Синтез управляющего автомата на программируемых логических матрицах
Автомат типа Мили, языки описания. Триггеры как элементы памяти. Процесс кодирования автомата в структурном алфавите. Главные особенности канонического синтеза. Структурная таблица переходов и выходов автомата. Программируемая логическая матрица.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.01.2013 |
| Размер файла | 293,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Построение и синтез микропрограммного автомата
Автоматы - математические и структурные модели, преобразователи дискретной информации, которые изучаются в разделе теории управляющих систем, частью которой является Теория Автоматов.
Одной из задач теории автоматов является синтез автоматов. Она состоит в нахождении способов построения автомата с наперед заданным законом функционирования. Задача способов задания автоматов понимается как выбор варианта описания автомата, его функционирования или поведения. При выборе способа задания автомата необходимо иметь в виду, что процесс синтеза автомата есть, по сути, процесс последовательной смены модельных описаний еще не существующего материального объекта, путем преобразования некоторого первичного описания, оптимизации заданных характеристик проектируемого автомата или алгоритма его работы, устранением некорректности первичного описания. Все достигается описанием автомата на различных языках, которые должны быть совместимы между собой и наиболее адекватны решаемой задачи.[1]
Таким образом, для того, чтобы синтезировать автомат нужно сначала рассмотреть его принцип работы на основе его структурной модели 1 уровня. Микропрограммный автомат в этом случае рассматривается во взаимодействии с теми блоками, которыми он управляет. Данные блоки имеют название - функциональные блоки. Они (функциональные блоки) в свою очередь делятся на два типа блоков: операторные и логические функциональные блоки.
Автомат вырабатывает выходные сигналы, так называемые воздействия, которые управляют работой функциональных блоков обоих типов.[3]
Структурная модель микропрограммного автомата может быть представлена в следующем виде (Рис. 1.1.).
Рисунок 1.1 - Структурная модель микропрограммного автомата
триггер автомат кодирование синтез
На рисунке 1.1. введены следующие обозначения:
r1 - rk: входные сигналы (внешние воздействия на автомат);
p1 - pm: входные сигналы (внутренние воздействия автомата);
Za1 - Zak: выходные сигналы (внешние выходы автомата);
Zp1 - Zpm: выходные сигналы (внутренние выходы автомата).
Микропрограммный автомат в свою очередь состоит из Управляющего автомата и Операционного автомата.
Управляющий автомат воспринимает множество входных сигналов r и в соответствии со своим внутренним состоянием вырабатывает выходные сигналы, под воздействием которых операционный автомат преобразует входную информацию в выходную. На вход управляющего автомата поступает также осведомительные сигналы от операционного автомата p. Осведомительные сигналы учитываются управляющим автоматом при изменении своего внутреннего состояния и формировании выходных сигналов.
Структура представленная на рисунке 1.1 называется абстрактной структурой микропрограммного автомата.
При дальнейшем синтезе автомата выявляются законы его функционирования с его функциями переходов и выходов. Выбирается один из формальных языков описания закона функционирования автоматов.
После этого выполняется минимизация числа внутренних состояний микропрограммного автомата. Данное действие выполняется для того, чтобы уменьшить число элементов памяти автомата.
Далее выполняется кодирование, т.е. размещение внутренних состояний автомата. Кодирование - это переход от абстрактного к структурному алфавиту. После кодирования удается описать работу автомата каноническими уравнениями для дальнейшей реализации структурного синтеза.
После окончательной детализации структурной схемы Управляющего Автомата производится синтез комбинационного автомата. Для этого используется канонический метод синтеза автоматов. Суть этого метода в том, что мысленно разрываются обратные связи от выхода блока памяти к входам Комбинационного Автомата. При этом обозначения входных сигналов Комбинационного Автомата остается неизменными. Производится кодирование состояний автомата в структурном алфавите. Составляется расширенная таблица переходов и выходов.[2]
После синтеза отдельных блоков обратные связи восстанавливаются.
Далее идет физическая реализация автомата, сначала выполняется схема электрическая структурная, а затем реализация автомата на электронных элементах или модулях.
1.1 Автомат типа Мили
В структурной теории автомат представляется в виде совокупности некоторых элементарных автоматов, соединенных определенным образом.
