Проектирование вычислительного устройства, реализующего операцию умножения. Разработка структурной схемы операционного устройства, страница 4

·  Входы всех вершин, следующих за операторными, кроме уже отмеченных а₁, отмечаются как а₂…а_m, но не более чем одним символом.

Входы различных вершин, за исключением конечной, должны быть отмечены разными символами.

Для автомата Мура отметка производиться следующим образом:

·  Символом а₁ отмечаются начальная и конечная вершины;

·  Все остальные операторные вершины, кроме уже отмеченных а₁, отмечаются как а₂…а_m, но не более чем одним символом.

После тестирования обнаружили, что для автомата Мили требуется 8 состояний (что соответствует 3 триггерам); для автомата Мура требуется 12 состояний (что соответствует 4 триггерам).

Вывод: выбираем первый вариант, из-за меньшего количества используемых элементов 2-ИЛИ-НЕ è большего быстродействия.

В качестве метода борьбы с гонками выберем в нашем автомате в качестве элементов памяти синхронные D-триггеры, из-за указанного в техническом задании критерия.

Тогда структурная схема нашего автомата будет следующей:

 

В комбинационной схеме (КС) будут формироваться управляющие сигналы y₁…у_N b и функции возбуждения элементов памяти j₁…j_k  под действием сигналов x₁…x_L и состояний элементов памяти T₁…T_n.

Синхросигнал выглядит следующим образом:

 

T – период синхронизации.

t_с – длительность синхронизации.

Синхронизация элементов памяти позволяет жестко регламентировать моменты фиксации вновь сформированных кодов состояний. При этом длительность синхросигнала t_с выбирается таким образом, чтобы t_с было меньше времени формирования самой короткой функции, но t_с должно хватить для опрокидывания элемента памяти в другое состояние.

Период синхронизации T должен быть больше формирования самой длинной функции возбуждения

Недостатком такого подхода является жесткие требования к параметрам синхронизации. Достоинством является использование одноступенчатых триггеров.

Самое длительное формирование сигнала состоит из задержки на 5 элементах. Самая короткая функция формируется с задержкой на 3 элементах. Учитывая, что задержка на одном элементе 10 нс, имеем:

T_max=5*10=50 нс.

T_min=3*10=30 нс.

Учитывая что задержка на D-триггере равна 20 нс, получим:

30 нс < t_с < 50 нс, 20 нс < t_с, значит:

30 нс < t_с < 50 нс

T >50 нс

Примем для нашего УА: Т = 55 нс, t_с = 40 нс.

Построим закодированную отмеченную ГСА. См. лист 1 чертежа.

Построим по отмеченному графу структурную таблицу автомата:

am	K(am)	as	K(as)	X(am, as)	y(am,as)	F(am,as)
a1	000	a2	101	1	Y1, Y2	D1 D3
a2	101	a3	010	X1	Y3	D2
		a3	010	_ X1	-	D2
a3	010	a4	100	X2	Y5	D1
		a4	100	_ X2	Y4	D1
a4	100	a5	001	_  . X3X4	Y6	D3
		a1	000	X3	Y1	-
		a6	110	1	Y7, y8, y9	D1D2
A5	001	a5	001	_  . X5X4	Y6	D3
a6	110	a5	001	_ _ . X5X4	-	D3
		a7	111	X5	Y10	D1D2D3
		a8	011	X6	-	D2D3
a7	111	a8	011	_ X6	Y11, y12	D2D3
		a1	000	X7	Y13	-
a8	011	a1	000	_  . X7X8	Y14	-
		a1	000	_ _. X7X8	-	-