КУРСОВАЯ РАБОТА по ТЕОРИИ АВТОМАТОВ

КУРСОВАЯ РАБОТА по ТЕОРИИ АВТОМАТОВ

Цели и задачи курсовой работы.

Курсовая работа завершает изучение курса «Теория автоматов». Она предназначена для закрепления и углубления знаний по алгоритмам выполнения арифметических операций, основам алгебраической логике, теории комбинационных систем, а также по методам структурного синтеза цифровых автоматов, полученных в процессе изучения курса. Выполнение курсовой работы способствует приобретению навыков практического применения полученных знаний при решении технических задач логического проектирования узлов и блоков ЭВМ.

Построение цели достигаются в процессе решения задачи разработки на заданном базисе логических элементов управляющего автомата, предназначенного для реализации заданной арифметической операции на заданном операционном автомате.

Знания и навыки, полученные в процессе выполнения курсовой работы, в дальнейшем послужат базой для изучения курсов «Расчет и проектирование элементов ЭВМ», «Основы теории и проектирования ЭВМ», а также при курсовом и дипломном проектировании.

Для выполнения курсовой работы необходимо знание основных разделов курса «Прикладная теория цифровых автоматов». Курсовая работа выполняется по индивидуальным знаниям. Исходные данные для разработки выбираются из таблицы П.I.I и ПI.2 в соответствии с номером варианта, задаваемым преподавателем:

I. определение точности результата выполнения заданной математической операции на примере заданных десятичных чисел (таблица П I.I);

II. разработка микропрограммы выполнения заданной математической операции (таблица П I.2);

III. уточнение системы операционного автомата в соответствии со своим вариантом;

IV. построение граф-схемы алгоритма (ГСА) и логической схемы алгоритма (ЛСА);

V. синтез микропрограммного автомата Мура или Мили по полученной ГСА на заданном базисе логических элементов.

Приложение I

Таблица П.I.I

Приложение 2

Рис. П.2.I

Рис. П 2.2

Приложение 3

ЧУВАШСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. И.Н. УЛЬЯНОВА

Кафедра информационно-вычислительных систем

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теория автоматов»

на тему

«Синтез цифрового управляющего

Микропрограммного автомата Мили для

Алгебраического сложения чисел

С фиксированной запятой на ДСОК»

Руководитель: доцент Володина Е.В.

Выполнил: студент ИВТ–11-00

Сидоров С.С.

Чебоксары 2008 г.

Приложение 4

Рис. П 4.1

Рис. П 4.2

Рис. П 4.3

Рис. П 4.4

Таблица П 4.4

Исходное состояние	Код	Состояние перехода	Код	Входной сигнал на переходе	Выходной сигнал	Функции возбуждения
am	am	as	as	X(am, as)	Y(am)
a1		a1 a2 a3			—
a2		a1 a2 a3
a3		a1 a2 a3

Методические указания к выполнению отдельных разделов курсовой работы

Словесное описание алгоритма.

Словесное описание алгоритма должно показывать в общем виде весь ход выполнения заданной математической операции.

В каждом пункте алгоритма выполняются лишь элементарные операции, например, сравнение знаковых разрядов, суммирование, сдвиг и т.д., т.е. такие операции, которые могут производиться в машине за один такт машинного времени.

В словесном описании необходимо предусмотреть выполнение таких действий, которые приводят к сокращению среднего времени выполнения реализуемой операции. Например, перед выполнением операции умножения надо проверить на равенство нулю каждый из сомножителей и в случае равенства нулю хотя бы одного из них сформировать нулевой результат умножения.

Обязательно нужно предусмотреть проверку переполнения разрядной сетки, в случае отрицательного переполнения порядка числа необходимо сформировать нулевой результат операции, а в других случаях переполнения необходимо сформировать признак его наличия и перейти на конец вычислений. В случае равенства нулю мантиссы результата необходимо и порядок результата сделать равным нулю.

Также следует учитывать, что исходные числа, представляемые в форме с плавающей запятой, вступают в операцию в нормализованном виде. Результат операции также должен быть представлен в заданном коде в нормализованном виде.

4.2 Реализация алгоритма на примере.

Операнды А и В, заданные в таблице 1 в десятичной системе счисления, необходимо представить в двоичной системе счисления в заданной форме представления. На примере полученных машинных изображений операндов А и В продемонстрировать все этапы реализации алгоритма заданной операции в ОА.

Определение погрешностей.

На основе заданных операндов А и В определяются погрешности выполнения операции, реализуемой на выбранном ОА по разработанному алгоритму.

Необходимо определить следующие виды погрешностей:

1) абсолютную и относительную погрешности представления данных в разрядной сетке по формулам:

, , где [A] – машинное изображение числа;

2) абсолютную и относительную погрешности выполнения самой операции. Например, для операции сложения абсолютная погрешность

,

а относительная – .

Построение микропрограммы.

В соответствии с алгоритмом выполнения заданной операции разрабатывается микропрограмма, которая представляется в виде содержательной граф-схемы.

ГСА строится с использованием вершины четырёх типов:

а)	б)
в)	г)

а) начальная вершина обозначает начало алгоритма;

б) конечная вершина обозначает конец микропрограммы;

в) операторная вершина обозначает одну микропрограмму, то есть совокупность микроопераций, выполняемых параллельно в одном такте машинного времени;

г) условная вершина используется для разветвления вычислительного процесса в одном из двух направлений, выбор которого определяется значением логического уровня, указанного в вершине.

Содержательная граф-схема алгоритма должна удовлетворять всем условиям, предъявляемым к ГСА.