Структурная модель 1 уровня автомата Мили с учетом его математической модели, представляется в виде совокупности Комбинационных автоматов (КА1 и КА2) и автомата с памятью (кратко - память) следующим образом.[1]
Задачей автомата с памятью является запоминание на один такт автоматного времени внутреннего состояния автомата. Память состоит в свою очередь из элементарных элементов памяти, каждый из которых может находиться не менее чем в двух различных состояниях. Физическая реализация элементов памяти может быть различной, но они должны обеспечивать запоминание (фиксацию) входного воздействия, которое определяет состояние элемента памяти в следующий момент (такт) автоматного времени.
Закон функционирования автомата типа Мили математически задается следующей системой уравнений:
, где
а(t) - внутреннее состояние автомата в момент времени t (настоящий момент времени);
z(t) - входной сигнал в момент времени t;
w(t) - выходной сигнал в момент времени t;
а(t+1) - внутреннее состояние автомата в следующий момент времени;
- функция переходов;
- функция выходов.
Первое уравнение отражает тот факт, что переход автомата в следующее состояние а(t+1) осуществляется только с приходом входного сигнала (входного символа) z(t) в момент времени t. При этом то конкретное состояние, в которое перейдет автомат в момент времени t+1, определяется парой (am, zf), т.е. состоянием автомата а(t) и входным символом z(t).
Второе уравнение отражает закономерность формирования выходного сигнала (символа) автомата типа Мили. Из уравнения видно, что выходной сигнал формируется автоматом в тот же момент времени t, в который действует входной сигнал z(t) и только до тех пор, пока автомат не перейдет в новое состояние а(t+1).
Конкретное значение выходного сигнала однозначно определяется парой (am, zf), т.е. состоянием автомата и входным символом в момент времени t.
Если автомат Мили перейдет в неиспользуемое состояние (на котором функция переходов не определена) или в устойчивое состояние (из которого не возможен выход под действием такого же входного сигнала, как и действующего в момент времени t), то с математической и технической точек зрения модель Мили корректна.
Возможна так же ситуация, при которой автомат при воздействии входного сигнала должен перейти в некоторое состояние автомата а(t+1) из которого под воздействием такого же сигнала возможен переход в другое состояние автомата. В этом случае промежуточное состояние автомата будет не устойчивым (автомат его «проскочит»), если длительность входного сигнала будет превышать время переходного процесса в автомате (т.е. время перехода автомата из одного состояния в другое). Отсюда следует, что математическая и техническая корректность модели Мили обеспечивается только в том случае, если допустить, что длительность входного сигнала столь мала, что не превосходит времени переходных процессов в автомате, поэтому и длительность выходного сигнала будет не больше длительности входного сигнала и выходной сигнал в автомате Мили будет таким же «коротким», как и входной сигнал.[3]
Характерной особенностью автомата типа Мили является так же и то, что он не помнит предшествующей последовательности своих состояний и «не знает» своих последующих действий, отдаленных более чем на 1 такт автоматного времени. Такая особенность характерна для большинства разновидностей дискретных автоматов. В том числе и для микропрограммного автомата.
1.2 Языки описания автоматов (формальные)
Определяют два класса языков: автоматные и начальные. В первых функции переходов и выходов задаются явно, т.е. по описанию на автоматном языке можно точно сказать какое состояние будет у автомата в следующий момент времени и какой сигнал будет на выходе. В начальных языках функции задаются не явно, т.е. существует схема работы автомата, но явно не указаны функции переходов и выходов.[1]
Среди автоматных языков наибольшее распространение получили таблицы, матрицы, графы переходов и выходов. Среди начальных - язык граф-схем алгоритмов (ГСА) и язык регулярных выражений алгебры событий.
Язык Граф-схем алгоритмов.
ГСА - это ориентированный, связный граф, содержащий одну начальную вершину, произвольное число операторных и условных вершин и одну конечную вершину.
Конечная, операторная и условная вершины имеют по одному входу. Начальная вершина входов не имеет. Начальная и операторная вершины имеют по одному выходу. Конечная вершина выходов не имеет. Условная вершина имеет по два выхода помеченные символами 1 и 0. Выход помеченный 1 соответствует выполнению того условия, которое записано в условной вершине.
ГСА удовлетворяет следующим условиям:
Входы и выходы вершин соединяются с помощью дуг направленных всегда от выхода по входу.
Каждый выход соединен только с одним входом.
Любой вход соединяется по крайней мере с одним выходом.
Любая вершина графа лежит по крайней мере на одном пути из начальной к конечной вершине.
