Создание (синтез) УУ — устройства, выполняющего команды

Управляющее устройство содержит комбинационные устройства КУ1 и КУ2, память и схему запуска.

Комбинационное устройство КУ1 формирует сигналы q1, q2, q3 управляющие триггерами T1, T2, T3 памяти УУ, что обеспечивает переход УУ из состояния a0 в состояние a1, из a1 в a2 и т. д.

Рис. 2 — структурная схема УУ.

Считаем, что переключающее устройство строится на триггерах с выходами Q. Определю необходимое количество триггеров для выполнения всех команд: ,.

где М — количество рабочих состояний (тактов). Также учитывается 1 состояние покоя. ячейка алгоритм устройство команда.

т. е. .

После подачи импульса запуска КА должен отработать полный рабочий цикл, выдавая на каждом из тактов требуемые уровни выходных сигналов V1 — V7. В конце 7 такта КА должен сформировать сигнал W=1 сброса, которым он будет переведен в состояние покоя.

Составляю таблицу функционирования УУ.

Таб. 3 — таблица функционирования УУ.

Такт. (состояние).	Текущее состояние КА.	Выходные сигналы.
				X.	X.	X.	X.	X.	X.	X.	Х.

Алгоритм работы КА можно представить и в виде графа, изображенного на Рис.3:

Рис. 3 — алгоритм работы КА.

На Рис. 3 — рабочие состояния КА, — состояние покоя.

Построю комбинационное устройство КУ, которое вырабатывает сигналы V1-V7 и W, имея на входах сигналы. Т. е. синтезирую счетчик на основе JK-триггеров.

Таб.4.

По Таб. 4 составляю комбинационную схему в СДНФ. Видно, что q1=1. Выпишу СДНФ для q2, q3 и минимизирую их с помощью карт Карно-Вейча.

, (1).

, (2).

Для минимизации выражений также использую безразличные состояния Х.

, (3).

(4).

Для формирования сигналов q1, q2, q3 использую встроенную логику ЗИ JKтриггеров. В результате память КА, вместе с КУ1 превратится в счетчик с параллельным переносом. Комбинационное устройство КУ2, имея на своих входах сигналы Q1, Q2, Q3 должно формировать выходные сигналы V1, V2,…V7, W согласно таблице 3. Формулы для МДНФ выходных переменных V1, V2,…V7, W позволяют построить принципиальную схему КУ2, чем и завершается синтез УУ.

Рис. 4 — схема синтезированного устройства КУ1 — счетчика с параллельным переносом.

Аналогично составляю функции для V1-W в СДНФ и синтезирую КУ2, используя таблицу 3.

, (5).

, (6).

, (7).

, (8).

, (9).

, (10).

, (11).

, (12).

Минимизирую выражения с помощью карт Карно-Вейча:

, (13).

, (14).

, (15).

, (16).

, (17)

Рис. 5 — схема КУ-2.

Строю схему запуска и сброса.

Рис. 6 — схема запуска и сброса.

КА работает в том случае, если на его вход подаются тактовые импульсы ТИ, которые считаются счетчиком и заставляют его срабатывать. Таким образом, должна присутствовать схема запуска, которая подает ТИ от генератора на УУ. Еe выключение прекращает подачу ТИ.

Схема запуска и сброса может быть организована на ЛЭ «И» и RS-триггере (рис.6). Если на вход S триггера подать запускающий импульс, то на выходе Q появляется 1 и открывает схему «И». Когда вырабатывается команда СТОП, на вход R триггера подается сигнал W=1, на выходе Q появляется 0, и схема «И» перестает пропускать ТИ. Одновременно сигнал W подается на R-асинхронные входы триггеров, осуществляя их сброс (обнуление).

Рис. 7 — общая блок — схема УУ.

Проведу контрольные расчеты в двоичной системе счисления по заданной функции вычислителя.

а = 18(10) = 10010(2) b = 16(10) = 10000(2) с = 8(10) = 01000(2) d=3(10) = 00011(2).

Вычисление.

Вычисление.

Вычисление.

Вычисление.

Вывод: при выполнении данной курсовой работы я научился синтезировать УУ, составлять алгоритм вычислений, построил и изучил принцип работы упрощенной модели автоматического вычислителя.