Вычислительная техника

часть: Проектирование вырожденного автомата .

Спроектировать на элементах ТТЛ “ генератор 4-х разрядных кодов “ некоторой системы счисления .

Т.е. синтезировать синхронный счётчик М–разрядный ( М < 16 ), на вход которого подаётся регулярная внешняя последовательность тактовых импульсов.

Каждое состояние счётчика ( т.е. цифра заданной системы ) сохраняется в течение одного полного такта. Значение цифр появляется на выходах Q3, Q2, Q1, Q0. Автомат также должен выработать синхронный перенос ( в след. разряд заданной системы), которым служит последний тактовый импульс в цикле счёта. Для его выделения должен быть сформирован строб “y” , т.е. булева функция , которая активна на последнем такте цикла. А само выделение должно обеспечивать минимальную задержку выходного импульса переноса.

В схеме автомата должны быть цепи , осуществляющие авто сброс в исходное состояние при каждом включении питания.

Требуется :

-     составить таблицу функционирования автомата ;

-     минимальную функцию возбуждения и строба ;

-     построить осциллограммы всех выходных функций, включающие функции строба и сигнала переноса ;

-     построить схему автомата .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение поставленной задачи :

а.) Составим таблицу функционирования автомата :

	Q3	Q2	Q1	Q0	J3	K3	J2	K2	J1	K1	J0	K0	y
0	0	0	0	0	0	Ф	0	Ф	0	Ф	1	Ф	0
1	0	0	0	1	0	Ф	0	Ф	1	Ф	Ф	1	0
2	0	0	1	0	0	Ф	0	Ф	Ф	0	1	Ф	0
3	0	0	1	1	0	Ф	1	Ф	Ф	1	Ф	1	0
4	0	1	0	0	0	Ф	Ф	0	0	Ф	1	Ф	0
5	0	1	0	1	0	Ф	Ф	0	1	Ф	Ф	1	0
6	0	1	1	0	0	Ф	Ф	0	Ф	0	1	Ф	0
7	0	1	1	1	1	Ф	Ф	1	Ф	1	Ф	1	0
8	1	0	0	0	Ф	0	0	Ф	0	Ф	1	Ф	0
9	1	0	0	1	Ф	0	0	Ф	1	Ф	Ф	1	0
10	1	0	1	0	Ф	0	0	Ф	Ф	0	1	Ф	0
11	1	0	1	1	Ф	0	1	Ф	Ф	1	Ф	1	0
12	1	1	0	0	Ф	1	Ф	1	0	Ф	1	Ф	1
ПОВТОР	0	0	0	0

б.) Составим карты Карно и при помощи них найдём минимизированные функции возбуждения и строба .

				Q0

0	0	0	0
Q2   0	0	1	0
Q3   Ф	Х	Х	Х
Ф	Ф	Ф	Ф

Q1

J3 = Q2Q1Q0

				Q0

Ф	Ф	Ф	Ф
Q2   Ф	Ф	Ф	Ф
Q3   1	Х	Х	Х
0	0	0	0

Q1

K3 = Q2

				Q0

0	0	1	0
Q2   Ф	Ф	Ф	Ф
Q3   Ф	Х	Х	Х
0	0	1	0

Q1

J2 = Q1Q0

				Q0

Ф	Ф	Ф	Ф
Q2   0	0	1	0
Q3   1	Х	Х	Х
Ф	Ф	Ф	Ф

Q1

K2 = Q3 v Q1Q0

				Q0

0	1	Ф	Ф
Q2   0	1	Ф	Ф
Q3   0	Х	Х	Х
0	1	Ф	Ф

Q1

J1 = Q0

				Q0

Ф	Ф	1	0
Q2   Ф	Ф	1	0
Q3   Ф	Х	Х	Х
Ф	Ф	1	0

Q1

K1 = Q0

				Q0

1	Ф	Ф	1
Q2   1	Ф	Ф	1
Q3   0	Х	Х	Х
1	Ф	Ф	1

Q1

J0 = Q3Q2

				Q0

Ф	1	1	Ф
Q2   Ф	1	1	Ф
Q3   Ф	Х	Х	Х
Ф	1	1	Ф

Q1

K0 = 1

				Q0

0	0	0	0
Q2   0	0	0	0
Q3   1	Х	Х	Х
0	0	0	0

Q1

  y = Q3Q2

в.) Построим осциллограммы всех выходных функций , вкл функцию строба и сигнала переноса .

