|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Компьютеры, Программирование Программное обеспечение
Синтез конечного автомата для устройства управления ЭВМ |
Фонарь садовый «Тюльпан». 
Забавная пачка денег "100 долларов". 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 &quo ;Электротехника&quo ;, НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева Е.Б. Колесников, доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры &quo ;Метрология и системы управления качеством&quo ;, 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 &quo ;Автоматизированные системы обработки информации и управления&quo ; по курсу &quo ;Схемотехника&quo ;. Рассмотрен порядок и особенности синтеза этого автомата. СодержаниеВведение 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-Т ) и два комбинационных устройства КУ для формирования сигналов q1, q2,.,q 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 1, 2, 3,. проходит через определенную последовательность внутренних состояний a( ) =al (l=0, 1,., S), сменяющих друг друга при поступлении очередного тактового импульса Ф. При этом каждый цикл функционирования КА начинается в момент поступления на его вход сигнала запуска x( ) =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 , 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 Два JK-триггера со сбросом ТТЛШ К531ЛЕ1П 4x2 ИЛИ-НЕ ТТЛШ К531ЛН1П 6-НЕ ТТЛШ К531ЛИ3П 3x3 И ТТЛШ К531ТВ9П JK-триггер с предварительной установкой ТТЛШ К531ТВ11П JK-триггер с установкой единицы и синхронизацией ТТЛШ Рис. 2. Временная диаграмма работы КА Из временной диаграммы видно, что активными тактами в рабочем цикле КА будут такты с номерами 2 и 11; активными выходами - выходы с номерами 2, 5, 7. Каждый цикл функционирования КА начинается в момент поступления на его вход сигнала запуска x( ) =1. При поступлении очередного тактового импульса Ф, максимальное число которых в цикле КА равно максимальному числу рабочих тактов R=i j 9=1 1 9=11.
КА проходит ряд сменяющих друг друга состояний a( ) =al (l=0, 1,., S). Число рабочих состояний равно S, а общее число состояний КА, включая исходное a0, равно S 1 и связано с максимальным числом рабочих тактов R соотношением SR. Выполнение этого условия обеспечивает возможность выдачи выходного импульса на любом такте цикла. Минимально необходимое количество триггеров определяется из соотношения log2(S 1). Для разрабатываемого КА минимальное количество триггеров =4, так как 24&g ;11. Для определения активных состояний следует задать определенный порядок их чередования в рабочем цикле КА, т.е. функцию переходов. Целесообразно принять алгоритм функционирования КА с функцией переходов, обеспечивающей естественный порядок смены состояний (рис.3). В этом случае КУ1 и память синтезируемого КА превращаются в суммирующий двоичный счетчик с параллельным переносом и коэффициентом пересчета Ксч=i j 9=1 1 9=11, а КУ2 - в дешифратор состояний. Рис.3. Алгоритм функционирования КА, заданный с помощью графа Выходной сигнал КА может принимать значение произвольного 16-разрядного двоичного числа. Выходные сигналы КА могут быть описаны табл.3. Таблица 3 Таблица выходных сигналов КА Значения yl Уровень сигнала на выходе Vl (l=0, 1,., S) выходного активном пассивном сигнала y( l) V2 V5 V7 Остальные (l=2,5,7) y0 0 0 0 0.0 y2 1 0 0 0.0 y5 0 1 0 0.0 y7 0 0 1 0.0 Все остальные 0 0 0 0.0 Каждое состояние КА отождествляется с записанным в триггеры -разрядным двоичным числом (табл.4). Таблица 4 Таблица состояний КА Сигналы Qk( ) на прямых выходах триггеров 4, 3, 2, 1 Q4( ) Q3( ) Q2( ) Q1( ) a0 0 0 0 0 a1 0 0 0 1 a2 0 0 1 0 a3 0 0 1 1 a4 0 1 0 0 a5 0 1 0 1 a6 0 1 1 0 a7 0 1 1 1 a8 1 0 0 0 a9 1 0 0 1 a10 1 0 1 0 a11 1 0 1 1 a12 1 1 0 0 a13 1 1 0 1 a14 1 1 1 0 a15 1 1 1 1 Для КА с естественной сменой состояний в порядке возрастания их номеров активными оказываются состояния а2, а11 (на втором и одиннадцатом тактах). Для синтеза КУ1 и КУ2 следует задать таблично функцию переходов (табл.5) и функцию выходов (табл.6). Таблица 5 Таблица функции переходов Предшествующее состояние автомата a( ) Последующее состояние автомата a( 1) при x( ) =1 при x( ) =0 a0 0000 a1 a0 a1 0001 a2 a0 a2 0010 a3 a0 a3 0011 a4 a0 a4 0100 a5 a0 Продолжение табл.5 a5 0101 a6 a0 a6 0110 a7 a0 a7 0111 a8 a0 a8 1000 a9 a0 a9 1001 a10 a0 a10 1010 a11 a0 a11 1011 a0 a0 a12 0000 a0 a0 a13 0000 a0 a0 a14 0000 a0 a0 a15 0000 a0 a0 Таблица 6 Таблица функции выходов Состояние автомата a( ) Значения выходных сигналов y( ) a0 0000 y0 a1 0001 y0 a2 0010 y7 a3 0011 y0 a4 0100 y0 a5 0101 y0 a6 0110 y0 a7 0111 y0 a8 1000 y0 a9 1001 y0 a10 1010 y0 a11 1011 y5, y7, W Для синтеза ЗУ целесообразно использовать ИМС К555ТВ6, которая содержит два JK-триггера с общим выводом питания (рис.4). Рис.4. JK - триггер типа К555 ТВ6 Данные в каждом триггере переносятся от входов на выходы по отрицательному перепаду тактового импульса С. Когда импульс С переходит от высокого уровня к низкому, сигналы на входах J и K изменяться не должны. Данные от входов J и K следует загружать в триггер, когда на входе С присутствует напряжение высокого уровня.
