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 | |||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Ф | 0 | Ф | 0 | Ф | 1 | Ф | 0 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | Ф | 0 | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | 0 | ||
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | Ф | 0 | Ф | Ф | 0 | 1 | Ф | 0 | ||
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | 1 | 0 | ||
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | Ф | Ф | 0 | 0 | Ф | 1 | Ф | 0 | ||
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | Ф | Ф | 0 | 1 | Ф | Ф | 1 | 0 | ||
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | Ф | Ф | 0 | Ф | 0 | 1 | Ф | 0 | ||
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | 1 | Ф | 1 | 0 | ||
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | Ф | 0 | 0 | Ф | 0 | Ф | 1 | Ф | 0 | ||
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | Ф | 0 | 0 | Ф | 1 | Ф | Ф | 1 | 0 | ||
| 10 | 1 | 0 | 1 | 0 | Ф | 0 | 0 | Ф | Ф | 0 | 1 | Ф | 0 | ||
| 11 | 1 | 0 | 1 | 1 | Ф | 0 | 1 | Ф | Ф | 1 | Ф | 1 | 0 | ||
| 12 | 1 | 1 | 0 | 0 | Ф | 1 | Ф | 1 | 0 | Ф | 1 | Ф | 1 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 |
б.) Составим карты Карно и при помощи них найдём минимизированные функции возбуждения и строба .
| |||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 1 | 0 | ||
| Х | Х | Х | ||
| Ф | Ф | Ф | Ф |
|
J3 = Q2Q1Q0
| |||||
Ф | Ф | Ф | Ф | ||
| Ф | Ф | Ф | ||
| Х | Х | Х | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 |
|
K3 = Q2
| |||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| Ф | Ф | Ф | ||
| Х | Х | Х | ||
| 0 | 0 | 1 | 0 |
|
J2 = Q1Q0
| |||||
| Ф | Ф | Ф | Ф | ||
| 0 | 1 | 0 | ||
| Х | Х | Х | ||
| Ф | Ф | Ф | Ф |
|
K2 = Q3 v Q1Q0
| |||||
0 | 1 | Ф | Ф | ||
| 1 | Ф | Ф | ||
| Х | Х | Х | ||
| 0 | 1 | Ф | Ф |
|
J1 = Q0
| |||||
| Ф | Ф | 1 | 0 | ||
| Ф | 1 | 0 | ||
| Х | Х | Х | ||
| Ф | Ф | 1 | 0 |
|
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
| |||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | ||
| Х | Х | Х | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 |
|
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 .
IIчасть : 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 = 80016. 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.1Загрузка 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:
Iчасть : Счётчик прямого счёта .
М = 13 ; триггеры типа JK.
Код двоичный, возрастающий;
Используются состояния : а0 , а1 … а12 .
IIчасть : Интерфейс ЗУ .
Lпзу = 11 KB ; Lозу = 4 KB .
IIIчасть : 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 :