С

Q0

Q1

Q2

Q3

y

Cвых

г.) Построение схемы автомата .

II часть : Проектирование интерфейса ЗУ некоторого МПУ .

Построить интерфейс ЗУ на реальных МС , приведённых в таблице .

Блоки ПЗУ и ОЗУ должны содержать резервные места для модернизации . Резерв может быть до 50% рабочего и объёма блока , но не менее 1 МС выбранного типа .

При условии восьмиразрядного выхода требуется :

-     определить объём пространства памяти , включая резервные сегменты ;

-     составить таблицу адресов , начиная с адреса 0ХХ0, где ХХ = n – номер студента по журналу в 16-ричной системе ;

-     построить упрощённую схему интерфейса .

При построении блока ПЗУ использовать МС ППЗУ серии КР556 для Lпзу < 6 Кб и МС СППЗУ ( К573 ) для Lозу > 7Кб .

При построении блока ОЗУ - МС с технологией : ТТЛ для  Lозу < 3 Кб , И*ИЛ для 7Кб < Lозу < 9 Кб , МОП для 4КБ < Lозу < 6Кб .

При полу целом числе сегментов в блоке допускается использование МС другой технологии с ёмкостью 0,5 сегмента . Остаток неполного сегмента отнести к резерву .

Решение поставленной задачи :

а.) Определим объём пространства памяти , включая резервные сегменты .

Для ПЗУ можно выбрать пять МС СППЗУ типа К573РФ2 с организацией 2К * 8 = 2Кб .

Тогда объём одного сегмента можно выбрать равным  2 Кб = 80016. Возьмем пять таких МС и , таким образом , получили объём ПЗУ равным 10 Кб , но нам необходимо набрать 11 Кб , поэтому возьмём ещё две МС СППЗУ типа К573РФ1 с организацией 1К*8 = 1Кб для организации шестого сегмента , половина которого будет использована , а другая половина будет в резерве.

Для резерва возьмём две МС СППЗУ типа К573РФ2 с организацией 2К * 8 = 2Кб , т.е. объём резерва получился равным 5 Кб.

С резервом в 5 Кб для ПЗУ получили восемь сегментов.

Для ОЗУ можно выбрать МС nМОП типа КМ132РУ8А с организацией 1К * 4 = 0,5 Кб. Но для построения одного сегмента потребуется четыре такие МС .

С резервом в 2Кб для ОЗУ потребуется три таких сегмента .

Значит, общий объём блока ЗУ с резервом должен составлять 8+3 = 11 сегментов .

б.) Составим таблицу распределения адресов .

Сегмент	16-разрядный адрес
I	00E0 – 08DF
Задействовано   II	08E0 – 10DF
III	10E0 – 18DF
ПЗУ   IV	18E0 – 20DF
V	20E0 – 28DF
Резерв   VI	28E0 – 30DF
VII	30E0 – 38DF
VIII	38E0 – 40DF
ОЗУ   Задействовано   ОЗУ   IX	40E0 – 48DF
Резерв   X	48E0 –50DF
XI	50E0 –58DF

в.) Построение упрощённой схемы интерфейса ЗУ .

III часть : Разработка фрагмента программы МПУ .

Составить фрагмент программы МПУ в виде подпрограммы ( или в виде программы обслуживания прерывания ПОП ) , что есть в варианте .

Начальный адрес для подпрограммы : [ P ] = 63 + n10

Требуется :

-      на языке Ассемблера с соблюдением требований формата бланка ;

-      комментарий должен давать полное описание действий конкретной задачи , а не описание данной команды ;

-      в конце любого комментария должна быть дана продолжительность операции – требуемое число тактов синхронизации.