В каждой условной вершине записывается один из элементов множества логических условий. Разрешается в различных условных вершинах записывать одинаковые логические условия.
В каждой операторной вершине записывается один из элементов множества операторов. Разрешается в различных операторных вершинах запись одинаковых операторов.
Таблицы переходов и выходов.
Таблицы переходов (выходов) представляют собой таблицы с двойным входом (с двумя координатами). Строки таблицы обозначены входными буквами (буквами входного алфавита), а столбцы обозначены состояниями автомата.
На пересечении строк и столбцов в таблице переходов указывается следующее состояние автомата (в момент времени t+1), а в таблице выходов - выходной сигнал, формируемый при переходе автомата в данное состояние.[2]
Иногда автомат Мили задается совмещенной таблицей переходов и выходов. В такой таблице в каждой ячейке проставляется как состояние автомата в которое он переходит, так и выходной сигнал, который формируется на данном переходе.
Таблица 1.1 - Пример совмещенной таблицы переходов (выходов) для автомата типа Мили
|
Q2 |
Q1 |
Q0 |
||
|
x2 |
Q2/y1 |
Q3/y3 |
Q2/y3 |
|
|
x1 |
Q3/y2 |
Q2/y1 |
Q1/y1 |
Для перехода от начальных языков и автоматным наиболее часто используют следующий переход. Сначала реализуют ГСА.
В данной курсовой работе был использован автомат типа Мили, поэтому рассматривается алгоритм разметки ГСА для данного типа автомата:
Символом а1 отмечается вход вершины следующей за начальной и вход конечной вершины.
Входы всех вершин следующих за операторными (кроме входа конечной вершины) отмечаются символами а2, а3, …, аm.
Если выходные вершины отмечаются, то только одним символом.
Входы различных вершин за исключением конечной отмечаются различными символами.
1.3 Элементы памяти - триггеры
В частном случае в качестве элементов памяти могут применяться элементы задержки, которые с некоторым запаздыванием формируют воздействующий на них входной сигнал. В качестве тривиального элемента задержки можно использовать проводник ограниченной длины.
Использовать элементы задержки не всегда удобно или возможно, поэтому были разработаны более сложные (по сравнению с тривиальными элементами задержки) триггеры.[1]
Триггеры - элементарные автоматы, содержащие собственно элемент памяти (фиксатор) и схему управления. Фиксатор строится на двух инверторах, связанных друг с другом «накрест», так что выход одного соединен с входом другого. Такое соединение дает цепь с двумя устойчивыми состояниями (Рис. 1.1).
Рисунок 1.2 - Схема фиксатора (RS-триггер) с входами управления на элементах ИЛИ-НЕ
Действительно, если на входе инвертора 1 имеется 0, то он обеспечивает на выходе инвертора 2 логическую единицу, благодаря которой сам и существует. То же согласование сигналов имеет место и для второго состояния, когда инвертор 1 находится в единице, а инвертор 2 - в нуле. Любое из двух состояний может существовать неограниченно долго.
В данной курсовой работе будет использован RS-триггер.
2. Синтез микропрограммного автомата
2.1 Составление и разметка ГСА
Таблица 2.1 - Таблица переходов-выходов для заданной ГСА
|
аm |
as |
x(am, as) |
Y(am, as) |
|
|
a1 |
a2 |
1 |
Y2 |
|
|
a2 |
a3 a6 a7 a9 |
152 152 15 1 |
Y3 Y6 Y4 Y5 |
|
|
a3 |
a4 a6 |
3 3 |
Y2 - |
|
|
a4 |
a1 a4 a5 |
46 46 4 |
- - - |
|
|
a5 |
a1 a8 |
5 5 |
- - |
|
|
a6 |
a5 |
1 |
Y4 |
|
|
a7 |
a8 a6 |
4 4 |
Y2 - |
|
|
a8 |
a1 |
1 |
Y3 |
|
|
a9 |
a9 a10 |
3 3 |
- Y7 |
|
|
a10 |
a4 |
1 |
Y2 |
В данной таблице аm - состояние автомата до воздействия внешнего сигнала; аs - состояние автомата после воздействия внешнего сигнала (т.е. состояние в которое переходит автомат в момент времени t+1); x(am, as) - состояние входных сигналов при которых происходит переход из состояния am в состояние as; Y - выходной сигнал, который формируется при данной комбинации внутренних состояний автомата и входных сигналах.
