Статья: Вычислительная техника
I часть : Проектирование вырожденного автомата .
Спроектировать на элементах ТТЛ “ генератор 4-х разрядных кодов “ некоторой системы счисления .
Т.е. синтезировать синхронный счётчик М–разрядный ( М < 16 ), на вход которого подаётся регулярная внешняя последовательность тактовых импульсов.
Каждое состояние счётчика ( т.е. цифра заданной системы ) сохраняется в течение одного полного такта. Значение цифр появляется на выходах Q3, Q2, Q1, Q0. Автомат также должен выработать синхронный перенос ( в след. разряд заданной системы), которым служит последний тактовый импульс в цикле счёта. Для его выделения должен быть сформирован строб “y”, т.е. булева функция, которая активна на последнем такте цикла. А само выделение должно обеспечивать минимальную задержку выходного импульса переноса.
В схеме автомата должны быть цепи, осуществляющие авто сброс в исходное состояние при каждом включении питания.
Требуется :
— составить таблицу функционирования автомата ;
— минимальную функцию возбуждения и строба ;
— построить осциллограммы всех выходных функций, включающие функции строба и сигнала переноса ;
— построить схему автомата .
Решение поставленной задачи :
а.) Составим таблицу функционирования автомата :
Q3 | Q2 | Q1 | Q0 | J3 | K3 | J2 | K2 | J1 | K1 | J0 | K0 | y |
Ф | Ф | Ф | 1 | Ф | ||||||||
1 | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | |||||
2 | 1 | Ф | Ф | Ф | 1 | Ф | ||||||
3 | 1 | 1 | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | 1 | |||
4 | 1 | Ф | Ф | Ф | 1 | Ф | ||||||
5 | 1 | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | ||||
6 | 1 | 1 | Ф | Ф | Ф | 1 | Ф | |||||
7 | 1 | 1 | 1 | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | 1 | Ф | 1 | |
8 | 1 | Ф | Ф | Ф | 1 | Ф | ||||||
9 | 1 | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | ||||
10 | 1 | 1 | Ф | Ф | Ф | 1 | Ф | |||||
11 | 1 | 1 | 1 | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | 1 | ||
12 | 1 | 1 | Ф | 1 | Ф | 1 | Ф | 1 | Ф | 1 | ||
|
б.) Составим карты Карно и при помощи них найдём минимизированные функции возбуждения и строба .
| |
| 1 | ||||
| Х | Х | Х | ||
Ф | Ф | Ф | Ф |
|
J3 = Q2Q1Q0
| |
Ф | Ф | Ф | Ф | ||
| Ф | Ф | Ф | ||
| Х | Х | Х |
|
K3 = Q2
| |
1 | |||||
| Ф | Ф | Ф | ||
| Х | Х | Х | ||
1 |
|
J2 = Q1Q0
| |
Ф | Ф | Ф | Ф | ||
| 1 | ||||
| Х | Х | Х | ||
Ф | Ф | Ф | Ф |
|
K2 = Q3 v Q1Q0
| |
0 | 1 | Ф | Ф | ||
| 1 | Ф | Ф | ||
| Х | Х | Х | ||
1 | Ф | Ф |
|
J1 = Q0
| |
Ф | Ф | 1 | |||
| Ф | 1 | |||
| Х | Х | Х | ||
Ф | Ф | 1 |
|
K1 = Q0
| |
1 | Ф | Ф | 1 | ||
| Ф | Ф | 1 | ||
| Х | Х | Х | ||
1 | Ф | Ф | 1 |
|
J0 = Q3Q2
| |
Ф | 1 | 1 | Ф | ||
| 1 | 1 | Ф | ||
| Х | Х | Х | ||
Ф | 1 | 1 | Ф |
|
K0 = 1
| |
| |||||
| Х | Х | Х |
|
y = Q3Q2
в.) Построим осциллограммы всех выходных функций, вкл функцию строба и сигнала переноса .
С
Q0
Q1
Q2
Q3
y
Cвых
г.) Построение схемы автомата .
