Цифровые устройства и микропроцессоры
Цифровые устройства и микропроцессоры
Министерство общего и профессионального образования Самарский государственный технический университет Кафедра: Робототехнические системыКонтрольная работаЦифровые устройства и микропроцессорыСамара, 2001Используя одноразрядные полные сумматоры построить функциональную схему трехразрядного накапливающего сумматора с параллельным переносом.РЕШЕНИЕ:Одноразрядный сумматор рис.1 имеет три входа (два слагаемых и перенос из предыдущего разряда) и два выхода (суммы и переноса в следующий разряд). |
Таблица истинности одноразрядного сумматора. | | ai | bi | ci-1 | Si | Ci | | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | | |
Сумматоры для параллельных операндов с параллельным переносом разработаны для получения максимального быстродействия. Для построения сумматора с параллельным переносом введем две вспомогательные функции. Функция генерации - принимает единичное значение если перенос на выходе данного разряда появляется независимо от наличия или отсутствия входного переноса. Функция прозрачности - принимает единичное значение, если перенос на выходе данного разряда появляется только при наличии входного переноса. Сформируем перенос на выходе младшего разряда: На выходе следующего разряда: В базисе И-НЕ: Накапливающий сумматор представляет собой сочетание сумматора и регистра. Регистр выполним на D-триггерах (рис. 2). Построить схему электрическую принципиальную управляющего автомата Мили для следующей микропрограммы: РЕШЕНИЕ: Построение графа функционирования: Управляющее устройство является логическим устройством последовательностного типа. Микрокоманда выдаваемая в следующем тактовом периоде, зависит от состояния в котором находится устройство. Для определения состояний устройства произведем разметку схемы алгоритма, представленной в микрокомандах (Рис. 1). Полученные отметки а0, а1, а2, а3, а4 соответствуют состояниям устройства. Устройство имеет пять состояний. Построим граф функционирования. Кодирование состояний устройства. |
В процессе кодирования состояний каждому состоянию устройства должна быть поставлена в соответствие некоторая кодовая комбинация. Число разрядов кодов выбирается из следующего условия: , где М - число кодовых комбинаций, k - число разрядов. В рассматриваемом устройстве М = 5 k = 3. | Таблица 1 | | | Состояние | Кодовые комбинации | | | | Q3 | Q2 | Q1 | | | а0 | 0 | 0 | 0 | | | а1 | 0 | 0 | 1 | | | а2 | 0 | 1 | 0 | | | а3 | 0 | 1 | 1 | | | а4 | 1 | 0 | 0 | | |
Соответствие между состояниями устройства и кодовыми комбинациями зададим в таблице 1. Структурная схема управляющего устройства. Построение таблицы функционирования. |
Текущее состояние | Следующее состояние | Условия перехода | Входные сигналы | | обозначение | Кодовая комбинация | обозначение | Кодовая комбинация | | Сигналы установки триггеров | Управляющие микрокоманды | | | Q3 | Q2 | Q1 | | Q3 | Q2 | Q1 | | | | | а0 | 0 | 0 | 0 | а1 | 0 | 0 | 1 | Х1; Х2 | S1 | Y1; Y4 | | а0 | 0 | 0 | 0 | а0 | 0 | 0 | 0 | Х1 | --- | --- | | а0 | 0 | 0 | 0 | а4 | 1 | 0 | 0 | Х1; Х2 | S3 | Y5; Y8 | | а1 | 0 | 0 | 1 | а2 | 0 | 1 | 0 | --- | S2; R1 | Y2;Y3 | | а2 | 0 | 1 | 0 | а3 | 0 | 1 | 1 | --- | S1 | Y6;Y10 | | а3 | 0 | 1 | 1 | а0 | 0 | 0 | 0 | Х4 | R2; R1 | Y7 | | а3 | 0 | 1 | 1 | а1 | 0 | 0 | 1 | Х4 | R2 | --- | | а4 | 1 | 0 | 0 | а0 | 0 | 0 | 0 | Х3 | R3 | Y9 | | а4 | 1 | 0 | 0 | а2 | 0 | 1 | 0 | Х3 | R3; S2 | --- | | |
Таблица перехода RS триггера. |
Вид перехода триггера | Сигналы на входах триггера | | | S | R | | 0 0 | 0 | - | | 0 1 | 1 | 0 | | 1 0 | 0 | 1 | | 1 1 | - | 0 | | |
Запишем логические выражения для выходных значений комбинационного узла. |
S1 Y1 Y4 = a0 | | S3 Y5 Y8 = X1 X2 a0 | | S2 R1 Y2 Y3 = a1 | | S1 Y6 Y10 = a2 | | R2 R1 Y7 = X4 a3 | | R2 = X4 a3 | | R3 Y9 = X3 a4 | | R3 S2 = X3 a4 | | |
Определим логическое выражение для каждой выходной величины. |
S3 = X1 X2 a0 | | S2 = a1 X3 a4 | | S1 = a0 a1 | | R3 = X3 a4 X3 a4 | | R2 = X4 a3 X4 a3 | | R1 = a1 X4 a3 | | Y1 Y4 = a0 | | Y5 Y8 = X1 X2 a0 | | Y2 Y3 = a1 | | Y6 Y10 = a2 | | Y7 = X4a3 | | Y9 = X3a4 | | |
Построение логической схемы комбинационного узла. Входящие в выражения значения a0, a1, a2, a3, a4, определяемые комбинацией значений Q3, Q2, Q1 могут быть получены с помощью дешифратора.
|