КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине «Организация ЭВМ и систем»
на тему:
«Синтезировать цифровой автомат, определяющий
Заданную двоичную последовательность»
Вариант №
Выполнил:
Проверил: Шевелев С.С.
Дата ______________
Оценка ____________
Подпись___________
Курск – 2011 г.
Содержание
1.Введение. - 2 -
2.Структурная схема цифрового автомата. - 6 -
3.Алгоритм функционирования цифрового автомата. - 7 -
4.Синтез цифрового автомата. - 9 -
а) Алгоритм функционирования цифрового автомата в микрокомандах. - 9 -
б) Граф функционирования цифрового автомата. - 10 -
в) Кодирование состояний. - 13 -
г) Структурная схема управляющего устройства. - 15 -
5. ЭВМ, как цифровой автомат. - 17 -
6. Практическая часть. - 19 -
Граф. - 20 -
Таблица переходов. - 21 -
Таблица выходов. - 22 -
Совмещенная таблица. - 23 -
Таблица цифрового автомата. - 24 -
Заключение. - 29 -
Введение
Понятие о цифровом (дискретном) автомате.
Дискретными автоматами принято называть устройства, служащие для преобразования дискретной информации. В современных цифровых автоматах принято обычно отождествлять буквы используемого стандартного алфавита с цифрами той или иной системы счисления (чаще всего двоичной или десятичной). Поэтому дискретные автоматы принято также называть цифровыми автоматами.
Основным качеством, выделяющим дискретные автоматы из числа всех других преобразователей информации, является наличие дискретного (при этом реальных автоматах всегда конечного) множества внутренних состояний и свойства скачкообразного перехода автомата из одного состояния в другое. Скачкообразность перехода означает возможность трактовать этот переход как мгновенный, причем как такой, который совершается непосредственно, минуя какие-либо промежуточные состояния.
Изменения состояний цифрового автомата называются входными сигналами, возникающими вне автомата и передающимися в автомат по конечному числу входных каналов.
Результатом работы цифрового автомата является выдача выходных сигналов, передаваемых из автомата во внешние цепи по конечному числу выходных каналов.
Цифровой автомата (первого или второго рода) называется правильным, если выходной сигнал y(t) определяется одним лишь его состоянием (a(t-1) или a(t)) и не зависит явно от входного сигнала x(t). Автоматы первого рода обычно также называют автоматами Мили, по имени американского ученого, который впервые начал их систематическое изучение. Особый интерес на практике имеют правильные автоматы второго рода, известные обычно под более кратким названием автоматов Мура.
Основные понятия алгебры логики.
Понятие цифрового автомата было введено как модель для описания функционирования устройств, предназначенных для переработки цифровой или дискретной информации.
Для формального описания цифровых автоматов применяется аппарат алгебры логики, созданной английским математиком Дж. Булем (1815-1864). Поэтому алгебру логики называют алгеброй Буля или булевой алгеброй.
В алгебре логики применительно к описанию цифровых автоматов, работающих в двоичном представлении кодов (или цифровой информации) основными понятиями являются логическая (булева) переменная и логическая функция (функция алгебры логики - ФАЛ).
Особенностью цифрового автомата является зависимость оператора преобразования А от предыдущих состояний кодопреобразователя, то есть наличие памяти у цифрового автомата. В частном случае отсутствия памяти у цифрового автомата, он является логической схемой. Таким образом, предметами исследования в теории цифровых автоматов являются как собственно цифровые автоматы (системы с памятью), так и автоматы без памяти или логические схемы.
Наиболее разработана теория цифровых автоматов применительно к канонической структуре цифрового автомата.
По структурной схеме цифрового автомата видно, что входные коды входной и выходной комбинационных схем получаются в результате конкатенации (объединения) входного кода и кода состояния памяти цифрового автомата.
Для однозначного управления цифровым автоматом необходимо, чтобы он начинал работу с определённого начального состояния. Автомат является конечным, если А, X и Y не являются бесконечными множествами. Теоретически все элементы множеств А, X, Y могут быть закодированы числами в системе счисления с любым основанием, но на практике всегда используется двоичная система счисления. Согласно структурной схеме, коды наборов переменных комбинационных схем определяются в результате конкатенации кодов входных сигналов и кодов состояний блока памяти. Как наборы входных переменных, так и коды состояний блока памяти в общем случае содержат запрещённые комбинации, поэтому системы функций алгебры логики, описывающие комбинационные схемы, не будут полностью определёнными.
Часто на практике используется две разновидности цифровых автоматов, отличающихся способом формирования выходных сигналов:
- при описании функционирования автомата выражениями:
a(t+l) = 5[a(t),z(t)],
w(t) = l[a(t), z(t)] - он называется автоматом Мили;
- при описании функционирования автомата выражениями:
a(t+1) = d[a(t),z(t)],
w(t) = l[а(t)] - он называется автоматом Мура.
В этих выражениях t - текущий момент дискретного автоматного времени, t+1 -следующий момент дискретного автоматного времени.
Структурная схема цифрового автомата
ЦА представляет собой последовательную схему и служит для обработки дискретной информации структурная схема ЦА представлена на рис 1.
 |
В операционном устройстве выполняются арифметические и логические операции, в качестве узлов в состав операционного устройства входят: регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы и др. Управляющие устройства координируют действия узлов операционного устройства, оно определенной временной последовательности вырабатывает управляющие сигналы под действием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемые функции.
Процессорное устройство описывается множеством входных сигналов являющихся исходными данными. Множеством результатов Z1-Zm, управляющее устройство вырабатывает множество управляющих сигналов y1-yn, операционное устройство вырабатывает множество признаков X1-Xs, которые позволяют изменить последовательность выполненных микрокоманд. На последовательность выполнения микрокоманд так же влияют внешние признаки Xs+1-XL.