Из данной таблицы видно, что автомат имеет 10 внутренних состояний. По заданию необходимо закодировать все эти состояния.
2.2 Кодирование автомата в структурном алфавите
Кодирование внутренних состояний автомата позволяет прейти от абстрактного алфавита к структурному алфавиту, которым в настоящее время является двоичный алфавит.[1]
Существует несколько способов кодирования.
Тривиальное кодирование.
Должно быть известно количество внутренних состояний автомата, т.е. мощность множества внутренних состояний автомата. Тогда количество триггерных схем необходимых и достаточны для тривиального структурного кодирования абстрактных символов состояний автомата:
,
где - ближайшее целое к i не меньшее его.
В структурном алфавите кроме внутренних состояний алфавита могут кодироваться входные и выходные сигналы.
При тривиальном кодировании абстрактным символам внутренних состояний алфавита соотносят n-разрядные двоичные коды без какого-либо регламентирующего правила (т.е. случайным образом).
Эффективное кодирование.
Первый способ.
Количество элементов памяти выбирается так же, как и при тривиальном структурном кодировании. Далее по ГСА, матрицам переходов и выходов, графу автомата или расширенной таблице переходов и выходов определяется количество вхождений в каждое состояние автомата.
Состояния автомата упорядочиваются в порядке уменьшения числа вхождений в каждое из состояний. Состоянию которому соответствует максимальное число вхождений присваивается структурный код, содержащий одну единственную единицу. Следующему состоянию присваивается код так же содержащий одну единственную единицу, но отличной от первого. Аналогично кодируются последующие состояния до тех пор, пока не будут исчерпаны все структурные коды, содержащие одну единственную единицу в каком-либо из разрядов.
Последующим состояниям присваиваются структурные коды, различные между собой, но содержащие по две единицы в каких-либо разрядах структурного кода. Затем по три единицы и т.д.
Второй способ (для автомата Мура).
Для каждого состояния автомата определяется мощность сигналов микро операций, состояния упорядочиваются в порядке убывания мощностей сигналов микро операций.[3]
Первому состоянию автомата присваивается код содержащий одну единственную единицу. Последующим состояниям автомата присваиваются соседние коды и первоначальному (соседний код такой, который отличается от первоначального только в одном единственном разряде). При исчерпании соседних кодов отличающихся на единицу, используют коды отличающиеся на две единицы, затем - на три и т.д.
В задании на данную курсовую работу необходимо кодировать автомат типа Мили с помощью тривиального способа. Закодируем с его помощью данный автомат.
Для начала определим количество элементов памяти:
Следовательно понадобится 4 элемента памяти. Результаты представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Кодирование внутренних состояний тривиальным способом кодирования
|
ai |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
|
|
a1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
a3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
a5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
a6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
a7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
a8 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
a9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
a10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Нарисуем более подробную (точную) структурную схему данного автомата (рис. 2.1).
Рисунок 2.1 - Подробная структурная схема автомата
2.3 Канонический синтез автомата с памятью
Мысленно разрываются все обратные связи. При этом обозначения сигналов сохраняются.
Составляются логические уравнения для всех выходных сигналов автомата так, как будто он является комбинационным.
Мысленно восстанавливаются все ранее разорванные обратные связи.
2.3.1 Структурная таблица переходов и выходов автомата
После того, как осуществлен переход к структурному алфавиту, составляется структурная таблица переходов и выходов, которая и представлена ниже.
