Логический синтез автомата управления АЛУ

Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Марта 2013 в 18:53, курсовая работа

Краткое описание

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Углубление и закрепление знаний по теории цифровых автоматов. Освоение методов абстрактного и структурного синтеза конечных автоматов и комбинационных логических схем.
Цифровые электронные вычислительные машины предназначены для обработки цифровой информации и являются частным, но наиболее распространенным видом цифровых автоматов. Для успешного изучения общих принципов обработки цифровой информации рационально, по возможности максимально, отвлечься от реального аппаратного обеспечения компьютера и рассматривать компьютер как абстрактный цифровой автомат, предназначенный для обработки информации, представленной в цифровой форме.

Оглавление

1. Задание.
2. Введение.
3. Алгоритм работы устройства управления.
3.1. Числовые примеры со всеми возможными вариантами.
3.2. Блок-схема алгоритма.
3.3.Автомат Мили.
4. Арифметико-логическое устройство (АЛУ).
5. Составление и минимизация логических выражений для выходов автомата Мили 6. Кодирование внутренних состояний автомата
6.1.Логический синтез
7. Заключение

Файлы: 1 файл

Курсовая ТА.doc

— 160.50 Кб (Скачать)

СОДЕРЖАНИЕ:

 

1. Задание.

2. Введение.

3. Алгоритм работы  устройства управления.

3.1. Числовые  примеры со всеми возможными  вариантами.

3.2. Блок-схема алгоритма.

3.3.Автомат Мили.

4. Арифметико-логическое  устройство (АЛУ).

5. Составление и минимизация  логических выражений для выходов автомата Мили                                                                                                   6. Кодирование внутренних состояний автомата

6.1.Логический  синтез

7. Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Задание

Вариант

Операция

Код

Тип ЭКА

Тип автомата

10

Суммирование с плавающей точкой

Обратный

RS-триггер

Мили


 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Углубление и закрепление знаний по теории цифровых автоматов. Освоение методов абстрактного и структурного синтеза конечных автоматов и комбинационных логических схем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Введение

 

Цифровые электронные вычислительные машины предназначены для обработки цифровой информации и являются частным, но наиболее распространенным видом цифровых автоматов. Для успешного изучения общих принципов обработки цифровой информации рационально, по возможности максимально, отвлечься от реального аппаратного обеспечения компьютера и рассматривать компьютер как абстрактный цифровой автомат, предназначенный для обработки информации, представленной в цифровой форме. Знания по прикладной теории таких автоматов необходимы для успешного поиска новых принципов построения компьютеров, совершенствования уже известных алгоритмов обработки цифровой информации, грамотной эксплуатации вычислительной техники и разработки различного программного обеспечения.

Для всего этого  необходимы четкие знания арифметических и логических основ цифровых автоматов, принципов анализа и синтеза  этих автоматов. Все это является теоретической основой специальных инженерных дисциплин по вычислительной технике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Алгоритм работы устройства     управления

3.1. Числовые примеры со всеми возможными вариантами

 

A =  mq p ,

 

где m - мантисса числа, q - основание системы счисления, q p - порядок числа, который для упрощения в примерах будем иногда изображать как P. Тогда очевидно, что p - это показатель степени порядка, который обычно называют просто порядком числа, т.к. в основном всегда q = 2. Предыдущее выражение можно записать в следующем виде:

 

A =  mAPA,

 

имея в виду, что в компьютерах обычно q = 2.

Так, например, число 1984 в форме с плавающей запятой  в десятичной системе счисления  можно записать следующим образом:

 

0

 

1984.010

0.1984104

19.84102

19840010-2


и т.д.

 

Число с плавающей  запятой принято представлять в  так называемом нормализованном виде для максимально точного представления числа. Если выполняется неравенство

 

q-1 |m| <1,

 

а в случае двоичной системы счисления:

 

0.5 |m| <1,

 

то считается, что число представлено в нормализованном виде. Например, 0,1984104 является нормализованным видом числа 1984 в форме с плавающей запятой в десятичной системе счисления.

Таким образом, у двоичного нормализованного числа в форме с плавающей запятой мантисса - правильная дробь и в старшем разряде мантиссы всегда стоит 1. Операция приведения числа к нормализованному виду называется нормализацией. Нормализация чисел в компьютере выполняется или автоматически или же по специальной программе.

Система счисления для заданного цифрового автомата остается постоянной, при представлении числа в формате с плавающей запятой нет необходимости указывать ее основание, достаточно лишь представить показатель степени порядка числа.

Для представления  двоичного числа в форме с  плавающей запятой в разрядной сетке, выделенной для этой цели, отводится по одному разряду для представления знака числа Sm и знака показателя степени порядка SP; определенное число разрядов для представления значения самого показателя p, а также разряды для размещения значения модуля мантиссы m. Например, возможен следующий вариант:

 

Sp p Sm m 

 

т.е.

[A] = Sp pASmmA

 

Обычно в формате  с плавающей запятой вместо показателя p используют так называемый "смещенный порядок":

 

r =  p + l,

 

где l - избыток (смещение), значение которого подбирается таким образом, чтобы при изменении значения показателя от некоторого минимального значения -|pmax| до максимального +|pmax|, характеристика r менялась от 0 до rmax. Характеристика не меняет своего знака. В этом случае отпадает необходимость в отображении знака порядка Sp. Для этого принимается, что

 

l = 2k-1,

 

где k - число разрядов, выделенных для представления порядка числа в формате с плавающей запятой.

