Проектування багатофункціонального регістра-автомата
Проектування багатофункціонального регістра-автомата
ВступОсновним завданням даної курсової роботи є проектування багатофункціонального регістра-автомата з пам'яттю, у якого вхідними є змінні й безліч мікрооперацій , а вихідними - і , як основного вузла операційного автомата (ОА). Це завдання досягається шляхом розробки комбінаційних схем обчислювачів і комутаторів за відомою структурою регістра на сучасній елементній базі мультиплексорів, дешифраторів, ПЗП, програмувальні логічні матриці, арифметико-логічні пристрої й т.п.Завданням курсового проекту передбачений синтез БФР як на елементах малої й середньої так і високого ступеню інтеграції. Навички, отримані в результаті виконання даного курсового проекту, можуть бути корисні й у дипломному проектуванні, а також при виконанні науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт.1. Вибір варіанта завданняУ даній курсовій роботі необхідно спроектувати багатофункціональний регістр (БФР), що виконує заданий набір мікрооперацій, що і буде основним вузлом синтезованого операційного автомата. Список мікрооперацій: Для варіанта №10 заданий наступний список мікрооперацій 4, 5, 10, 14(n1=2, n2=4), 24, 30, 34, 40(n1=3), 46 Операція виконувана схемою контролю: x1:R <= m; x2:R = 1...1…1, де m - двійкове представлення суми варіанту по списку й числа 23.№ варіанта - 10, отже m=10+23=33=001000012 Зміст мікрооперацій: y1: R:=A1+m y2 R:=A1+R y3: R:=A1R y4: R:= (A2(1:2)&R(1:2).~R(3:4).A2(5:8)) y5: R:=R(5:8).000 y6: R:=~R1.R(2).~R(3).R(4) .~R(5).R(6) .~R(7) .R(8) y7: R:=ЯКЩО(R1) A1(1) ТЕ (R-1) ІНАКШЕ (R+1) y8: B=(R(1:3).~R(4:8)) A3 y9: B=ЯКЩО A3(1) *A3(2) *A3(3) *A3(4) ТЕ ~R ІНАКШЕ R Синтез буде виконаються на елементах серії К555 малого, середнього й великого ступеня інтеграції. В якості тригерів для синтезу застосовуємо JK-тригери. 2. Опис функціонування БФР В загальному випадку регістр R виконує множину МО . У кожному машинному такті регістр може виконувати тільки одну МО. Множину можна умовно розділити на 3 підмножини, що не перетинаються: . До першої підмножини відносяться такі МО, в результаті виконання яких проходить змінення змісту регістра. Ці МО описуються оператором присвоювання ,де - деяка функція від значень слів, що поступають по вхідним шинам -. До них, наприклад, відносять МО наступного виду: - занесення у регістр констант, зокрема, коду 00….0 (R:=00…0) ; - прийом коду з шини А (R:=A). До підмножини відносять такі МО, в результаті виконання яких не відбувається зміна змісту регістра, але відбувається передача в деяку сукупність вихідних шин кодів, що залежать, в загальному випадку, від змісту регістра , та від кодів на вхідних шинах. Вони описуються оператором присвоювання виду: , де -множина вихідних шин; - деяка функція від змісту регістра та вхідних шин . До них відносять, наприклад, наступні: - передача у вихідну шину змісту регістра (); - передача у шину кон'юнкції від змісту регістра та вихідної шини . Прикладом є передача старого коду з регістра у вихідну шину з одночасним занесенням нового коду в регістр з вхідної шини . Структурну схему пристрою, що розробляється, представлено на рисунку 3.1. Рисунок 3.1 - Структурна схема пристрою, що розробляється. Пристрій складатимется з чотирьох блоків, кожний з я ких виконіватиме свою задачу, а саме: - КС1 - комбінаційна схема 1, що виконуватиме МО, які змінюють стан регістра, вхідними данними для неї є слова: А1, котре приходить з зовнішньої шини, та А2, котре є вхідною змінною, а також попереднє значення регістра; - КС2 - комбінаційна схема 2, що виконуватиме МО, що націлені на формування вихідної шини В, вхідними