Вычислительная техника и информационные технологии

Строение и принцип действия упрощенной модели автоматического вычислителя типа программируемого микрокалькулятора. Составление блок-схемы алгоритма вычисления. Синтез счетчика с параллельным переносов на основе JK-триггеров; схема запуска устройства.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 04.08.2014
Размер файла 590,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Волго-Вятский филиал

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

"Вычислительная техника и информационные технологии"

Нижний Новгород 2012 г.

I. Задание на курсовую работу

Курсовая работа предусматривает:

-изучение принципа действия упрощенной модели автоматического вычислителя типа программируемого микрокалькулятора, структурная схема которого изображена на рис. 1;

-программирование в двоичных кодах алгоритма вычислений, предписываемых функцией F=fк (a, b, c, d) из таблицы 10 методических указаний, где индекс k задает номер варианта и определяется предпоследней i=1 и последней j=4 цифрами моего варианта:

1) N=10i+j=34; K=N=34;

2) ;

3) a=N+15=49; b=N+13=47; c=N+5=39; d=N=34.

При этом программу следует разместить в память команд (ПК), начиная с ячейки № i=3, а операнды a, b, c и d - в память данных (ПД), начиная с ячейки № j=4;

-синтез конечного автомата (КА), реализующего функции устройства управления (УУ) на рис.1;

-выполнение вручную всех расчетов согласно в двоичной системе счисления с выдачей всех промежуточных и окончательного результатов.

Рисунок 1 - Структурная схема вычислителя

II. Теоретическая часть

1. Состав вычислителя

В состав вычислителя входят: арифметико-логическое устройство АЛУ (ALU), регистр RgQ, память команд ПК, память данных ПД, устройство управления УУ (конечный автомат КА), мультиплексор MS, элементы управляющей логики И1, И2.

2. Принцип работы вычислителя

В ПК записываются команды, в ПД - операнды (данные).

Управление ПК и ПД осуществляется с помощью УУ сигналами V1-V7, которые подаются в виде 0 и 1 на указанные устройства.

Сначала выполняется первая (верхняя) команда (она записана в регистрах (строчках) ПК) и по указанным в ней адресам выбирает из ПД нужные данные (числа) для операндов X и Y (аргументов, над которыми выполняются заданные операции). Для выполнения необходимой операции над X и Y в АЛУ подается КОП (код операции). Полученный результат из АЛУ выдается в регистр результата RgQ. Если этот результат промежуточный, то он записывается в ПД в ячейку (РОН) с адресом, который указан в команде. Если результат конечный, то он из RgQ подается на выход (например, на дисплей). Устройство управления (УУ) главным образом определяет очередность выбора команд. В данном случае это последовательный переход по счету от одной команды к другой (от одного адреса к другому). Поэтому УУ представляет собой счетчик, на выходе Q которого появляется двоичная комбинация, определяющая число сосчитанных входных импульсов. Управление заключается в подаче импульса запуска и выключении УУ после выполнения всех операций по заданной функции.

III. Практическая часть

1. Присвою данным операндам определенные РОН

"а" помещаю в ячейку РОНj=РОН4;

"b"> РОНj+1=РОН5;

"с"> РОНj+2=РОН6;

"d"> РОНj+3=РОН7

Введу вспомогательные переменные:

e = > РОН8

f = > РОН9

g = > РОН10

h = > РОН11

l=

АЛУ выполняет следующие операции:

, код операции - 010;

, код операции - 011;

, код операции - 100;

, код операции - 101;

2. Составляю блок-схему алгоритма вычисления.

Алгоритм вычислений реализуется последовательным выполнением команд K1,…,K9, каждая из которых обеспечивает выполнение операций.

Таблица 1 - блок-схема работы вычислителя.

1

K1

РОН4 РОН5

вычисление e = и размещение результата в RgQ

K2

(РОН8) ¬ RgQ

перезапись e из RgQ в РОН8.

