Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2012 в 22:37, курсовая работа
В операционном блоке выполняется операция, для которой предназначено устройство. На вход операционного блока поступают операнды, а на выходе операционного блока формируются результаты выполнения операции. В операционном блоке помимо выполняемых действий могут формироваться признаки операндов, промежуточных или окончательных результатов. Такими признаками являются знаки операндов, знак остатка при делении и другие.
Введение……………………………………………………………………..........2
Задание…………………………………………….……………………………...3
Общая последовательность вычитания и логического
сложения чисел с ФТ……………………………………………………………..3
Структурная схема АЛУ………………………….……………………………...3
Алгоритм вычитания и логического сложения чисел в АЛУ……………....…5
Разработка функциональной схемы блока управления…………………….....7
6.1 Общая последовательность разработки……………………………….......7
6.2 Формализация задания………………………………………………...…....7
6.3 Выбор типа автомата……………………………………………………….9
6.4 Разметка схемы алгоритма ………………………………………………..9
6.5 Составление таблиц переходов и выходов……………………………….9
6.6 Кодирование состояний……………………………………..……………..11
6.7 Составление кодированной таблицы переходов и выходов…….………11
6.8 Выбор типа триггера………………………………………………….……11
6.9 Преобразование таблицы переходов в таблицу
функций возбуждения триггеров………………………………………...…13
6.10 Запись функций возбуждения и функций выходов в СДНФ…………..16
6.11 Минимизация функций возбуждения и функций выходов…………….19
6.12 Выбор типа логических элементов………………………………………27
6.13 Преобразование функций переходов и функций выходов……………..27
6.14 Построение функциональной схемы блока управления………………..29
6.15 Проверка правильности работы блока управления……...……………...30
Заключение………………………………………………………………..…….31
Литература……………………………………………………………………....32
k& k& kr& ka;
______________________________
_______ _____ _________ _________ __________
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
k& k& kr& kb& ks;
Применяя правило двойной инверсии, получим следующие выражения:
Функции возбуждения RS – триггеров:
_____________
_______ ____
_
S1= k& k;
__________
__________
_ _ _
S2= kr;
_______
_______
_ _
S3= k;
______________________________
________ ______ _________ __________
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
S4= k& k& kr& kb;
_______
_______
R1= k;
____________
____ _____
_
R2= k& k;
________________________
_____ _____ __________
R3= k& k& k r;
_______________________
______ _____ ________
_
R4= kÚ kÚ ks;
Функции выходов:
________
________
_ _ _ _ _ _
= ; ; ;
_______
_______
_ _ _
; ; ;
________
________
_ _ _
; ; ;
_______
_______
_ _
; ;
________
________
_ _ _ _
; ;
6. 14 Построение функциональной схемы блока управления
Функциональная схема блока управления приведена на рисунке А.3. Перед составлением схемы нужно определить типы и количество логических элементов, необходимых для построения схемы.
С учетом количества и вида функций возбуждения D – триггеров и функций выходов для реализации схемы блока управления потребуются элементы, количество и тип которых приведены в таблице 6.
Таблица 6
Тип элемента |
Количество входов элемента |
Количество элементов |
Общее количество входов элементов |
И – НЕ |
2 |
19 |
38 |
И – НЕ |
3 |
7 |
21 |
И – НЕ |
4 |
11 |
44 |
И - НЕ |
5 |
2 |
10 |
И – НЕ |
6 |
4 |
24 |
|
43 |
137 | |
С учетом количества и вида функций возбуждения RS – триггеров и функций выходов для реализации схемы блока управления потребуются элементы, количество и тип которых приведены в таблице 7.
Таблица 7
Тип элемента |
Количество входов элемента |
Количество элементов |
Общее количество входов элементов |
И – НЕ |
2 |
19 |
38 |
И – НЕ |
3 |
11 |
33 |
И – НЕ |
4 |
11 |
44 |
И - НЕ |
5 |
2 |
10 |
И – НЕ |
6 |
4 |
24 |
|
47 |
149 | |
Как видно из таблиц 6 и 7 меньшую сложность будет иметь схема, построенная на D – триггерах. Таким образом, для построения блока управления с использованием D – триггеров потребуется 43 логических элемента с общим количеством входов, равным 137
Функциональная схема блока управления представлена в приложении C.
6.15 Проверка правильности работы блока управления
При контроле работоспособности автомата определяется правильность смены состояний и выходных сигналов для определенной последовательности входных сигналов и исходного состояния. Пусть автомат находится в состоянии Q2, и на входы автомата поступают сигналы k = 1, r = 1, a= 0, b = 1 и s = 0. Для каждого такта известны набор входных сигналов и текущее состояние автомата, представленное в виде сигналов на выходах элементов памяти (qi). Эти сигналы подаются на входы функциональной схемы.
Далее для каждого элемента схемы определяется выходной сигнал, затем новое состояние автомата и сигналы на выходе автомата. При этом для автомата Мура сначала определяется новое состояние автомата Qt+1, а затем значение выходного сигнала при новом состоянии Qt+1. Полученные результаты сравниваются с данными таблицы переходов и выходов автомата.
Результаты контроля для некоторых комбинаций входных сигналов и состояний автомата приведены в таблице 8.
Таблица 8
Входы |
Текущее состояние |
Следующее состояние |
Выход | ||||
k |
r |
a |
b |
s |
(Qt) |
(Qt+1) |
Yi |
|
1 1 0 1 0 |
0 0 1 0 (Q2) |
0 0 1 1 (Q5) |
Y5, Y8 | ||||
|
1 0 1 1 0 |
1 0 0 0 (Q8) |
1 0 0 1 (Q9) |
Y10 | ||||
|
1 0 1 0 1 |
1 0 0 1 (Q9) |
1 0 1 0 (Q10) |
Y11 | ||||
|
1 0 1 1 1 |
1 0 1 1 (Q11) |
0 0 0 0 (Q0) |
Y0 | ||||
Из данных таблицы 8 видно, что при заданных входных сигналах и заданном текущем состоянии автомат работает в соответствии с таблицей переходов. По результатам проверки работы автомата при всех сочетаниях входных сигналов и состояний можно сделать вывод о том, что автомат синтезирован правильно.
7. Заключение
В результате выполнения задания синтезирован блок управления операцией сложения и логического сложения в АЛУ .
Блок управления построен в виде автомата Мура с использованием в качестве элементов памяти D - триггеров и логических элементов И - НЕ. Для реализации блока управления требуется четыре D - триггера и 43 логических элемента с общим количеством входов 137. Блок управления имеет минимальный аппаратурный состав и обеспечивает формирование выходных сигналов при любых сочетаниях сигналов на входах блока.
8. Литература