данними є вхадне слово А3 та значення регістра; - КС3 - комбінаційна схема 3, що генерує контрольні сигнали, вхідними данними є значення регістра; - Рег- регістр - вузол, що призначений для зберігання інформації та зміну свого стану в залежності від КС1; - ШФ - шинний формувач, призначений для передачі данних з шини В у загальну шину та прийому слова А1 з загальної шини. 3. Синтез комбінаційних схем БФР 3.1 Розбивка безлічі МО на підмножини, cегментация Безліч виконуваних регістром мікрооперацій Y={y1,,y2, y3, y4, y5, y6, y7, y8, y9} умовно можна розбити на дві підмножини: Y1={y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7} і Y2={y8, y9}. Перша множина містить у собі такі МО, у результаті виконання яких відбуваються зміна вмісту регістра. Ці МО описуються оператором присвоювання R:=f(A1, A2,...Ak, R), де f - деяка функція від значень слів, що надходять по вхідних шинах - A1, A2,...Ak, а також від вмісту регістра R, що існував в ньому до моменту виконання даної МО. До підмножини Y2 віднесемо такі МО, у результаті виконання яких не відбувається зміна вмісту регістру, але здійснюється передача в деяку сукупність вихідних шин кодів, які залежать, у загальному випадку, і від умісту регістра R, і від кодів на вхідних шинах. Сегментація для КС1: Сегментація для КС1: у1: у2: y3: y4: y5: y6: y7: Сегментація для КС2 у8: у9: 3.2 Формування функцій збудження 3.2.1 Формування функцій збудження для КС1 (для JK-тригера) Функції збудження для кожної МО У серії використаємо синхронний JK - тригер, що має наступну таблицю переходів: Таблиця 4.1 - таблиця переходів JK - тригеру |
Q(t) | Q(t+1) | J(t) | K(t) | | 0 | 0 | 0 | X | | 0 | 1 | 1 | X | | 1 | 0 | X | 1 | | 1 | 1 | X | 0 | | |
Синтез виконувався по наступному принципу: 1) Одержуємо те значення в яке необхідно встановити регістр (наприклад A1&R або суму 2A2+R на суматорі ) 2) Мультиплексором робимо вибірку потрібного значення залежно від використовуваної мікрооперації. 3) Значення розряду регістра отримане на виході мультиплексора необхідно подати на відповідний розряд тригера. До речі необхідно відзначити й те, що якщо не діє жодна з мікрооперацій, регістр повинен зберігати своє значення. - для мікрооперації y1: , дані функції збудження будуть реалізовані на суматорі. На вхід першого операнду подається А1(1:8) на вхід другого операнда число m в двійковому вигляді. Таблиця 4.2 - Таблиця переключення тригерів БФР для МО у1 |
Sm1 | R | R | J | K | | 0 | 0 | 0 | 0 | X | | 0 | 1 | 0 | X | 1 | | 1 | 0 | 1 | 1 | X | | 1 | 1 | 1 | X | 0 | | | - для мікрооперації у2: функції збудження реалізовані аналогічно мікрооперації у1, але на вхід першого доданка подається A1, а на другий вхід подаємо R. Таблиця 4.3 - Таблиця переключення тригерів БФР для МО у2 |
Sm2 | R | R | J | K | | 0 | 0 | 0 | 0 | X | | 0 | 1 | 0 | X | 1 | | 1 | 0 | 1 | 1 | X | | 1 | 1 | 1 | X | 0 | | | - для мікрооперації y3: функції збудження реалізовані аналогічно мікрооперації в1, але на вхід першого доданка подається . Таблиця 4.4 - Таблиця переключення тригерів БФР для МО у3 - для мікрооперації у4: Таблиця 4.5 - Таблиця переключення тригерів 1-2 БФР для МО у4 Таблиця 4.6 - Таблиця переключення тригерів 3-4 БФР для МО у4 Таблиця 4.7 - Таблиця переключення тригерів 5-8 БФР для МО у4 - для мікрооперації у5: Таблиця 4.8 - Таблиця переключення тригерів 1-5 БФР для МО у5 |
R(i+1) | R(i) | R(i+1) | J | K | | 0 | 0 | 0 | 0 | X | | 0 | 1 | 1 | 1 | X | | 1 | 0 | 0 | X | 1 | | 1 | 1 | 1 | X | 0 | | | Таблиця 4.9 - Таблиця переключення тригерів 6-8 БФР для МО у5 - для мікрооперації у6: Таблиця 4.10 - Таблиця переключення тригерів 1,3,5,7 БФР для МО у6
Страницы: 1, 2
|