Реферат по предмету "Коммуникации и связь"


Синтез керуючих автоматів

--PAGE_BREAK--2. СИНТЕЗ КЕРУЮЧИХ АВТОМАТІВ З ЖОРСТКОЮ ЛОГІКОЮ
На практиці використовуються дві моделі МПА — автомат Милі й автомат Мура, розходження між якими полягає у функції виходу. В автоматі Милі вихідний сигнал залежить від поточного стану і вхідного сигналу, а в автоматі Мура‑  тільки від стану. Незалежно від типу МПА для їхнього синтезу використовується однакова методика, що включає наступні етапи:

1. Оцінка станів автомата на ГСА.

2. Побудова таблиці переходів.

3. Кодування станів УА.

4. Побудова прямої структурної таблиці.

5. Формування системи булевських функцій (СБФ) для вихідних сигналів і функцій збудження елементів пам'яті

6. Синтез схеми в заданому елементному базисі.



2.1          
Методика синтезу автомата Мура



На першому етапі початкова і кінцева вершини відзначаються окремим станом.

Побудова таблиці переходів зводиться, до формувань по відзначеної ГСА таблиці, що містить стовпці: am — вихідний стан; as — стан переходу; X(am, as) — кон’юнкція вхідних перемінних, визначальний перехід (am, as) і відповідна функції переходу  іj, де Yі відзначений станом am, Y – стан  As, Y(am) — вихідні сигнали; h=1, H — номер переходу.

При кодуванні станів необхідно прагнути до такого кодування, що зменшує кількість функцій збудження, що приймають одиничне значення, і, отже, складність схеми УА.

Для цих цілей рекомендується використовувати алгоритми кодування.

Структурна схема автомата Мура (див. рис. 2.1):

1.  Пам'ять – зберігає код стану (Q);

2. Дешифратор (ДС) – виконує перетворення коду в унітарний код, вказує на поточний стан.

На базі вектора станів А схема вихідних сигналів (СФВС) формує вихідні сигнали керуючого автомата y.

Автомат Мура має свою відмінність — вихідний сигнал yзалежить не від вхідного Х, а від стану.

Автомат Мура, як і кожний інший автомат складається з двох частин: комбінаційна схема та пам'ять (тригер).

Для синтезу автомата Мура потрібно позначити кожну операторну вершину через a[i], починаючи з “початок” —  і закінчуючи “кінець” — , так як це зроблено на рисунку 2.2.

Записуємо до таблиці 2.2 отримані результати: поточний стан (мітка вершини та номер її значення в двійковій системі вираховування), наступний стан (мітка вершини та номер її значення в двійковій системі вираховування), вхідний сигнал Х, вихідний сигнал Yта функції збудження пам'яті у заданому тригері (згідно варіанта — у тригері RS).


Рис. 2.2 – Граф-схема автомата Мура


Табл. 2.1  – Структура переходів для автомата Мура



    продолжение
--PAGE_BREAK--2.2 Формування схеми автомата Мура



2.2.1 Функції збудження пам'яті та їх синтез у заданий базис:

























2.2.2 Синтез дешифратора та його синтез у заданий базис:


Синтез дешифратора для автомата Мура розробляється так само, як і синтез для автомата Мілі(див. далі).



2.2.3 Рівняння вихідних сигналів та їх синтез у заданий базис:










































    



    









        







 





    










2.3            Методика синтезу автомата Мілі
Структурна схема автомата Мілі (зображена на рис. 2.3) включає ті ж етапи, що і синтез КА Мура. Відрізняється від схеми автомата Мура тим, що вихідні сигнали Yзалежать від вхідних Х.

Порядок синтезу автомата Мілі:

1. Позначаємо вхід початкових та кінцевих станів;

2. Позначаємо вихід операторних вершин у паралельних гілках одним станом (див. рис. 2.4). Кожна операторна вершина відзначається окремим станом. Таблиця переходів автомата має наступні стовпці: am, as — вихідний стан і стан переходу.

Х (am,as) — кон’юнкція вхідних перемінних, визначальний перехід (am, as),

Yh — вихідний сигнал на переході (am, as).

Для синтезу логічної схеми в заданому базисі необхідно перетворити СБФ  за правилами Де-Моргана з урахуванням обмежень елементного базису — числа входів і навантажувальної здатності.







