Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Марта 2012 в 16:12, лабораторная работа
Освоение основных этапов синтеза комбинационных схем типовых узлов вычислительной техники с использованием механизма имитационного моделирования программы.
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра вычислительной техники
Лабораторная работа № 1 по дисциплине «Теория автоматов»
Анализ и синтез комбинационных схем
| |
Факультет: Вариант: Группа: Студенты:
Преподаватель: | АВТ 1 АМ-210 Баркалов Д. С. Казанцев А. А. Афанасьев В. А. |
Новосибирск 2004
| |
1. Цель работы
Освоение основных этапов синтеза комбинационных схем типовых узлов вычислительной техники с использованием механизма имитационного моделирования программы.
2. Индивидуальное задание (вариант 1)
Пятиразрядный преобразователь прямого кода в дополнительный и обратно (один разряд знаковый, четыре — цифровых).
3. Формирование логических условий работы схемы
Для отрицательных чисел («–») дополнительный код отличается от прямого кода инверсными значениями старших цифровых разрядов после первого справа разряда, содержащего «1». Младший цифровой и знаковый разряд всегда остаётся равными для обоих кодов. Данное правило для n-разрядного кода можно записать в следующем виде (ai — разряд числа на входе преобразователя, bi — на выходе, (n-1)-й — знаковый разряд):
bi = ai (ai–1 ... a0), i = n–2, n–3,…,1 и bi = ai , для i = 0; n–1. | (3.1) |
Для положительных чисел («+»):
bi = ai, i = n–1,…,0. | (3.2) |
Ясно, что схема должна быть единой и выполнять предписанные ей функции независимо от того, какие числа подаются на её вход — положительные или отрицательные.
Формулы (3.1) и (3.2) уже имеют общую часть (младший цифровой и знаковый разряд всегда остаётся равными), и их можно записать в виде:
«–»: bi = ai (ai–1 ... a0), «+»: bi = ai, «+» и «–»: bi = ai, | i = n–2, n–3,…,1 i = n–2, n–3,…,1 i = 0; n–1. | (3.3) |
Запишем единое правило (для «+» и «–»), используя знаковый разряд преобразуемого кода как управляющий сигнал:
bi = ai [aупр (ai–1 ... a0)], i = n–2, n–3,…,1 и bi = ai , для i = 0; n–1. | (3.4) |
Для «–» чисел aупр = an–1 = 1: первая часть формулы (3.4) переходит в формулу (3.3). Для «+» чисел aупр = an–1 = 0: первая часть формулы (3.4) имеет вид:
bi = ai [0 (ai–1 ... a0)] = ai 0 = ai для i = n–2, n–3,…,1 |
т. е. она также переходит в формулу (3.3).
Так как логический базис не задан, то при построении комбинационной схемы по формуле (3.4) используем все три типа элементов, реализующих операции: , , .
4. Моделирование комбинационной схемы в Electronics Workbench
Ниже приведены чертежи, которые демонстрируют комбинационную схему на двух различных уровнях представления.
5. Выводы
1. Проверка схемы на различных числах (задаваемых при помощи генератора слов) показала, что схема функционирует верно, преобразуя прямой код в дополнительный и обратно.
Прямой код | Дополнительный код |
1 0000 1 0001 1 0010 1 0011 1 0100 1 0101 1 0110 1 0111
1 1000 1 1001 1 1010 1 1011 1 1100 1 1101 1 1110 1 1111 | 1 0000 1 1111 1 1110 1 1101 1 1100 1 1011 1 1010 1 1001
1 1000 1 0111 1 0110 1 0101 1 0100 1 0011 1 0010 1 0001 |
2. Для схемы выполнимо условие наращиваемости разрядности.
3. Принципиальная схема в совокупности с продуманным графическим интерфейсом пакета дает очень наглядную картину.
4