Таблица 2.3 - Структурная таблица переходов и выходов автомата
|
am |
K am |
as |
K as |
X(am,as) |
Y(am,as) |
F(am,as) |
|||||||||||||||||
|
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
T3 |
T2 |
T1 |
T0 |
||||||||||||
|
a1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
- |
Y2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
y1 |
y3 |
y5 |
y7 |
||||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
a3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
125 |
Y3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
y1 |
y3 |
y4 |
y6 |
y7 |
|||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
a6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
152 |
Y6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
y1 |
y2 |
y6 |
y7 |
||||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
a7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
15 |
Y4 |
1 |
1 |
0 |
0 |
y2 |
y3 |
y5 |
y6 |
||||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
a9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Y5 |
1 |
0 |
0 |
1 |
y2 |
y3 |
y5 |
y7 |
||||
|
a3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
3 |
Y2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
y1 |
y3 |
y5 |
y7 |
||||
|
a3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
a6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
3 |
- |
0 |
1 |
1 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
a1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
46 |
- |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
a5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
- |
0 |
0 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
46 |
- |
1 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
a5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
a1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
5 |
- |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||
|
a5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
a8 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
- |
0 |
1 |
0 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
a6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
a5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
- |
Y4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
y2 |
y3 |
y5 |
y6 |
||||
|
a7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
a8 |
0 |
1 |
0 |
1 |
4 |
Y2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
y1 |
y3 |
y5 |
y7 |
||||
|
a7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
a6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
4 |
- |
0 |
1 |
1 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
a8 |
0 |
1 |
0 |
1 |
a1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
Y3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
y1 |
y3 |
y4 |
y6 |
y7 |
|||
|
a9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
a9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
- |
1 |
0 |
0 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
a9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
a10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
3 |
Y7 |
1 |
0 |
1 |
0 |
y2 |
y3 |
y4 |
y6 |
||||
|
a10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
- |
Y2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
y1 |
y3 |
y5 |
y7 |
На основании этой таблицы напишем логические уравнения:
y1 = 3210 + 3210152+ 3210152 + 32103 + 32104 + 3210+ 3210
y2 = 3210152 + 321015 + 32101+ 3210 + 32103
y3 = 3210 + 3210152+321015 + 32101+32103 +3210 +32104 + 3210+ 32103 + 3210
y4 = 3210152+3210+32103
y5 = 3210 +321015 + 32101+32103 +3210 +32104 +3210
y6 = 3210152+ 3210152 +321015 +3210 +3210+32103
y7 = 3210 + 3210152+ 3210152 +32101+32103 +32104 + 3210+ 3210
T3=321015 + 32101+32103 + 32103 + 32103+3210
T2=3210152+ 3210152 +321015 +32103 +32103+ 32104 +32104
T1=3210 + 3210152 +32103 +3210 + 32104+32103
T0=32101+321046 + 32105+32103+3210 +32104 + 3210+32103
2.3.2 Программируемая логическая матрица (ПЛМ)
Программируемые логические матрицы появились в середине 70-х годов. Основой их служит последовательность программируемых матриц элементов И и ИЛИ. В структуру входят также блоки входных и выходных буферных каскадов.
В матрицах имеются системы горизонтальных и вертикальных связей, в узлах пересечения которых при программировании создаются или ликвидируются элементы связи.
Элементами связей в матрице И служат диоды, соединяющие горизонтальные и вертикальные шины. Совместно с резистором и источником питания цепи выработки термов образуют обычные диодные схемы И. До программирования все перемычки целы, и диоды связи размещены во всех узлах координатной сетки. При любой комбинации аргументов на выходе будет ноль, т.к. на вход схемы подаются одновременно прямые и инверсные значения аргументов, а =0. При программировании в схеме оставляются только необходимые элементы связи, а ненужные устраняются пережиганием перемычек.[1]
Элементами связи в матрице ИЛИ служат транзисторы, включенные по схеме эмиттерного повторителя относительно линий термов и образующие схему ИЛИ относительно выхода (горизонтальной линии). Работа схемы ИЛИ реализована в виде параллельного соединения эмиттерных повторителей.
При изображении запрограммированных матриц наличие элементов связей (целые перемычки) отмечается крестиком в соответствующем узле.
Схемы ПЛМ достаточно громоздки, и поэтому изображать их желательно с максимально возможным упрощением. Используются изображения, в которых многовходовые элементы И, ИЛИ условно заменяются одновходовыми.
Единственная линия входа таких элементов пересекается с несколькими линиями входных переменных. Если пересечение отмечено крестиком, данная переменная подается на вход изображаемого элемента, если точки нет, то переменная на элемент не подается.[2]
Для упрощения создания ПЛМ составим таблицу которая будет содержать все элементарные конъюнкции которые понадобятся для реализации ПЛМ.
Возьмем значения из Табл.2.3.