Рис. 2.5 – Граф-схема автомата Мілі


Табл. 2.2  – Структура переходів для автомата Мілі



    продолжение
--PAGE_BREAK--2.
4
Формування схеми автомата Мілі



2.4.1 Функції збудження пам'яті та їх синтез у заданий базис:





















2.4.2 Синтез дешифратора та його синтез у заданий базис.

Методика синтезу дешифратора до автомата Мілі:

§                   таблиця істинності (Карта Карно);

§                   Карта Карно для одержання мінімізованої функції збудження;

§                   запис формул функцій збудження;

§                   побудова схеми.

Оскільки на кожнім наборі вхідних перемінних активний тільки один біт, то Карту Карно можна зобразити одну загальну для усіх вихідних сигналів. При цьому в осередках Карти Карно записуються не одиниці, а імена відповідних функцій.
Табл. 2.3  – Карта Карно до дешифратора автомата Мілі





...



...



...


Електрична схема дешифратора зображена на рисунку 2.6.




Рис. 2.6 – Дешифратор. Функціональна схема.
2.4.3 Рівняння вихідних сигналів та їх синтез у заданий базис:

                                         

      


































































3. Синтез автоматів з програмованою логікою



3.1 Синтез автомата з примусовою адресацією команд
ПЗУ – зберігаємий набір команд, кожна з котрих несе інформацію про набір вихідного сигналу, про поточний такт та адресу мікрокоманд, котрі повинні бути виконані у наступному такті.





Рис. 3.1 — Формат МК




Рис. 3.2 — Структурна схема АПЛ з примусовою адресацією мікрокоманд
Аналіз рисунка 3.2:

§                   СФВС — дозволяє декодувати інформацію, що утримується в полі Y.

§                   САХ — являє собою мультиплексор на інформаційні входи якого подаються вхідні сигнали, а на адресні, код з поля Nх при цьому на А0завжди подається сигнал «0», у такий спосіб формується сигнал Z, що забезпечує передачу на адресний вхід пам'яті А або А0, або А1.

Для того щоб сформувати вміст ROM по граф-схемі мікрокоманд необхідно:

§                   відзначити номера мікрокоманд;

§                   закодувати вихідні сигнали і сформувати мікрокоманди по заданому форматі;

§                   сформувати таблицю вмісту ROM.




Рис. 3.3 – Граф-схема автомата з примусовою адресацією команд
Для скорочення довжини слова ROM будемо використовувати принцип максимального кодування вихідних сигналів.


