Курсовая работа: Разработка арифметико-логического устройства, выполняющего операции сложения и вычитания в прямом двоичном коде

5. Построение функции выхода. В автомате Мили каждая функция выхода z_i определяет соответствующий компонент набора выходных сигналов. Функции выхода при структурном синтезе соответствуют функции выхода абстрактного автомата. Они зависят от внутренних переменных y₁ , y₂ ,…, y_h и входных переменных х₁ , х₂ ,…, х_n . Существенно, что значения переменных, определяющих z_i , относятся всегда к одному и тому же моменту времени, поэтому функции выхода являются переключательными функциями:

Функции выхода автомата Мура в каждый момент времени определяют совокупность выходных сигналов:

6. Реализация функций выхода и функций возбуждения. Этот этап включает в себя действия, связанные с построением аналитического представления для переключательных функций, входящих в системы, их минимизацию, факторизацию и преобразования в операторную форму для заданной системы элементов. Заметим, что на этом этапе целесообразно также выполнять построение преобразователей кодов, которые обычно реализуются либо как система переключательных функций, либо в виде схемы «дешифратор-шифратор».

7. Графическое изображение полной схемы автомата.

2.6 Типы элементов памяти

В качестве элементов памяти на стадии структурного синтеза чаще всего используют элементарные автоматы с двумя выходными сигналами. Однако в последнее время в связи с разработкой больших интегральных схем представляет интерес использование в качестве элементов памяти широко применяемых в цифровых устройствах типовых схем: счетчиков и регистров. Элементы памяти с двумя выходными сигналами обычно называются триггерами. В большинстве случаев триггер является автоматом Мура. Он может иметь один или несколько входов. Работа триггера, как и любого автомата, описывается с помощью таблицы переходов.

На практике часто возникает задача построения триггеров из элементов заданной системы. Для этой цели используют характеристическое уравнение триггера, которое определяет состояние, в которое должен перейти триггер q^t+1 в зависимости от входного сигнала x^t и состояния q^t , в котором находится триггер q^t+1 = c (x^t , q^t ). Построение характеристических уравнений триггеров выполняется обычно либо непосредственно по таблице переходов, либо с помощью диаграмм Вейча.

При построении функций возбуждения автомата необходимо решать обратную задачу: находить сигналы, которые нужно подать на вход триггера, чтобы перевести его из одного состояния в другое. Для этого используют матрицу переходов автомата, в которой для каждого перехода указаны соответствующие входные сигналы, вызывающие такой переход. Построение матрицы переходов выполняется, как правило, непосредственно по таблице переходов автомата.

3. Проектирование алгоритма и построение абстрактного автомата арифметико-логического устройства

3.1 Задание и исходные данные

Разработка арифметико-логического устройства, выполняющего операцию сложения и вычитания в прямом двоичном коде.

Исходные данные:

– разрядность операндов – 8 бит;

– разрядность результата – 8 бит;

– элемент памяти – ПЗУ;

– формат операндов и результата – 8 бит;

3.2 Разработка алгоритма устройства

Построим алгоритм заданного логического устройства. Распишем все возможные комбинации сочетания знаков чисел, поступающих на вход устройства с учетом типа операции

1.A+B

2.А+(-В)

3.-А+В

4.-А+(-В)

5.А-В

6.А – (-В)

7.-А-В

8.-А – (-В)

Учтя особенности сложения и вычитания в двоичном коде, получим: