). ИМС выбирают из табл.2.
Таблица 2
Рекомендуемый перечень микросхем
Условное обозначение ИМС
Состав и функциональное назначение ИМС
Тип логики
К155ЛЕ1
4x2 ИЛИ-НЕ
ТТЛ
К155ЛН1
6x НЕ
ТТЛ
К155ЛИ1
4x2 И
ТТЛ
К155ЛЕ4
3x3 ИЛИ-НЕ
ТТЛ








Продолжение табл.2
К155ЛЛ1
4x2 ИЛИ
ТТЛ
К155ТВ1
JK-триггер с элементом 3Н на входе
ТТЛ
К555ЛЕ1
4x2 ИЛИ-НЕ
ТТЛШ
К555ЛН1
6x НЕ
ТТЛШ
К555ЛИ1
4x2 И
ТТЛШ
К555ЛИ3
3x3 И
ТТЛШ
К555ЛЕ4
3x3 ИЛИ-НЕ
ТТЛШ
К555ТВ6--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1
1
1
1
1
1
6
1
1
1
1
1
1
1
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
8
1
1
1
1
1
9
1
1
1
1
1
1
1
10
1
1
1
1
1
1
1
11
1
1
1
1
x
x
x
x
x
x
x
x
1
12
1
x
x
x
x
x
x
x
x
Получим МДНФ для сигналов управления триггерами на картах Карно (рис8).
/>
/>/>
/>
/>/>
Рис.8. Карты Карно для сигналов на управляющих входах TV-триггеров
Синтез КУ1 осуществляют на логических функциях для сигналов управления триггерами:
q1=1; q2=Q1; q3=Q1Q2; q4=Q1Q2Q3, а синтез КУ2 — по ранее полученным уравнениям (рис.9).
/>
Рис.9. Принципиальная электрическая схема КА при построении ЗУ на TV-триггерах
Сравнивая схемы Рис.6 и рис.9 можно установить, что применение TV-триггеров упрощает синтез КА: при синтезе схемы Рис.6 использовано 14 логических элементов, а схемы рис.9 — только10: на 4 меньше.
При выполнении индивидуального задания рекомендуется пользоваться литературой, предложенной в библиографическом списке.
2. Индивидуальное задание
Синтезировать конечный автомат КА, выполняющий функции устройства управления УУ ЭВМ и имеющий 1 вход и 16 выходов.
УУ по сигналу с дешифратора ДШ команд должно выдавать на свои выходы серию управляющих сигналов с различными временными задержками, чем и обеспечивается управление микропроцессором в ходе выполнения очередной команды программы.
КА после запуска должен:
1) через (j+1) тактовых интервалов выдавать импульс на выход с номером (i+1);
2) через (i+1) тактов — на выход с номером (j+1);
3) через (i+j+9) тактов — на выходы с номерами (j+4) и (i+6);
4) после этого самостоятельно возвращается в исходное состояние.
Здесь i и j — предпоследняя и последняя цифры в номере зачетной книжки.
Библиографический список
1. Гольденберг Л.М., Бутыльский Ю.Т., Поляк М.Н. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. — М.: Связь, 1979. — 232 с.
2. Гольденберг Л.М. Импульсные устройства. — М.: Радио и связь, 1981. — 223 с.
3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. — Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1988. — 352 с.
4. Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем: Учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов / Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Катинов В.М. и др.; Под редакцией Ю.М. Казаринова — М.: Высшая школа, 1985. — 319 с.
5. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов.: Учебник для вузов по спец. ЭВМ. — М.: Высшая школа, 1987. – 272 с.
6. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. — Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1986. — 280 с.: ил.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Стратегичекое планирование избирательной кампании
Реферат Карл Радек
Реферат Производство погрузочно-разгрузочных работ
Реферат Система международных банковских расчетов SWIFT и ее использование на российском рынке
Реферат Функции и организация банков
Реферат Учёт и анализ движения товаров в организациях розничной торговли на материалах ЗАО Городской п
Реферат Самолеты
Реферат Тема власти в творчестве А С Пушкина на основе его произведений Бори
Реферат Организация системы налогового менеджмента на предприятии
Реферат Судебная реформа (Контрольная)
Реферат Брэндинг, как часть системы лояльности
Реферат Государственная служба как социальный институт
Реферат Принципы предпринимательского права
Реферат Аннотация рабочей программы дисциплины охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов наименование дисциплины для направления подготовки
Реферат ОАО автобаза "Шахта Первомайская"