2

K3

вычисление f = и размещение результата в RgQ

K4

(РОН9) ¬ RgQ

перезапись f из RgQ в РОН9

3

K5

вычисление g = и размещение результата в RgQ

K6

(РОН10) ¬ RgQ

перезапись g из RgQ в РОН10.

4

К7

вычисление h = и размещение результата в RgQ

К8

(РОН11) ¬ RgQ

перезапись h из RgQ в РОН11.

5

К9

вычислениеl=

и размещение результата в RgQ

3. Программирование сводится к записи кодов всех перечисленных команд в той же последовательности

Заполняю таблицу команд программы (хранящейся в памяти команд).

Таблица 2

Команда

Адрес в ПК

Тип перехода от одной команды к другой

КОП ALU

Адрес (в ПД)

(РОН)

Адрес (в ПД)

(РОН)

Доп. уровни в УУ

V5

V4

V3

V2

V1

P2

P1

P0

K2

K1

K0

Ay

Ax

V6

V7

К1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

К2

0

0

1

0

0

1

1

1

х

x

x

x

x

х

x

х

0

1

0

0

0

1

0

К3

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

0

х

х

х

х

х

0

1

0

0

0

0

1

К4

0

0

1

1

0

1

1

1

х

x

x

x

x

x

х

х

0

1

0

0

1

1

0

К5

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

К6

0

1

0

0

0

1

1

1

x

х

x

х

x

x

х

х

0

1

0

1

0

1

0

К7

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

х

х

х

х

х

0

1

0

1

0

0

1

К8

0

1

0

1

0

1

1

1

х

x

x

x

x

x

x

х

0

1

0

1

1

1

0

К9

0

1

0

1

1

Стоп

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

4. Создание (синтез) УУ - устройства, выполняющего команды V0-V7.

a) Структурная схема УУ.

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

Комбинационное устройство КУ1 формирует сигналы q1, q2, q3, q4 управляющие триггерами T1, T2, T3, Т4 памяти УУ, что обеспечивает переход УУ из состояния a0 в состояние a1, из a1 в a2 и т.д.

Рисунок 2 - Структурная схема УУ.

б) 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.

,т.е. m=4.

После подачи импульса запуска КА должен отработать полный рабочий цикл, выдавая на каждом из тактов требуемые уровни выходных сигналов V1 - V7. В конце 9 такта КА должен сформировать сигнал W=1 сброса, которым он будет переведен в состояние покоя.

в) Составляю таблицу функционирования УУ.

Таблица 3.

Такт (состояние)

Текущее состояние КА

Выходные сигналы

Q4

Q3

Q2

Q1

V5

V4

V3

V2

V1

V6

V7

W

0

0

0

0

0

X

X

X

X

X

X

X

Х

1

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

2

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

3

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

4

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

5

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

6

0

1

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

7

0

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

8

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

9

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

10-15

Остальные

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

г) Алгоритм работы КА можно представить и в виде графа:

Рисунок 3

Здесь а1…а9 - рабочие состояния КА, а0 - состояние покоя.

д) Построю комбинационное устройство КУ, которое вырабатывает сигналы V1-V7 и W, имея на входах сигналы Q1-Q4. Т.е. синтезирую счетчик на основе JK-триггеров.

Таблица 4

Такт

J

Предшествующие состояния триггеров (входные сигналы КУ1) на j-такте

Последующие состояния триггеров на (j+1)-такте

Выходные сигналы КУ1 (управляющие триггерами) на j-такте

Q4(tj)

Q3(tj)

Q2(tj)

Q1(tj)

Q4

Q3

Q2

Q1

q4

q3

q2

q1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

2

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

3

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

4

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

5

0

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

6

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

1

7

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

8

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

9

1

0

0

1

X

X

X

X

X

X

X

X

10/15

остальные

Х

X

X

X

Х

X

X

X

е) По таблице 4 составляю комбинационную схему в СДНФ. Видно, что q1=1. Выпишу СДНФ для q2,q3,q4 и минимизирую их с помощью карт Карно-Вейча.

