Информатика и выч. техника \ Моделирование вычислительных систем

Проектирование вычислительного устройства, реализующего операцию умножения. Разработка структурной схемы операционного устройства, страница 3

Синтез I-автомата

1) По таблице микроопераций (м/о) выделяем множества внутренних слов, которым соответствуют м/о:

 


PA: y3, y7                                             YA

PB:  y8                                                 YB

PC: y1, y4, y5, y6, y10, y11, y12, y13        YC

Сч: y2, y9                                            YСч

ТП: y14                                                YТП

2) На подмножестве Yi выделяем классы эквивалентных м/о kij:

kA1 =   сложение

kA2 =   сдвиг влево

kВ1 =   сдвиг вправо

kC1 =   присвоение 0

kC2 =    сложение   

kC3 =   сложение по модулю 2

kC4 =   сдвиг влево

kCч1 =   присвоение 10101

kCч2 =   вычитание

kТП1 =   присвоение 1

3) Для kij, содержащего не менее двух эквивалентных м/о, строится обобщённый оператор.

4) На основе содержательной ГСА с использованием обобщённых операторов строится структура I-автомата.

Зная классы эквивалентных микроопераций, можно построить для каждого класса обобщенный оператор, а затем легко синтезировать схему.

В схеме мы будем использовать следующие структурные элементы:

1)  Шина

Шина это совокупность цепей для передачи информации.

Различают информационную шину и управляющую шину.

Информационная шина:

 


Управляющая шина:

В управляющей шине сигнал Sa не пройдет, если yi.

2)  Регистр

Регистр – совокупность триггеров.

Обозначается:

Значения можно присваивать, как отдельным группам разрядов, так и всему регистру в целом. Считывать можно и из всего регистра сразу, и из отдельных его разрядов.

Обозначается:

Регистр S, с n+1 разрядами.

3)  Счетчик

Совокупность триггеров. Реализует счет.

Обозначается:

 


4)  Преобразователь

Функция-преобразователь, это функция определяемая разработчиком. Обозначается:

 


Примером может служить преобразователь числа в дополнительный код:

 


5)  Сумматор

Служит для выполнения операции сложения двух чисел в двоичном коде.

Обозначается:

Двухвходовой сумматор                                      Трехвходовой сумматор

 


Отдельный вид сумматора – «сумматор по модулю два». Он реализует операцию сложения «по модулю два». Обозначается:

 


6)  Сдвигатель

Реализует операцию сдвига влево или вправо. Обозначается: R1 – сдвигает в право на 1 бит, L1 – влево на один бит.

 


Комбинационная схема сдвигателя выглядит следующим образом:

 


7)  Шифратор

Преобразует унитарный код в n-разрядный двоичный код.

Обозначение и схема дешифратора:

 


N = 2n – 1

8)  Дешифратор

Преобразует n-разрядный двоичный код в унитарный код.

 


9)  Компаратор

Эта схема производит сравнение. Обозначается:

 


Например, проверка счетчика на равенство нулю:

 


10)  Мультиплексор

Мультиплексор – это схема обеспечивающая подключение 1-ой из входных шин на выход:

 



5. Разработка устройства управления выполнением операции (управляющего автомата) с жесткой логикой

Управляющий автомат с жесткой логикой может быть построен на основе автоматов Мили или Мура.

Проведём анализ содержательной ГСА на предмет совместимости м/о, следующих друг за другом. Так как мы использовали I-автомат, то у нас нет ограничений на количество м/о в одной м/к. Таким образом совместим по группам следующие м/о:

y1, y2

y7, y8, y9

y11, y12

После группировки м/о необходимо произвести отметку закодированной ГСА. Для автомата Мили отметка производиться следующим образом:

·  Символом а1 отмечаются вход вершины следующий за начальной и вход конечной вершины;

Скачать файл