Разработка структурной схемы Цифровых устройств

 

 

Логика работы ЦУ задана в виде алгоритма показывающего последовательность формирования микрокоманд. Каждая микрокоманда определяется набором ее микроопераций (y), после выполнения каждой микрокоманды ЦУ переходит в новое устойчивое состояние, считая что начальным состоянием ЦУ было а ₀. На блок схеме алгоритма ЦУ (рис.2.1.1) проставим устойчивое состояние ЦУ которые формируются после выполнения каждой микрокоманды.

 

 

Заданное цифровое устройство (ЦУ) является цифровым автоматом (ЦА), значение выходных сигналов которого будет зависит от входных аргументов (Х) – признаков поступающих из операционного устройства и от текущего состояния автомата (a_i), которое должно фиксироваться с элементами памяти. Сигналы управления элементами памяти и сигналы микроопераций для АЛУ будет формировать комбинационный узел (КУ) построенный по принципу схемой логики.

    Последовательность действий автомата заданной виде алгоритма функционирования в микрокомандах с микрооперациями для каждой микрокоманды(рис 2.1.1).

    Считая что исходным состоянием ЦА является а₀ проставим на  блок-схеме алгоритма (рис 2.1.1) устойчивые состояния ЦА, в которые он будет переходить после выполнения каждой микрокоманды. Заданное ЦА имеет 6 устойчивых состояний, каждое из состояний будет фиксироваться в регистре состояний, который, согласно заданию, будем строить синхронных   

D-тиргеров. Для фиксации кодов каждого состояния КУ будет фиксироваться в регистре при воздействии синхронизирующего импульса (С), подаваемого от внешнего генератора синхроимпульсов.

    Текущее состояние ЦА будет подаваться на вход КУ виде одиночного сигнала который будет формированные дешифратором состояний.

АЛУ

КУ

Формируемое в КУ сигналы микроопераций (у_i) будет поступать в АЛУ для исполнения команды, таким образом структурная схема проектируемого ЦУ будет иметь вид (рис 2.1.2)

 

                                    Шина состояний

 

           а₀ а₁ ...а_n

Дешифратор состояний

Регистр состояний

                                     D₁                      Q₁                   а₀

                                     D₂                     Q₂                   а₁

          x₁                  :                       :                      а₂

          x_c                   D_n                     Q_n                  :

шина                                                                                       а_m

приз-      y₁y₂...y_k

наков х_с

          х₁                        C

 

 

рис 2.1.2

 

              z₁ z_z

 

           результат в ОП

 

Построение графа функционирования Цифровых устройств

 

 

Для большей наглядности представим алгоритм функционирования ЦУ в виде графа. Вершины графа будут соответствовать состояниям ЦУ. Соединим их дугами которые покажут направление вычислительного процесса, условие перехода из одного состояния в другое и выполняемые при этом переход микро операции.(рис.2.2)

Граф функционирования ЦУ.

 

x3, y3, y4

x2

     

 

Рис. 2.2

 

 

Кодирование состояний

 

Из состояния ЦУ будут фиксироваться в регистре состояний в виде двоичного кода, т.к ЦУ имеет и записывает сколько состояний, то для представления каждого состояния в двоичном коде достаточно 3-х разрядов, поэтому регистр состояний будет строиться на 3-х триггерах. Соответствие между состоянием ЦУ и двоичным кодом который будет фиксироваться в регистре, покажем в таблице состояний (табл.2.3.1 )

 

 

                                   Таблица состояний.                                                                                   

Состояние ЦА	Кодовая комбинация
	Q3	Q2	Q1
а0	0	0	0
а1	0	0	1
а2	0	1	0
а3	0	1	1
а4	1	0	0
a5	1	0	1

                                                                                                            Табл.2.3.1

 

 

Q ₁, Q ₂, Q ₃ - это выходы триггеров Т1,Т2,Т3 на котором построен регистр состояний. Согласно заданию регистр состояний будем строить на Д-триггерах.

Для обеспечения фиксации двоичного кода вновь сформированного состояния. Комбинационная схема должна сформировать соответствующие сигналы на входах триггера.

Соответствие между типом перехода триггера и уровнями сигналов которые должны быть сформированы на входах покажем в Словаре D-триггера (табл.2.3.2)

 

 

                              Словарь D- триггера.

                                                                                            Табл.2.3.2                                                                                                        

Переход триггера	Сигнал на входе
0 → 0	0
0 → 1	1
1 → 0	0
1 → 1	1