Синтез управляющего устройства процессора в форме "Автомата Мили"

РОССИЯ Федеральное агентство связи Бурятский филиал ГОУ ВПО СибГУТИ КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: «Вычислительная техника» на тему: Синтез управляющего устройства процессора в форме «Автомата Мили» ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Руководитель работы: Выполнил студент: группы: 3М-07(2) Улан-Удэ2008 г. Содержание Введение 1. Постановка задач 2 . Основная часть 2 .1 Теоретические основы процессоров 2.1.1. Построение процессоров 2.1.2. Общая структура процессоров 2.1.3. Цифровые автоматы 2. 2. Практическая часть 2. 2. 1 . Определение состояний ЦА 2.2.2. Расчёт количества триггеров и кодирование состояний ЦА 2.2.3. Структурная схема управляющего устройства 2.2.4. Построение графа функцио нирования устройства 2.2.5. Заполнение таблицы функци онирования устройства 2.2.6. Запись логических выражений в заданном базисе 2. 2.7. Выбор микросхем 2.2.8. Описание работы 3. Заключение 4. Список используемо й литературы Задание Постановка задачи: По заданному алгоритму функционирование управляющего устройства процессора с жесткой логикой синтезировать принципиальную электрическую схему на заданной серии интегральных микросхем и типы триггеров. Начальное состояние цифрового автомата для всех вариантов взять а 0 . Исходные данные: № варианта № алгоритма Серия ИМС Тип триггера 3 3 КР1533 ТМ8 Введение В наступившем двадцать первом веке человечество не мыслит себя без цифровых технологий. Цифровое телевидение, цифровая фото и видео съёмка, цифровая сотовая и стационарная связь и т. д.; человек пользуется этими благами цивилизации, не задумываясь о том, как и что там работает. А ведь там происходят очень сложные действия над информацией, представленной в двоичной системе счисления. Устройства, которые обеспечивают цифровую обработку информации, называются цифровыми. Эти устройства выполнены на цифровых интегральных микросхемах, что позволяет значительно уменьшить габариты устройств, массу, потребляемую мощность, стоимость и намного улучшить надёжность. Применение технологий больших и сверхбольших интегральных микросхем позволило перенести компьютеры из лабораторий и специальных учреждений в каждый дом. Помимо улучшения качества и надёжности аппаратуры интегральные микросхемы также влияют на производительность и качество труда человека, посредством того, что работа становится автоматизированной и, следовательно, увеличивается в разы вычислительная способность и уменьшается риск ошибки. С появлением цифровых устройств в технике связи стало возможным предоставление огромного числа услуг, улучшилось качество связи и увеличился объём передаваемой информации. Вершиной цифровой техники является микропроцессор. Мало кто знает, что в современных японских автомобилях автоматической подкачкой колёс управляет микропроцессор. Микропроцессорные устройства широко используются в аппаратуре, которая обеспечивает обмен, обработку, распределение информации. Поэтому нам, связистам необходимы знания в области вычислительной техники. Углубить полученные в курсе лекций знания нам поможет данная курсовая работа. Мы будем синтезировать управляющее устройство процессора и ознакомимся с принципом его работы. 2. Основная часть 2. 1 Теоретическая часть 2. 1 .1 Построение процессоров Существует два подхода к проектированию микропрограммного автомата: использование принципа схемной (жёсткой) логики или принципа программируемой логики. При использовании процессора со схемной логикой при проектировании выбирается набор микросхем и выбирается та схема, которая обеспечивает требуемое функционирование. Устройства, построенные по такому принципу, способны обеспечить наивысшее быстродействие. Недостаток: трудность использования интегральных микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции. Это связано с тем, что для разных процессоров потребуются различные БИС. Число БИС окажется большим, а потребность в каждом типе БИС окажется низкой. Принцип программируемой логики предполагает использование одной или нескольких БИС некоторого универсального устройства, функционирование которого обеспечивается заключением в память устройства определённой программы. В зависимости от программы такое устройство может выполнить самые разнообразные функции. Число БИС окажется небольшим, а потребность БИС каждого типа высокой. 2.1. 2 Общая структура процессоров Процессор осуществляет непосредственно обработку данных и программное управление процессом обработки данных. Он синтезируется в виде соединения двух устройств: операционного и управляющего (рис. 1 ) Вход данных U 1 U 2.. Un Y 1 Х 1 Y 2 x s +1 Y n X S X L Z 1 Z 2 .. Z n Выход данных Операционное устройство (ОУ) – устройство, в котором выполняются операции. Оно включает в качестве узлов регистры, сумматоры, каналы передачи информации, мультиплексоры для коммутации каналов, шифраторы, дешифраторы и т. д. Управляющее устройство (УУ) координирует действия узлов операционного устройства; оно вырабатывает в некотором временной последовательности управляющие сигналы, под действием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемые действия. Процесс функционирования операционного устройства распадается на последовательность элементарных действий в его узлах: 1) установка регистра в некоторое состояние (например, запись в регистр R 1 числа 0, обозначаемая R 1