II часть: Проектирование интерфейса ЗУ некоторого МПУ .
Построить интерфейс ЗУ на реальных МС, приведённых в таблице .
Блоки ПЗУ и ОЗУ должны содержать резервные места для модернизации. Резерв может быть до 50% рабочего и объёма блока, но не менее 1 МС выбранного типа .
При условии восьмиразрядного выхода требуется :
— определить объём пространства памяти, включая резервные сегменты ;
— составить таблицу адресов, начиная с адреса 0ХХ0, где ХХ = n – номер студента по журналу в 16-ричной системе ;
— построить упрощённую схему интерфейса.
При построении блока ПЗУ использовать МС ППЗУ серии КР556 для Lпзу < 6 Кб и МС СППЗУ ( К573 ) для Lозу > 7Кб .
При построении блока ОЗУ — МС с технологией: ТТЛ для Lозу < 3 Кб, И*ИЛ для 7Кб < Lозу < 9 Кб, МОП для 4КБ < Lозу < 6Кб .
При полу целом числе сегментов в блоке допускается использование МС другой технологии с ёмкостью 0,5 сегмента. Остаток неполного сегмента отнести к резерву .
Решение поставленной задачи :
а.) Определим объём пространства памяти, включая резервные сегменты .
Для ПЗУ можно выбрать пять МС СППЗУ типа К573РФ2 с организацией 2К * 8 = 2Кб .
Тогда объём одного сегмента можно выбрать равным 2 Кб = 800 16 . Возьмем пять таких МС и, таким образом, получили объём ПЗУ равным 10 Кб, но нам необходимо набрать 11 Кб, поэтому возьмём ещё две МС СППЗУ типа К573РФ1 с организацией 1К*8 = 1Кб для организации шестого сегмента, половина которого будет использована, а другая половина будет в резерве.
Для резерва возьмём две МС СППЗУ типа К573РФ2 с организацией 2К * 8 = 2Кб, т.е. объём резерва получился равным 5 Кб.
С резервом в 5 Кб для ПЗУ получили восемь сегментов.
Для ОЗУ можно выбрать МС nМОП типа КМ132РУ8А с организацией 1К * 4 = 0,5 Кб. Но для построения одного сегмента потребуется четыре такие МС.
С резервом в 2Кб для ОЗУ потребуется три таких сегмента .
Значит, общий объём блока ЗУ с резервом должен составлять 8+3 = 11 сегментов .
б.) Составим таблицу распределения адресов .
Сегмент | 16-разрядный адрес | ||||||
I | 00E0 – 08DF | ||||||
| 08E0 – 10DF | ||||||
III | 10E0 – 18DF | ||||||
| 18E0 – 20DF | ||||||
V | 20E0 – 28DF | ||||||
| 28E0 – 30DF | ||||||
VII | 30E0 – 38DF | ||||||
VIII | 38E0 – 40DF | ||||||
| 40E0 – 48DF | ||||||
| 48E0 –50DF | ||||||
XI | 50E0 –58DF |
в.) Построение упрощённой схемы интерфейса ЗУ .
III часть : Разработка фрагмента программы МПУ .
Составить фрагмент программы МПУ в виде подпрограммы ( или в виде программы обслуживания прерывания ПОП ), что есть в варианте .
Начальный адрес для подпрограммы: [ P ] = 63 + n10
Требуется :
— на языке Ассемблера с соблюдением требований формата бланка ;
— комментарий должен давать полное описание действий конкретной задачи, а не описание данной команды ;
— в конце любого комментария должна быть дана продолжительность операции – требуемое число тактов синхронизации.
