Проектирование операционного устройства

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Электронные вычислительные машины»

Курсовой проект

по дисциплине «Теория автоматов»

Проектирование операционного устройства.

Выполнил

ст. гр. ИНФО-810

Бабкин А. Н.

Проверил

 Ефимова Р. С.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2000

В вычислительной технике применяются так называемые операционные устройства. Эти устройства могут выполнять различные операции над кодовыми словами. Любая операция может быть представлена конечной последовательностью действий, эти действия называются микрооперациями.

В данной работе проводится проектирование операционного устройства, выполняющего операцию сложения двоичных чисел с фиксированной запятой в обратных кодах.

Содержание

Введение.________________________________________________________________4

1.   Разработка структурной схемы операционного автомата.

1.1. Разработка содержательного графа операции

сложения двоичных чисел в обратных кодах._____________________________5

1.2. Разработка структурной схемы операционного автомата.__________________8

2.    Разработка функциональной схемы операционного автомата.

2.1. Синтез блока П._____________________________________________________10

2.2. Синтез блока C._____________________________________________________11

3.    Разработка функциональной схемы управляющего автомата.

3.1. Структурная схема управляющего автомата._____________________________28

3.2. Закодированная граф-схема работы управляющего

автомата и граф управляющего автомата.________________________________28

3.3. Синтез комбинационных схем, реализующих функции возбуждения

элементов памяти управляющего автомата.______________________________31

4.    Функциональная схема операционного устройства.

4.1. Организация связей между ___________________________________________33

операционным и управляющим автоматами.

4.2. Описание работы операционного устройства

на заданном отрезке времени.__________________________________________33

Заключение.______________________________________________________________34

Литература.______________________________________________________________34

Приложение._____________________________________________________________35

Введение

Задачей данного курсового проекта является разработка операционного устройства для выполнения заданной операции сложения с фиксированной запятой чисел, представленных обратными двоичными кодами

на уровне логических схем. Эта задача разбивается на две: разработку схем операционного автомата и управляющего автомата.

Все непосредственные операции действий над словами, вычисления логических условий, хранения данных возлагаются на операционный автомат.

Управляющий автомат вырабатывает последовательность управляющих сигналов в соответствии микропрограммой функционирования операционного устройства. Эти управляющие сигналы поступают на вход операционного устройства.

.

1.   Разработка структурной схемы операционного автомата

 

1.1. Разработка содержательного графа операции сложения двоичных чисел в обратных кодах

Для составления формального описания работы операционного устройства (ОУ) необходимо проанализировать словесное описание алгоритма выполнения заданной операции и с учетом исходных данных дать описание с помощью Ф-языка:

·     слов (наименование, тип, формат);

·     микроопераций;

·     логических условий;

Описание слов показано в табл. 1.

Таблица 1

Слово	Назначение слова	Тип слова
А(1:25)	Первое слагаемое	Входное, внутреннее
В(1:25)	Второе слагаемое	Входное, внутреннее
С(1:26)	Результат	Внутреннее, выходное
П(1)	Признак переполнения	Внутреннее, выходное

Описание микроопераций дано в табл. 2.

Таблица 2

Пункт алгоритма	Словесное описание	Условное обозначение	Формальное описание
1	Начало	y0
2	Присвоение слову П(1) и старшему разряду слова С(1:26) значение нуля	y1	П(1):=0 С(1):=0
3
4.1	Слову С(1:26) присвоить значение суммы слов В(1:25) и А(1:25) с инверсией числовых разрядов последнего	y2	C(1:26):=00.В(2:25)+01.ùА(2:25)
5.1	Слову С(1:26) присвоить значение суммы слов А(1:25) и В(1:25) с инверсией числовых разрядов последнего	y3	C(1:26):=00. А(2:25) + 01.ùВ(2:25)
6.1	К слову С(1:26) прибавить единицу младшего разряда	y4	С(1:26):= С(1:26)+1
7.1	Образование в С(1:26) прямого кода результата	y5	С(1:26):= С(1:2).ùС(3:26)
8	Слову С(1:26) присвоить значение суммы слов А(1:25) и В(1:25)	y6	C(1:26):=00. А(2:25) + 00.В(2:25)
9.1	Слову П(1) присваивается значение единицы	y7	П(1):=1
9.2	Знаковому разряду слова С(1:26) присвоить значение знакового разряда слова А(1:25)	y8	С(2):=А(1)
10	Конец	y0

Логические условия, под действием которых вырабатываются управляющие сигналы, описаны в табл. 3.

Таблица 3

Пункт алгоритма	Словесное описание логических условий	Условное обозначение	Формальное описание
3	Проверка знака слова А(1:25)	x1
4,5	Проверка знака слова В(1:25)	x2
6	Проверка старшего разряда слова С(1:26)	x3
7,9	Проверка знака слова С(1:26)	x4

Для проектирования ОУ необходимо удостоверится в правильности алгоритма, для этого "прогонка" (проверка) алгоритма проводилась по всем возможным случаям знака множителей, а также на случай переполнения. В результате этой проверки выяснено, что алгоритм верен, и на его основе можно ОУ (см. Приложение табл. 20).

Чтобы связи между ступенями алгоритма представлялись яснее, весь алгоритм можно изобразить в виде содержательного графа, который дает визуальное представление об алгоритме данной операции. Содержательный граф-схема микрооперации предсталена на рис. 1.1.1.

1.2  

В структурном отношении операционный автомат может быть разбит на блоки, каждый из которых содержит в себе элементы памяти и комбинационные схемы, количество блоков определяется количеством слов с памятью.

Память – это регистр, длина которого совпадает с длиной слова.

Если микрооперации выполняются над отдельными разрядами слова и при этом различны в разных разрядах, то в регистре выделяются так называемые поля, то есть совокупности разрядов объединенных общей совокупностью микроопераций или общим участием в формировании условий. Например, поле знаковых разрядов.

Разбиение на поля данных слов при заданной операции описано в табл. 4.

Таблица 4

Имя блока	Множество микроопераций в блоке	Множество логических условий	Поля
А		x1	А(1), А(2:25)
В		x2	В(1), В(2:25)
С	y1, y2, y3, y4, y5, y6, y8	x3, x4	С(1), С(2), С(3:25), С(26)
П	y1, y7		П(1)