Реферат Синтез кінцевого автомата для пристрою керування ЕОМ

Міністерство освіти Російської Федерації

Російський хіміко-технологічний університет

ім. Д.І. Менделєєва

Новомосковський інститут

Синтез кінцевого автомата для пристрою управління ЕОМ

Методичні вказівки

Під редакцією к. т. н., доцента В.І. Воробйова

Новомосковськ 2007

УДК 681.322

ББК 32.973

З 387

Рецензенти:

кандидат технічних наук, доцент кафедри "Електротехніка", НІ РХТУ ім. Д.І. Менделєєва Е.Б. Колесніков,

доцент, кандидат технічних наук, доцент кафедри "Метрологія та системи управління якістю ", НІ РХТУ ім.Д.І. Менделєєва Ю.І. Азіма.

Укладач: Прохоров B. C.

З 387 Синтез кінцевого автомата для пристрою управління ЕОМ: Методичні вказівки/Под редакцією В.І. Воробйова; РХТУ ім.Д.І. Менделєєва, Новомосковський ін-т; Сост.: B. C. Прохоров. - Новомосковськ, НІ РХТУ ім Д.І. Менделєєва, 2007. - 20 с.

Запропоновано індивідуальне завдання з синтезу кінцевого автомата для пристрою управління ЕОМ для студентів спеціальності "Автоматизовані системи обробки інформації та управління "по курсу" Схемотехніка ". Розглянуто порядок і особливості синтезу цього автомата.

Зміст

Введення. 4

1. Порядок синтезу кінцевого автомата для пристрою управління ЕОМ 5

2. Індивідуальне завдання. 20

Бібліографічний список. 21

Введення

Пристрій управління і синхронізації є найбільш складним у структурі мікропроцесора. Воно впливає на всі процеси і управляє їх протіканням. Кожна команда програми може бути розділена на етапи витягу і виконання. Кожен з них у свою чергу може бути розділений на елементарні мікропрограми. Мікропрограми кожної команди знаходяться в секції декодування і виконуються блоком управління і синхронізації.

Керуючий автомат генерує керуючі сигнали вибірки команд з пам'яті і формування в лічильнику команд адреси наступної команди. Потім керуючий автомат дешифрирует код операції в команді і генерує відповідну коду операції серію керуючих сигналів, що забезпечує реалізацію в мікропроцесорі заданої операції.

Виконання індивідуального завдання дозволить зрозуміти суть процесів, що протікають в пристрої керування, і самостійно провести аналіз і синтез нескладних вузлів та блоків ЕОМ.

1. Порядок синтезу кінцевого автомата для пристрої керування ЕОМ

Узагальнена структурна схема кінцевого автомата КА (рис.1) містить запам'ятовуючий пристрій ЗУ (пам'ять на

тригерах Т1-Тn) і два комбінаційних пристрої КУ для формування сигналів q1, q2, ..., qn управління тригерами (КУ1) і для формування необхідних вихідних сигналів y1, y2, ..., yk (КУ2).

Рис.1 Узагальнена структурна схема КА

КА працює циклами, закінчуючи їх всякий раз поверненням в початковий стан.

За сигналом з ДШ команд схема запуску формує вхідний сигнал x, який приймає тільки два значення: x1 = 0 (пауза в роботі КА) і x2 = 1 (запуск і робота КА).

В ході виконання циклу КА в задані моменти часу t1, t2, t3, ... проходить через певну послідовність внутрішніх станів a (t) = al (l = 0, 1, ..., S), змінюють один одного при надходженні чергового тактового імпульсу Ф. При цьому кожен цикл функціонування КА починається в момент t надходження на його вхід сигналу запуску x (t) = 1.

Частина цих станів (і тактів), перебування в яких супроводжується видачею імпульсу на небудь вихід y1, y2, ..., y16, можна назвати активними, а інші, забезпечують задані паузи між видачами імпульсів, - пасивними.

В якості приклад розглянемо задачу синтезу КА з 1 входом і 16 виходами, який після запуску видає імпульс:

через (j +1) = (1 +1) = 2 тактових інтервалів - на вихід з

номером (i +1) = (1 +1) = 2;

2) через (I +1) = (1 +1) = 2 тактів - на вихід з номером

(j +1) = (1 +1) = 2;

3) через (I + j +9) = (1 +1 +9) = 11 тактів - на виходи з номерами (j +4) = (1 +4) = 5 і (i +6) = (1 +6) = 7 і формує сигнал "скидання" W = 1, необхідний для повернення КА у вихідне стан.

Тут i = 1, j = 1 - передостання і остання цифри в номері залікової книжки.

До складу КА входить генератор тактової частоти. Він призначений для синхронізації (тобто узгодження в часі) роботи компонентів КА. Генератор формує періодичну послідовність імпульсів Ф з заданою частотою.

Тактовий інтервал дорівнює періоду періодичної послідовності імпульсів Ф.

В Відповідно до завдання можна отримати тимчасову діаграму роботи КА (рис.2). Завдання рекомендується виконати в наступному порядку:

1) за останніми цифрам i та j номера залікової книжки розраховують загальне число станів (S +1) КА, визначають необхідну кількість тригерів n, активні стани (такти) автомата, номери активних виходів;

2) будують граф, який задає алгоритм функціонування КА; складають таблиці станів і вихідних сигналів КА, а по них складають таблиці істинності для сигналів на активних виходах і синтезують функціональну схему КУ1, КУ2 в логічному базисі, заданому табл.1.

Таблиця 1

Базис для синтезируемой схеми

Остання цифра номера залікової книжки парна непарна Базис або-не і, або, не

3) У Відповідно до ГОСТ 2.743-82 "Позначення умовні графічні в схемах. Елементи цифрової техніки "викреслюють повну принципову електричну схему КА, включаючи схему запуску, ланцюги повернення в початковий стан (ланцюга "скидання"). ІМС вибирають з табл.2.

Таблиця 2

Рекомендований перелік мікросхем

Умовне позначення ІМС Склад і функціональне призначення ІМС Тип логіки К155ЛЕ1 4x2 АБО-НЕ ТТЛ К155ЛН1 6x НЕ ТТЛ К155ЛІ1 4x2 І ТТЛ К155ЛЕ4 3x3 АБО-НЕ ТТЛ Продовження табл.2 К155ЛЛ1 4x2 АБО ТТЛ К155ТВ1 JK-тригер з елементом 3Н на вході ТТЛ К555ЛЕ1 4x2 АБО-НЕ ТТЛШ К555ЛН1 6x НЕ ТТЛШ К555ЛІ1 4x2 І ТТЛШ К555ЛІ3 3x3 І ТТЛШ К555ЛЕ4 3x3 АБО-НЕ ТТЛШ К555ТВ6 Два JK-тригера зі скиданням ТТЛШ