Табл. 3.1 – Максимальне кодування вихідних сигналів

№п/п

Макрокоманда

Мікрооперації

Код

1

Y0

-

000000

2

Y1

y1 y2 y4 y7

000001

3

Y2

y3 y8

000010

4

Y3

y14 y17 y21 y40

000011

5

Y4

y11 y16 y35

000100

6

Y5

y10 y17 y27 y41

000101

7

Y6

y11 y25 y37

000110

8

Y7

y10 y20 y27 y41

000111

9

Y8

y13 y16 y35

001000

10

Y9

y15 y19 y34

001001

11

Y10

y10 y30 y32 y41

001010

12

Y11

y12 y18 y20 y41

001011

13

Y12

y11 y28 y36

001100

14

Y13

y10 y27 y29 y41

001101

15

Y14

y14 y17 y21 y41

001110

16

Y15

y15 y19 y34

001111

17

Y16

y14 y18 y32 y41

010000

18

Y17

y13 y31 y36

010001

19

Y18

y12 y30 y32 y41

010010

20

Y19

y13 y28 y39

010011

21

Y20

y12 y15 y17 y21 y22 y34 y40

010100

22

Y21

y12 y30 y32 y41

010101

23

Y22

y12 y23 y30 y41

010110

24

Y23

y15 y19 y37

010111

25

Y24

y12 y18 y32 y41

011000

26

Y25

y14 y20 y24 y40

011001

27

Y26

y14 y17 y24 y41

011010

28

Y27

y15 y31 y38

011011

29

Y28

y9 y14 y18 y19 y20 y35 y41

011100

30

Y29

y14 y23 y33 y41

011101

31

Y30

y15 y31 y34

011110

32

Y31

y14 y24 y32 y40

011111

33

Y32

y11 y31 y35

100000

34

Y33

y10 y26 y30 y40 y0

100001

35

Y34

y10 y26 y30 y41 y0

100010

36

Y35

y11 y25 y34

100011


Табл. 3.2  – Структура переходів для автомата з примусовою адресацією команд




Табл. 3.3 – Таблиця кодів станівавтомата з примусовою адресацієюкоманд        

№ п/п

Стан

Код

1

b

000000

2

b1

000001

3

b2

000010

4

b3

000011

5

b4

000100

6

b5

000101

7

b6

000110

8

b7

000111

9

b8

001000

10

b9

001001

11

b10

001010

12

b11

001011

13

b12

001100

14

b13

001101

15

b14

001110

16

b15

001111

17

b16

010000

18

b17

010001

19

b18

010010

20

b19

010011

21

b20

010100

22

b21

010101

23

b22

010110

24

b23

010111

25

b24

011000

26

b25

011001

27

b26

011010

28

b27

011011

29

b28

011100

30

b29

011101

31

b30

011110

32

b31

011111

33

b32

100000

34

b33

100001

35

b34

100010

36

b35

100011

37

b36

100100

38

b37

100101

39

b38

100110

40

b39

100111

    продолжение
--PAGE_BREAK--

Табл. 3.4 – Таблиця вхіднихсигналівавтомата з примусовоюадресацієюкоманд

№ п/п

Вхіднийстан

Код

1

Х0

000

2

Х1

001

3

Х2

010

4

Х3

011

5

X4

100



Рівняння вихідних сигналів та їх


 синтез у заданий базис:















































































3.2          
Синтез автомата з природною адресацією команд
У реальних мікропрограмах часто зустрічаються ситуації, коли маються досить довгі сплетіння операторних вершин. У цьому випадку можлива організація схеми, коли безумовний перехід не задається, а виконується нарощуванням адреси мікрокоманди. Таким чином вдається зменшити довжину мікрокоманди за рахунок формування вихідних сигналів і аналізу вхідних сигналів у різні моменти часу. Для цього в автоматах із природною адресацією використовується два формати мікрокоманд:





§                     операторна 




§                     умовна  


                     

 










 

              





 

                                              

 



                                             

                                                            

Рис. 3.4 – Структурна схема автомата з природною адресацією
Аналіз схеми:

У регістрі мікрокоманд зберігатися поточне МК, якщо це операторна МК, то працює схема формування вихідних сигналів і в операційний автомат попадає y.

При цьому схема аналізу Х формує Z, що змушує адресу, що зберігається в лічильнику збільшитися на одиницю.

Якщо в регістрі МК умовна МК, то вихідний сигнал не формується, а схема аналізу Х формує Z, у залежності від значення Z:

якщо Z=1, то до значення лічильника команд додається 1,

якщо Z=0, то в лічильник попадає адреса мікрокоманди з поля b.

Порядок формування змісту ROM такий же як в автоматі з примусовою адресацією мікрокоманд.


Рис. 3.5 – Граф-схема автомата з природною адресацією команд


Табл. 3.5  – Структура переходів для автомата з природною адресацією команд



Табл. 3.6 – Таблиця кодів станівавтомата з природною адресацією команд

№ п/п

Стан

Код

1

b

000000

2

b1

000001

3

b2

000010

4

b3

000011

5

b4

000100

6

b5

000101

7

b6

000110

8

b7

000111

9

b8

001000

10

b9

001001

11

b10

001010

12

b11

001011

13

b12

001100

14

b13

001101

15

b14

001110

16

b15

001111

17

b16

010000

18

b17

010001

19

b18

010010

20

b19

010011

21

b20

010100

22

b21

010101

23

b22

010110

24

b23

010111

25

b24

011000

26

b25

011001

27

b26

011010

28

b27

011011

29

b28

011100

30

b29

011101

31

b30

011110

32

b31

011111

33

b32

100000

34

b33

100001

35

b34

100010

36

b35

100011

37

b36

100100

38

b37

100101

39

b38

100110

40

b39

100111

41

b40

101000

42

b41

101001

43

b42

101010

44

b43

101011

45

b44

101100

46

b45

101101

47

b46

101110

48

b47

101111

49

b48

110000

50

b49

110001


Табл. 3.7 – Таблиця вхідних сигналівавтомата з природною адресацієюкоманд

    продолжение
--PAGE_BREAK--


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.