 

Решение поставленной задачи :

 

; Подпрограмма на языке Ассемблер :

		ORG	00D4H	;Подпрограмма начинается с ;адреса 00D416
		LXI	D,0200H	;бл.1Загрузка адреса младшего ;байта числа Х1 в пару ;регистров DE (т.10)
		MVI	B,0002H	;бл.2 Подготовка счётчика  ;сложений, т.е.непосредствен-;ное присвоение регистру В  ;значения 2 (т.7)
		XRA	A	;бл.3 Обнуление аккумулятора , ;а также установка в ноль тр- ;ров переноса Tc и Tv (т.4)
	LOOP2:	LXI	H,0300H	;бл.4 Загрузка адреса младшего  ;байта числа Х2 или (Х1+Х2) в ;пару регистров HL (т.10)
		MVI	C,0006H	;бл.5 Подготовка счётчика ;байтов , т.е. непосредственное  ;присвоение счётчику байтов С ;значения 6 , т.к. после ;сложения Х1 и Х2 может ;возникнуть перенос и число ;окажется уже в 6 байтах, а не в 5 (т.7)
	LOOP1:	LDAX	D	;бл.6 Загрузка в аккумулятор ;следующего байта числа Х1 ;или Х3, хранящегося по адресу ;в паре DE (т.7)
		ADC	M	;бл.7 Суммирование байтов ;чисел Х1 или Х3 и Х2 или ;(Х1+Х2) , а также переноса, ;если такой был (т.4)
		DAA		;бл.8 Десятичная коррекция ;аккумулятора(т.к. у меня коды ;BCD и максимальное число ;здесь 9, а не 16 ) (т.4)
		MOV	M,A	;бл.9 Пересылка очередного ;байта частичной суммы ;(Х1+Х2) на место Х2 (т.7)
		DCR	C	;бл.10 Уменьшение на 1 ;счётчика байтов (т.5)
		JZ	NB	;бл.11 УП: если содержимое сч. ;байтов равно 0 ( С = 0 ), то  ;переход к бл. 15 , если же С =0, ;т.е. ещё не все байты чисел ;сложены, то переход к ;суммированию след. байтов,  ;т.е. к блоку 12 (т.10)
		INХ	D	;бл.12 Переход к адресу ;следующего байту числа Х1 ;или Х3 путём положительного  ;инкремента пары регистров DE (т.5)
		INХ	H	;бл.13 Переход к адресу ;следующего байта числа Х2 ;или (Х1+Х2) путём ;положительного инкремента  ;пары регистров HL (т.5)
		JMP	LOOP1	;бл.14 БП к блоку 6 для ;суммирования след. байтов ;чисел Х1 и Х2 либо Х3 и ;(Х1+Х2)(к началу внешнего цикла) (т.10)
	NB :	DCR	B	; бл.15 Переход к суммированию суммы ;Х1+Х2 с числом Х3, т.е. уменьшение ;счётчика сложений на 1 (т.5)
		RZ	EN	;бл.16 УП : если В=0 , т.е. все три числа ;сложены , то возврат в основную ;программу , ежели В = 0 , т.е. не все числа ;сложены , то переход к след. блоку 17 (т.10)
		LXI	D,0400H	;бл.17 Загрузка адреса младшего байта числа ;Х3 в пару регистров DE (т.10)
		JMP	LOOP2	; бл.18 БП к блоку 4 для суммирования числа ;Х3 с суммой ( Х1+Х2) (к началу внешнего ;цикла ) т.10)
	EN :	END		; конец подпрограммы

III часть : Подпрограмма .

Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3 , представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .

Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай переполнения в секторе ОЗУ на место Х2, т.е. по адресу 30016 .

Предполагается, что шестые байты в указанных секторах первоначально пусты.

Это – задача с двойным (вложенным) циклом.

Блок – схема алгоритма :

Задание:

 

I часть : Счётчик прямого счёта .

М = 13 ; триггеры типа JK.

Код двоичный, возрастающий;

Используются состояния : а0 , а1 … а12 .

II часть : Интерфейс ЗУ .

Lпзу = 11 KB ; Lозу = 4 KB .

III часть : Подпрограмма .

Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3 , представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .

Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай переполнения в секторе ОЗУ на место Х2, т.е. по адресу 30016 .

Предполагается, что шестые байты в указанных секторах первоначально пусты.

Это – задача с двойным (вложенным) циклом.

Блок – схема алгоритма :