Таблица 2.4 - Элементарные конъюнкции
|
Z |
An |
Kam |
X |
||||
|
a1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
152 |
||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
152 |
||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
15 |
||
|
a2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||
|
a3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
||
|
a3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
||
|
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
46 |
||
|
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
4 |
||
|
a4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
46 |
||
|
a5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
5 |
||
|
a5 |
0 |
0 |
1 |
1 |
5 |
||
|
a6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
- |
||
|
a7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4 |
||
|
a7 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4 |
||
|
a8 |
0 |
1 |
0 |
1 |
- |
||
|
a9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
||
|
a9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
||
|
a10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
- |
Данная таблица позволяет разработать схему электрическую структурную управляющего автомата на ПЛМ, которая представлена в приложении.
y1=Z1+Z2+Z3+Z6+Z14+Z16+Z19;
y2= Z3+ Z4+ Z13+ Z18;
y3=Z1+ Z2+ Z4+ Z5+ Z6+Z13+Z14+Z16+Z18+Z19;
y4= Z2+ Z16+ Z18;
y5= Z1+ Z4+ Z5+ Z6+ Z13+ Z14+ Z19;
y6= Z2+ Z3+ Z4+ Z13+ Z16+ Z18;
y7= Z1+ Z2+ Z3+ Z5+ Z6+ Z14+ Z16+ Z19;
T3=Z4+Z5+Z6+Z10+Z17+Z18+Z19;
T2=Z2+Z3+Z4+Z7+Z12+Z14+Z15;
T1=Z1+Z3+Z7+Z9+Z13+Z15+Z18;
T0=Z5+Z8+Z9+Z11+Z12+Z13+Z14+Z16+Z17.
Заключение
В результате работы над данным курсовым проектом был синтезирован микропрограммный автомат типа Мили. В этом автомате использовались RS-триггеры. Автомат был реализован на программируемых логических матрицах «И», «ИЛИ». Данный микропрограммный автомат реализует некоторую логическую функцию и осуществляет управление некоторым объектом.
Литература
1. Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств: Учебное пособие. - М.: Высш. шк., 1989. - 223 с.
2. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник / С.Т. Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 316 с.
3. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. - М.: Физматгиз, 1962. - 467с.
4. Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов (граф-схемы и автоматы). - Л.: Энергия, 1979. - 232 с.
5. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов. - М.: Высш. шк., 1987. - 272с.
6. Скляров В.А. Синтез автоматов на матричных БИС / Под ред. С.И. Баранова. - Мн.: Наука и техника, 1984. - 287 с.
7. Баранов С.И., Скляров В.А. Цифровые устройства на программируемых БИС с матричной структурой.- М.: Радио и связь, 1986. -272 с.
8. Лазарев В.Г., Пийль Е.И. Синтез управляющих автоматов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 328 с.
9. Карпов Ю.Г. Теория автоматов. - СПб.: Питер, 2002. - 224 с.
10. Цифровая и вычислительная техника: Учебник для вузов / Э.В. Евреинов, Ю.Т. Бутыльский, И.А. Мамзелев и др.; Под ред. Э.В. Евреинова.- М.: Радио и связь, 1991. - 464 с.
11. Миловзоров В.П. Элементы информационных систем. - М.: Высш. шк., 1989. - 440 с.
12. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. - М.: Радио и связь, 1990. - 304 с.
13. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотнхника. - СПб.: БХВ - Петербург, 2001. - 528 с.
Приложение
Схема электрическая структурная микропрограммного автомата
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая схема D-триггера и цифрового автомата Мили. Построение входных и выходных преобразователей в соответствии с таблицами кодирования входных и выходных сигналов. Составление таблиц переходов и выхода состояния автомата Мили. Выбор серии микросхем.
курсовая работа [525,4 K], добавлен 04.11.2012Разработка управляющего автомата, ориентированного на выполнение заданной микрооперации. Разработка алгоритма работы управляющего автомата. Листинг программы. Выбор оптимального варианта кодирования состояний автомата. Синтез функции возбуждения.
курсовая работа [506,9 K], добавлен 26.12.2012Содержание и особенности этапов синтеза дискретного автомата. Граф переходов-выходов автомата Мура, кодирование входных и выходных сигналов. Построение функциональной схемы автомата Мура на RS–триггерах и элементах И-НЕ в программе Electronic WorkBench.
курсовая работа [964,2 K], добавлен 20.07.2015Синтез автомата для преобразования двоично-десятичного кода. Кодировка алфавитов и состояний. Построение булевых функций, минимизация. Разметка вход-выходных слов для автомата Мили и автомата Мура. Реализация на элементах малой степени интеграции.
контрольная работа [141,5 K], добавлен 14.10.2012Методика минимизации абстрактного автомата. Порядок построения графа полученного минимизированного автомата. Синтез на элементах ИЛИ-НЕ и Т-тригерах. Составление таблицы переходов. Разработка микропрограммного автомата, реализующего микропрограмму.