Программа Коммунистической партии Советского Союза ). Программа-минимум РСДРП Програ'мма-миниму'м РСДРП, первая часть Программы РСДРП, принятой на 2-м съезде партии (1903), ставившая ближайшей задачей свержение самодержавия и установление демократической республики, которая обеспечила бы введение 8-часового рабочего дня, равноправие всех наций и право их на самоопределение, уничтожение остатков крепостничества в деревне и т.д. (см. в ст. Программа Коммунистической партии Советского Союза ). Программирование Программи'рование , процесс составления упорядоченной последовательности действий (программы ) для ЭВМ; научная дисциплина, изучающая программы для ЭВМ и способы их составления, проверки и улучшения. Каждая ЭВМ является автоматом, состоящим из памяти, образуемой внешним и оперативным запоминающими устройствами, устройства управления (УУ) и арифметические устройства (АУ), в котором могут выполняться некоторые действия или операции. Память имеет вид занумерованной последовательности ячеек, в каждой из которых хранится порция двоичной информации в виде серии нулей и единиц
2. Синтез цифрового автомата управления памятью
4. Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Регистр PSW
5. Система управления эффективностью продаж отдельных видов товаров
11. Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза
12. Виды дугогосящих устройств, классификация их по способу воздействия на дугу
13. Диагностика отказов элементов и устройств автоматического управления
14. Виды финансовых рисков и управление ими
15. Ферменты и белки живой клетки – это молекулярные биологические автоматы с программным управлением
16. Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора
Одежда для куклы 42 см (теплый комбинезон). 
Форма для выпечки силиконовая "Медвежонок", 26x23,5x4 см. 
Грязевая фреза для минимоек, для пистолета 375 серии. 17. Управление пакетными видами бизнеса в концепции корпоративной стратегии
19. Алфавитно-цифровое устройство отображения информации телевизионного типа
21. Органы государственного управления: понятие, виды и функции
25. Способы описания алгоритма. Виды операторов
26. Устройство дистанционного управления освещением
27. Микропрограммный автомат на постоянном запоминающем устройстве для кодирования манчестерского кода
28. Разработка устройства лазерного дистанционного управления
29. Строение, виды и свойства систем управления
30. Виды и составляющие стратегии управления персоналом
31. Виды рисков внутренней и внешней среды организации и учет их при управлении
32. Устройство терморегулятора и его виды
Набор "Дизайнер улиц". 
Бумага для офисной техники, А4, 80 г/м2, 138% CIE, 500 листов в пачке. 
Игрушка пластмассовая "Умный телефон". 34. Общие виды работ, выполняемых на воздушных судах
35. Навигационное вычислительное устройство НВУ-БЗ Ту-154Б
36. Виды попугаев
42. Виды налогов в Российской Федерации
43. Налоговая система государства, налоги и их виды
46. Персональная ответственность в государственном управлении
47. Сочетание убеждения и принуждения в административном управлении
48. Административное пресечение (понятие и виды мер пресечения)
Лоток (сортер), 4 отделения, вертикальный, сборный. 
Ручки гелевые "Пчелка", 30 цветов. 
Машина "Ракетовоз АРК". 49. Государственное управление в хозяйственной сфере деятельности
51. Управление в области обороны
52. Авторский договор: понятие и виды
53. Гражданско-правовой договор: понятие, виды, формы, особенности расторжения и заключения
57. Договор подряда и его виды
58. Виды коммерческих организаций
59. Понятие, сущность и виды юридических лиц РБ
61. Виды договоров. Жилищные споры
62. Реформы государственного устройства, проводимые Петром I
63. Государственная служба Приказной системы управления
Набор детской складной мебели Ника "Азбука" (КУ1). 
Жидкое средство для стирки детских вещей "Meine Liebe", 800 мл. 
Датчик утечки газа "Страж". 65. Монархия, республика и их виды
66. Муниципальное управление зарубежных стран
67. Государственное устройство Канады
68. Основы общественно правового устройства РФ по Конституции 1993 года (TXT)
69. Федеративное устройство РФ
73. Основные виды налогов в системе налогового законодательства РФ
74. Виды налогов и порядок уплаты их физическими лицами
76. Понятие вещных прав, виды и т.п.
77. 1. Документы первичного учёта в органах МВД, прокуратуре и судах. 2. Динамические ряды и их виды
79. Понятие правонарушений и их виды
80. Виды ненадлежащей рекламы по закону о рекламе
Сковорода гриль-газ, мраморное антипригарное покрытие. 
Копилка "Металлический сейф с ключом", красная. 
Карандаши цветные "Evolution", 24 цвета. 81. Римское право. Обязательство и его виды
82. Понятие и виды договоров в Римском частном праве
83. Право: понятие, признаки, виды, функции, принципы
84. Органы государства: их признаки и виды
85. Правовые отношения: понятия, признаки, элементы, виды
89. Происхождение права, теории происхождения права, понятие признаки, виды, функции, принципы
90. Взаимодействие органов государственного и муниципального управления
93. Трудовое право: понятие и виды переводов
94. Понятие и виды материальной ответственности работников
96. Ценные бумаги: понятие и виды
Шкатулка музыкальная "Сидящая балерина". 
Москитная сетка "Папитто" универсальная на молниях, черная. 
Конструктор электронный ЗНАТОК "Первые шаги в электронике. Набор С" (34 схемы). 97. Виды переводческих трансформаций (вариант незащищенного диплома)
98. Виды перевода
99. Керамика – один из видов народных художественных промыслов
Совок №5. 