Тогда формат числа  с плавающей запятой можно  представить, в частности, следующим образом:

 

Sm r m 

 

т.е.

[A] = Sm r mA

 

Такой формат и  используется, в основном, в настоящее  время.

Рассмотрим несколько  примеров представления чисел в  форме с плавающей запятой. Предварительно напомним, что показатель степени  двойки в разрядах разрядной сетки длиной n, отведенной для представления целых чисел, изменяется от 0 до n-1, а в случае правильных дробных чисел - от -1 до -n.

Если для представления  показателя порядка выделены 4 разряда, то

l = 23 = 810 = 10002. Для этого случая в таблице приведены значения показателя порядка, характеристики и мантиссы для некоторых чисел, представленных в форме с плавающей запятой.

Т а б л  и ц а 

A10

p10

r10

m2

0

0

8

0.0

1

1

9

0.1

2

2

10

0.1

3

2

10

0.11

0.5

0

8

0.1

0.25

-1

7

0.1

0.75

0

8

0.11

0.375

-1

7

0.11


 

Например, в 16-ти разрядных компьютерах для представления  двоичного числа в форме с  плавающей запятой с обычной  точностью отводится 4 байта, т.е. 2 16-разрядных слова.

Разряды 147 старшего слова числа используются для  представления характеристики числа. В остальных разрядах старшего слова и во всем младшем слове размещается модуль мантиссы числа. 15-й разряд старшего слова используется под знак числа.

Единица самого старшего разряда нормализованной  мантиссы обычно является "скрытой", т.е подразумевается и не отражается в формате числа.

7-ой разряд  старшего слова, в котором должна  была быть отражена эта единица,  используется в качестве младшего  разряда характеристики, что позволяет  увеличить диапазон представления  чисел в формате с плавающей  запятой.

Таким образом, мантисса в таком варианте отображается, начиная с разряда, следующего после  самого старшего. При всех операциях  с мантиссой числа это обстоятельство надо учитывать и перед началом  этих операций восстанавливать старший  разряд мантиссы в тех регистрах, куда загружается мантисса числа для выполнения над ней каких-то процедур.

После завершения этих процедур во время формирования отображения нормализованного числа  в отведенной для него разрядной  сетке машинных слов, старшая единица  мантиссы опять отбрасывается.

8-разрядное поле  порядка позволяет изменять показатель  порядка в пределах от -12810 до +12710, причем показатель порядка записывается с избытком l = 2008 или 12810.

В отличие от показателя порядка, как уже отмечалось, характеристика не меняет своего знака и в данном случае изменяется от 0 (при p = -12810) до 3778 (при p = +12710), причем r = 2008 при p = 0. Исключение составляет число 0: ноль с обычной и двойной точностью выражается нулевой характеристикой и нулевой мантиссой.

Примеры представления чисел в форме с плавающей запятой в

16-разрядных  компьютерах приведены в таблице:

Т а б л  и ц а

A10

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

A8

1

 

1

           

1

             

040200

2

 

1

         

1

               

040400

7

 

1

         

1

1

1

1

         

040740

10

 

1

       

1

     

1

         

041040

0.5

 

1

                           

040000

0.25

   

1

1

1

1

1

1

1

             

037600

-2

1

1

         

1

               

140400

-7

1

1

         

1

1

1

1

         

140740

0

                               

000000


 

А8 - представление  старшего слова числа в форме  с плавающей запятой в восьмеричном коде.

Во всех приведенных примерах содержимое младшего слова числа равно нулю. В случае представления числа с плавающей запятой с двойной точностью, под мантиссу отводится еще два 16-ти разрядных слова, т.е. для представления числа в такой форме отводится 4 16-ти разрядных слова.

Например, в микропроцессоре 80386 предусмотрено три варианта представления числа в форме с плавающей запятой: с разрядностью 32, 64 и 80 бит. В первом случае под характеристику выделяется 7 разрядов, а в остальных - по 8.

Длина разрядной  сетки, выделенной под характеристику, определяет диапазон представления чисел в формате с плавающей запятой.

Как уже отмечалось, модуль мантиссы нормализованного числа - mА, представленного в формате с плавающей запятой лежит в пределах:

 

2-1  mА  (1 - 2-n)

 

где n - число разрядов, выделенных для представления мантиссы числа А. Если для представления порядка (p) выделено k разрядов, то

 

pmin = -2k   b   pmax = (2k -1)

 

Тогда диапазон, в котором  может быть представлено число в  формате с плавающей запятой, будет равен:

 

2Pmin2-1  A  (1 - 2-n)2Pmax

 

или

.

 

Основным преимуществом  представления чисел в форме  с плавающей запятой является большой диапазон машинных чисел  и высокая точность их представления. Диапазон определяется длиной разрядной сетки, выделенной под характеристику, а точность - определяется длиной разрядной сетки, выделенной под мантиссу.

Структурные схемы двоичных сумматоров, предназначенных для  выполнения алгераического сложения чисел  представленных в обратном и дополнительном кодах приведены на рисунке в) и б) соответственно, а на рисунке а) - для арифметического сложения чисел, представленных в прямом коде. На этих рисунках символами Sg обозначаются значения знаковых битов операндов и результата.

а)

a1

SM

c1

a2

SM

c2

an

SM

cn

Sga

SM

B1

   

b2

   

Bn

       

P0

 

P1

   

P2

Pn-1

       
 

4

   

5

   

n

     

Информация о работе Логический синтез автомата управления АЛУ