При разработке содержательной ГСА приняты следующие условные обозначения микроопераций:

1) инвертирование содержимого регистра А: = ;

2) сложение на сумматоре с содержимым регистра А в кодах: СМ: = [СМ] + [А];

3) сдвиг содержимого регистра А вправо на один разряд А := RI(A);

4) сдвиг влево на один разряд: А := LI(A);

5) загрузка в сумматор в кодах: СМ := [А];

6) загрузка в регистр в кодах: А := [B];

7) уменьшение содержимого счетчика на 1: СЧ := СЧ – 1;

8) формирование сигнала переполнения: ПП := 1.

Логические выражения, стоящие в условных вершинах, должны выбираться таким образом, чтобы обеспечивались минимальные затраты на реализацию комбинационных схем, осуществляющих в ОА проверку этих условий. Например, проверка на равенство 1 одного разряда, проверка на равенство нулю информации, записанной в устройстве, или сравнение двух разрядов и тому подобное.

При разработке микропрограммы следует помнить, что до начала выполнения микропрограммы исходные операнды уже занесены из памяти ЭВМ в соответствующие устройства ОА (регистры, сумматоры). Остальную информацию необходимо записать в ОА с помощью микроопераций в микропрограмме (обнуление ряда устройств, занесение начальной информации в счетчик и тому подобное). Конец микропрограммы в курсовой работе означает, что результаты сформированы в требуемом коде на сумматоре.

Управление переходом из начального состояния в следующее обычно осуществляется по внешнему логическому сигналу «Пуск».

На рис. П 4.1 приведена содержательная ГСА операций сдвига. В операции участвуют два операнда: над первым выполняется сдвиг на один разряд влево или вправо, второй определяет число выполняемых сдвигов. Первый операнд загружается в регистр А, второй – в счетчик СЧ. Переменная С определяет направление сдвига: С=0 – сдвиг влево и С=1 – сдвиг вправо.

Построение ГСА и ЛСА

Граф-схема алгоритма строится по содержательной ГСА следующим образом:

1) в каждой условной вершине записывается один из множества осведомительных сигналов , то есть из множества логических условий. В различных условных вершинах можно записывать одинаковые элементы х_i. Сигнал “Пуск» в отличие от сигналов Х, поступающих с ОА на УА, обозначается буквой В;

2) в каждой операторной вершине записываются операторы из - множества микроопераций. Можно записывать в различных операторных вершинах одинаковые элементы множества Y.

На рис. П.4.2 показана ГСА операций сдвига. Логическая схема алгоритма (ЛСА) записывается в виде конечной строки, состоящей из символов операндов, логических условий, верхних и нижних стрелок с метками ( ). При записи ЛСА оказывается удобным использовать логическое условие, тождественно равное нулю, обозначаемое w. Для ГСА (рис.П.4.3) ЛСА имеет вид: .

Заключение.

В заключении необходимо привести основные параметры синтезированного микропрограммного управляющего автомата:

· заданную операцию;

· число двоичных входов;

· число двоичных выходов;

· число состояний автомата;

· тип синтезируемого автомата;

· число триггеров;

· тип используемых триггеров;

· набор используемых логических элементов;

· число корпусов, необходимых для построения автомата.

Литература

1.Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов. – Л.: Энергия, 1979. – 232с., ил.

2.Майоров С.А., Новиков Г.И. Принципы организации цифровых машин. – Л.: Машиностроение, 1974. – 432с.

3.Григорьев В.А. Программное обеспечение микропроцессорных систем. – М.: Энерогоатом / издат., 1983 – 208с.

4.Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. – М.: Радио и связь, 1891 – 326с.

5.Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов. – М.: Высшая школа, 1987.

6.Оформление курсовых и дипломных проектов и работ: Методические указания для студентов и преподавателей механико-машиностроительных и приборостроительных специальностей. – Йошкар-Ола: МарПИ, 1988.

КУРСОВАЯ РАБОТА по ТЕОРИИ АВТОМАТОВ

Цели и задачи курсовой работы.

Курсовая работа завершает изучение курса «Теория автоматов». Она предназначена для закрепления и углубления знаний по алгоритмам выполнения арифметических операций, основам алгебраической логике, теории комбинационных систем, а также по методам структурного синтеза цифровых автоматов, полученных в процессе изучения курса. Выполнение курсовой работы способствует приобретению навыков практического применения полученных знаний при решении технических задач логического проектирования узлов и блоков ЭВМ.

Построение цели достигаются в процессе решения задачи разработки на заданном базисе логических элементов управляющего автомата, предназначенного для реализации заданной арифметической операции на заданном операционном автомате.

Знания и навыки, полученные в процессе выполнения курсовой работы, в дальнейшем послужат базой для изучения курсов «Расчет и проектирование элементов ЭВМ», «Основы теории и проектирования ЭВМ», а также при курсовом и дипломном проектировании.

Для выполнения курсовой работы необходимо знание основных разделов курса «Прикладная теория цифровых автоматов». Курсовая работа выполняется по индивидуальным знаниям. Исходные данные для разработки выбираются из таблицы П.I.I и ПI.2 в соответствии с номером варианта, задаваемым преподавателем:

I. определение точности результата выполнения заданной математической операции на примере заданных десятичных чисел (таблица П I.I);

II. разработка микропрограммы выполнения заданной математической операции (таблица П I.2);

III. уточнение системы операционного автомата в соответствии со своим вариантом;

IV. построение граф-схемы алгоритма (ГСА) и логической схемы алгоритма (ЛСА);

V. синтез микропрограммного автомата Мура или Мили по полученной ГСА на заданном базисе логических элементов.