Для минимизации выражений также использую безразличные состояния Х.

Для формирования сигналов q1, q2 ,q3, q4 использую встроенную логику ЗИ JK- триггеров. В результате память КА, вместе с КУ1 превратится в счетчик с параллельным переносом. Комбинационное устройство КУ2, имея на своих входах сигналы Q1, Q2, Q3, Q4 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.

Рисунок 4 - Схема синтезированного устройства КУ1 - счетчика с параллельным переносом

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

V1=V7

Минимизирую выражения с помощью карт Карно-Вейча:

Получаю МДНФ:

Рисунок 5 - Схема КУ2

з) Строю схему запуска и сброса.

Рисунок 6 - Схема запуска

микрокалькулятор счетчик вычислитель триггер

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).

Рисунок 7 - Общая схема УУ

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

Литература

1. Цифровая и вычислительная техника/Под ред. Э.В. Евреинова. - М.: Радио и связь, 1991. - 464 с.

2. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.: Энернгоатомиздат, 1991. - 592 с.

3. Скворцов Г.И. Вычислительная техника и информационные технологии -МТУСИ М. 2004 - 40 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Элементы и переменные, используемые для составления записи в Паскале. Основные числовые типы языка Turbo Pascal. Составление блок-схемы приложения, программирование по ней программы для вычисления функции. Последовательность выполнения алгоритма.

    лабораторная работа [256,9 K], добавлен 10.11.2015

  • Расчет специализированного вычислителя тригонометрических функций, основанное на разложении ряда Тейлора с использованием чисел Бернулли. Код программы вычисления на языке С++. Граф-схема алгоритма. Схематическое представление входов и выходов проекта.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 29.12.2012

  • Изучение понятия и свойств алгоритма. Определение сущности технологии Robson. Исполнитель, а также блок-схема алгоритма или его графическое представление, в котором он изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков.

    реферат [155,9 K], добавлен 19.10.2013

  • Составление блок-схемы алгоритма решения задачи, погрешности вычисления суммы членов числового ряда. Разработка программ на языке на Visual Basic, работа с массивами. Особенности работы со строковыми данными. Варианты реализации формы приложения.

    контрольная работа [220,4 K], добавлен 18.06.2010

  • Принцип работы преобразовательного устройства. Система автоматического управления. Расчет параметров катушки индуктивности. Схема преобразовательного устройства и описание элементов математической модели. Режим прерывистых и непрерывных токов дросселя.

    курсовая работа [705,1 K], добавлен 21.10.2012

  • Табличный метод вычисления контрольной суммы. Реализация на практике вычисления циклического контрольного кода параллельным и последовательным методами. Аппаратная реализация вычисления CRC в параллельном и последовательном коде, математическое описание.

    курсовая работа [573,7 K], добавлен 09.08.2015

  • Примерный вид выходного сигнала датчика. Описание и блок-схема алгоритма обработчиков прерываний. Формула вычисления температуры на индикаторе. Перевод абсолютного значения в BCD-код. Блок-схема алгоритма основной программы. Динамическая индикация.

    курсовая работа [141,2 K], добавлен 21.10.2012

  • Описание алгоритма работы устройства. Составление и минимизация комбинационных схем регистра. Представление основных элементов в требуемом базисе. Работа сумматора и компаратора, описание ее принципа и назначение. Составление временной диаграммы.

    курсовая работа [717,0 K], добавлен 19.06.2014

  • Разработка различных программ для вычисления X и Y по формуле, для вычисления интеграла, для вычисления таблицы значений функции и для вычисления элементов вектора. Составление блок-схемы программы. Ввод значений, описание переменных и условия расчета.

    контрольная работа [148,1 K], добавлен 08.11.2013

  • Особенности вычисления по формулам в Microsoft Visual Basic с использованием функции If. Применение циклов и разветвлений. Визуальные объекты, составление алгоритмов задачи, блок-схемы и программного кода. Введение переменных, определение типа данных.

    лабораторная работа [558,5 K], добавлен 23.05.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.