Решение поставленной задачи :
; Подпрограмма на языке Ассемблер :
ORG | 00D4H | ; Подпрограмма начинается с ; адреса 00D416 | |
LXI | D,0200H | ;бл.1 Загрузка адреса младшего ; байта числа Х1 в пару ; регистров DE (т.10) | |
MVI | B,0002H | ;бл.2 Подготовка счётчика ; сложений, т.е.непосредствен-; ное присвоение регистру В ; значения 2 (т.7) | |
XRA | A | ;бл.3 Обнуление аккумулятора, ; а также установка в ноль тр- ; ров переноса Tc и Tv (т.4) | |
LOOP2: | LXI | H,0300H | ;бл.4 Загрузка адреса младшего ; байта числа Х2 или (Х1+Х2) в ; пару регистров HL (т.10) |
MVI | C,0006H | ;бл.5 Подготовка счётчика ; байтов, т.е. непосредственное ; присвоение счётчику байтов С ; значения 6, т.к. после ; сложения Х1 и Х2 может ; возникнуть перенос и число ; окажется уже в 6 байтах, а не в 5 (т.7) | |
LOOP1: | LDAX | D | ;бл.6 Загрузка в аккумулятор ; следующего байта числа Х1 ; или Х3, хранящегося по адресу ; в паре DE (т.7) |
ADC | M | ;бл.7 Суммирование байтов ; чисел Х1 или Х3 и Х2 или ;(Х1+Х2), а также переноса, ; если такой был (т.4) | |
DAA | ;бл.8 Десятичная коррекция; аккумулятора(т.к. у меня коды ;BCD и максимальное число ; здесь 9, а не 16 ) (т.4) | ||
MOV | M,A | ;бл.9 Пересылка очередного ; байта частичной суммы ;(Х1+Х2) на место Х2 (т.7) | |
DCR | C | ;бл.10 Уменьшение на 1 ; счётчика байтов (т.5) | |
JZ | NB | ;бл.11 УП: если содержимое сч. ; байтов равно 0 ( С = 0 ), то ; переход к бл. 15, если же С =0, ; т.е. ещё не все байты чисел ; сложены, то переход к ; суммированию след. байтов, ; т.е. к блоку 12 (т.10) | |
INХ | D | ;бл.12 Переход к адресу ; следующего байту числа Х1 ; или Х3 путём положительного ; инкремента пары регистров DE (т.5) | |
INХ | H | ;бл.13 Переход к адресу ; следующего байта числа Х2 ; или (Х1+Х2) путём ; положительного инкремента ; пары регистров HL (т.5) | |
JMP | LOOP1 | ;бл.14 БП к блоку 6 для ; суммирования след. байтов ; чисел Х1 и Х2 либо Х3 и ;(Х1+Х2)(к началу внешнего цикла) (т.10) | |
NB : | DCR | B | ; бл.15 Переход к суммированию суммы; Х1+Х2 с числом Х3, т.е. уменьшение; счётчика сложений на 1 (т.5) |
RZ | EN | ;бл.16 УП: если В=0, т.е. все три числа; сложены, то возврат в основную; программу, ежели В = 0, т.е. не все числа; сложены, то переход к след. блоку 17 (т.10) | |
LXI | D,0400H | ;бл.17 Загрузка адреса младшего байта числа; Х3 в пару регистров DE (т.10) | |
JMP | LOOP2 | ; бл.18 БП к блоку 4 для суммирования числа; Х3 с суммой ( Х1+Х2) (к началу внешнего; цикла ) т.10) | |
EN : | END | ; конец подпрограммы |
III часть : Подпрограмма .
Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3, представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .
Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай переполнения в секторе ОЗУ на место Х2, т.е. по адресу 30016 .
Предполагается, что шестые байты в указанных секторах первоначально пусты.
Это – задача с двойным (вложенным) циклом.
Блок – схема алгоритма:
Задание:
I часть : Счётчик прямого счёта .
М = 13; триггеры типа JK.
Код двоичный, возрастающий;
Используются состояния: а0, а1 … а12 .
II часть : Интерфейс ЗУ .
Lпзу = 11 KB; Lозу = 4 KB.
III часть : Подпрограмма .
Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3, представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .
Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай переполнения в секторе ОЗУ на место Х2, т.е. по адресу 30016 .
Предполагается, что шестые байты в указанных секторах первоначально пусты.
Это – задача с двойным (вложенным) циклом.
Блок – схема алгоритма: