СИНТЕЗ СИНХРОННОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА

Содержание

Введение 5

1 Общие принципы построения и реализации синхронных управляющих автоматов (УА) 8

1.1 Обобщенная структура и принцип функционирования синхронных управляющих автоматов 8

1.2 Последовательность синтеза синхронных управляющих автоматов 10

1.3 Современная элементная база для реализации логических преобразователей и блоков памяти УА 14

1.4 Исходные данные для курсового проектирования 17

2 Разработка граф - схемы алгоритма синтезируемого управляющего автомата и детализация его структурной схемы 20

2.1 Разработка и разметка граф-схемы алгоритма 20

2.2 Структурное кодирование внутренних состояний управляющего автомата 21

2.3 Детализация блока памяти управляющего автомата 25

3 Структурный синтез логического преобразователя управляющего автомата 27

3.1 Разработка расширенной структурной таблицы переходов и выходов управляющего автомата 27

3.2 Составление логических уравнений для выходных сигналов и функций возбуждения триггеров 28

3.3 Минимизация логических уравнений 30

4 Разработка и оформление схемы электрической функциональной синтезированного синхронного управляющего автомата 31

Заключение 32

Список литературы 33

Приложение А 34

Введение

Целью курсовой работы является разработка управляющего автомата (УА) специализированного операционного устройства.

Любое операционное устройство может быть представлено моделью Глушкова В.М., состоящей из двух тесно взаимодействующих блоков в соот-ветствии рисунком .

Рисунок 1 – Обобщенная структура ОУ

Управляющий автомат (УА) и операционный автомат (ОА) вместе обра-зуют цифровой процессор. Если цифровой процессор универсальный и пред-назначен для выполнения арифметических операций, то код операции (КОП) определяет, какую именно операцию будет выполнять процессор при подаче сигнала «Пуск».

Операционный автомат (ОА) является исполнительной частью устрой-ства, т. е. реализует действия над исходной информацией, получаемой, с целью получения результатов.

Управляющий автомат (УА) генерирует распределенную во времени последовательность управляющих сигналов, которые порождают в ОА выпол-нение соответствующей алгоритму последовательности микроопераций. То есть УА задает порядок выполнения действий в ОА.

Функциональная и структурная организация операционных устройств базируется на принципе микропрограммного управления, который состоит в следующем.

1. Любая операция, реализуемая ОУ, рассматривается в виде последова-тельности элементарных неделимых актов обработки информации, выполняе-мых в течение одного такта автоматного времени (одного шага алгоритма) и называемых микрооперациями. Микрооперации, реализуемые в ОА, иниции-руются множеством управляющих сигналов Y={y1,y2, …, yM}, с каждым из ко-торых отождествляется определенная микрооперация. Если в ОА одновремен-но реализуются несколько микроопераций, то это подмножество микроопера-ций называют микрокомандой.

2. Для управления порядком следования микрокоманд используются ло-гические условия, которые в зависимости от результатов преобразования ин-формации в ОА могут принимать значения 1 или 0. Множество логических условий обозначают символами X={x1,x2, …, xL} и называют осведомитель-ными сигналами.

3. Алгоритм выполнения операций в устройстве, записанный в терминах микроопераций и логических условий, называется микропрограммой. Мик-ропрограмма определяет порядок проверки логических условий и следования микроопераций и используется как форма представления функции операцион-ного устройства, на основании которой определяются структура и порядок функционирования устройства во времени.

Конечный автомат, реализующий микропрограмму работы дискретного устройства, принято называть микропрограммным автоматом.

Существуют два основных типа управляющих автоматов (УА):

1. Автомат с жесткой логикой строится на базе использования логиче-ских элементов и элементов памяти. Для каждой операции, выполняемой в устройстве, строится набор логических схем, которые в нужных тактах воз-буждают соответствующие микропрограмме управляющие сигналы. Изменить алгоритм работы такого автомата нельзя, не изменяя соединений между эле-ментами.

Для таких автоматов характерны высокое быстродействие, определяемое только задержками используемых логических и запоминающих элементов и малые удельные затраты оборудования при реализации простых микропро-грамм.

2. Автомат с программированной логикой (с хранимой в памяти логи-кой). Алгоритм работы записывается в управляющую память в виде последо-вательности управляющих слов – микрокоманд. Микрокоманда содержит ин-формацию о микрооперациях, которые должны выполняться в данном такте работы устройства, и об адресе микрокоманды, которая будет выполняться в следующем такте. Такие автоматы отличаются большой регулярностью струк-туры и возможностью оперативного внесения изменений в алгоритм работы проектируемого устройства.