курсовая работа [997,7 K], добавлен 28.03.2011Общая структура и принцип функционирования синхронного управляющего автомата. Анализ граф схемы алгоритма управляющего автомата и детализация блока памяти. Структурный синтез логического преобразователя и разработка электрической функциональной схемы.
курсовая работа [222,6 K], добавлен 19.02.2013Разработка управляющего автомата процессора с жесткой логикой в САПР Quartus II. Построение схемы функциональной микропрограммы команды "Исключающее ИЛИ" в размеченном виде. Унитарное кодирование состояний автомата. Запись функций переходов и выходов.
курсовая работа [671,3 K], добавлен 04.11.2014Минимизация абстрактного автомата Мили, моделирование его работы. Синтез схемы конечного автомата, микропрограммного автомата и счетчика числа микрокоманд. Разработка цифровой линии задержки. Построение граф-схем исходного и оптимизированного автоматов.
курсовая работа [823,8 K], добавлен 19.07.2012Разработка функциональной схемы управляющего микропрограммного автомата. Построение графов автомата для модели Мили и Мура. Кодирование состояний для модели Мура на D-триггерах. Алгоритм умножения чисел в дополнительном коде с простой коррекцией.
курсовая работа [764,0 K], добавлен 27.08.2012Понятие и назначение дискретного (цифрового) автомата, сферы и правила его использования. Граф-дерево автомата Мура и мили, их отличительные черты. Таблица переходов с распределением неопределённостей. Представление функции возбуждения и ее минимизация.
курсовая работа [423,7 K], добавлен 11.10.2008Построим содержательные графы выполнения трёх команд языка Ассемблера. Команда умножения двоичных чисел без знака mul. Команда преобразования типов cwde. Логическая команда xor. Синтез канонического автомата. Синтез М-автомата. Управляющие сигналы.
реферат [35,7 K], добавлен 18.11.2004Составление треугольной таблицы. Нахождение списка максимальных классов совместимости, минимального замкнутого покрытия. Получение логических функций выходов автомата. Синтез конечного автомата и функциональной схемы. Принципиальная электрическая схема.
контрольная работа [215,8 K], добавлен 22.06.2012Основные понятия структурных автоматов. Этапы канонического метода синтеза. Кодирование алфавитов автомата и выбор элементов его памяти. Построение уравнений булевых функций возбуждения и выходов. Методы устранения гонок в структурных автоматах.
курсовая работа [496,3 K], добавлен 27.01.2011Синтез цифрового автомата с комбинационной частью на логических элементах. Реализация спроектированного автомата в виде иерархического блока со схемой замещения на библиотечных компонентах в режиме SPICE–проектов. Разработка абстрактных символов.
курсовая работа [831,2 K], добавлен 23.09.2013Определение функций выходных сигналов и сигналов возбуждения. Построение функциональной схемы управляющего автомата. Способы выполнения операции умножения с фиксированной и с плавающей запятой. Получение функциональной ГСА. Кодирование состояния автомата.
курсовая работа [60,9 K], добавлен 15.02.2011Устройство управления и синхронизации в структуре микропроцессора. Порядок синтеза конечного автомата (КА) для устройства управления ЭВМ. Алгоритм функционирования КА, заданный с помощью графа, функции переходов. Состояние триггеров в микросхеме.
методичка [1019,0 K], добавлен 28.04.2009Сведение недетерминированного конечного автомата к детерминированному. Построение минимального детерминированного автомата из праволинейной грамматики двумя различными способами: с помощью сетей Петри и с помощью таблиц. Описание контрольного примера.
курсовая работа [903,9 K], добавлен 14.07.2012Принцип микропрограммного управления. Управляющие автоматы с жесткой и программируемой логикой. Граф-схемы алгоритмов. Синтез управляющего автомата по граф-схеме алгоритма. Построение управляющего автомата с программируемой логикой на основе ПЗУ.
курсовая работа [263,8 K], добавлен 25.01.2011Специфика построения и минимизации детерминированного автомата методом разбиения. Построение детерминированной сети Петри, моделирующей работу распознающего автомата. Особенности программной реализации праволинейной грамматики, построение ее графа.
курсовая работа [615,1 K], добавлен 19.06.2012Понятие, последовательность построения и схемная реализация цифрового автомата. Описание форм представления функций алгебры логики. Принципы минимизации функций выходов и переходов автомата, их перевода в базис. Сведенья о программе Electronics Workbench.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.10.2010
