Проектування багатофункціонального регістра-автомата

Вступ Основним 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 завдання

У 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.