Реферат: Исследование синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере
Внимание, Студент!!! При синтезе ТУ втаблицах внутренних состояний позднее была обнаружена ошибка — два поля былизаполнены неверно! Советую вникнуть во всё самому и исправить со всемивытекающими последствиями(в результате могут измениться уравнения и схемарегистра). Мне уже просто лень исправлять т.к. всё равно работу сдал J
Содержание:
Задание на курсовоепроектирование………………………………………………стр.2
Проектирование синхронногосдвигающего регистра на JK-триггере…………… стр.3
Синтез триггерного устройства…………………………………………………….стр.8
ЗАДАНИЕ
На курсовое проектирование подисциплине «Организация ЭВМ и систем»
Спроектировать схему заказной ИС, выполняющую функциювосьмиразрядного синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере.
Синтезировать триггерное устройство в соответствии свыбранным типом триггера.
1.Проектирование синхронногосдвигающего регистра на JK-триггере
Выбор типа выполняемой регистромоперации осуществляется с помощью сигналов управления, количество которыхопределяется по формуле y = ]logK[, где К – количество выполняемых операций.
В данном случае необходимо обеспечить выполнениедвух операций:
- сдвиг влево на 3разряда
- сдвиг вправо на3 разряда
Следовательно, требуется один управляющий сигнал у.
На каждый из 8 разрядов проектируемого регистра необходимопо одному триггеру.
Описание всего регистра можно свести к описанию поведенияодного i-го разряда этого регистра в следствиирегулярности его структуры. Состояние этого разряда в последующий моментвремени полностью определяется состоянием разрядов i-3и i+3, а также значением управляющего сигнала у.
При у = 1 выполняется сдвиг влево i-3, а при у = 0 сдвиг вправо i+3.
/>/>/>/>/>/>
i+3
i+2
i+1
i
i-1
i-2
i-3
Описание поведения i-го разрядарегистра обычно представляется в виде таблицы, в левой части которойрасположены все возможные состояния сигналов, влияющие на поведение i-го разряда, а в правой части – состояние i-горазряда после выполнения операции сдвига и тип перехода, который при этомдолжен осуществить выходной сигнал i-го разряда.
Условные обозначения возможных типов переходовпеременной Qi<sub/>представленыв таблице 1:
Значение в момент времени t Значение в момент времени t+1 Тип перехода Условное обозначение перехода jQi 0 -> 0 1 0 -> 1 a 1 1 -> 0 b 1 1 1 -> 1 1Описание поведения i-го разрядапредставим в виде таблицы 2:
Номер состояния Моменты времениТип перехода
jQi
t t+1 yQi-3
Qi
Qi+3
Qi
1 2 3 4 5 6 7 1 2 1 1 a 3 1 b 4 1 1 1 1 5 1 6 1 1 1 a 7 1 1 b 8 1 1 1 1 1 9 1 10 1 1 11 1 1 b 12 1 1 1 b 13 1 1 1 a 14 1 1 1 1 a 15 1 1 1 1 1 16 1 1 1 1 1 1В данной таблице тип перехода jQi определячется значениями Qi вмоменты времени t и t+1. Данныетаблицы №2 позволяют представить описание работы регистра в виде карты Карнодля четырёх переменных:
jQi
/> у·Qi-3
Qi· Qi+3
00 01 11 10 00 a 01 a a a 11 1 1 1 b 10 b b 1 b
Поскольку типы переходов выходного сигнала триггераполностью определяются значениями выходных сигналов, то, подставив вместо типовпереходов от jQi значения входных сигналов можнопостроить карту Карно, описывающую логику формирования входных сигналовтриггера, который выполняет функции i-го разрядапроектируемого регистра согласно таблице 3:
jQi JKTУ J K X 1 X a 1 X b X 1Использование различных типов триггеров приводит кформированию отличающихся друг от друга карт Карно, описывающих входные сигналыэтих триггеров. В нашем случае рассмотрим схемную реализацию на базе JK-триггерного устройства. В результате замены типовпереходов jQi насоответствующие значения входных сигналов получаем карты Карно, описывающиеповедение входных сигналов JK-триггера.
Ji
у·Qi-3 />
Qi· Qi+3
00 01 11 10 001
011
1
1
11X
X
X
X 10 X XX
X
Ki
/> у·Qi-3
Qi· Qi+3
00 01 11 10 00X
X
XX
01 X X XX
111
101
1
1
_
Ji = y · Qi+3 + y · Qi-3
__ _ __
Ki = y · Qi-3 + y · Qi+3
_ ___ _ ___
Ji+Ki = y · Qi+3 + y · Qi-3+ y · Qi-3 + y · Qi+3 = 1
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> />Переводим Ji = y · Qi+3 · y · Qi-3
/>
/>/> __ _ ___
Ki = y · Qi-3· y · Qi+3
_
Ki = Ji
Схема имеет вид:
/>
/>Чтобыполучить выражение, описывающее логику формирования сигналов на входе триггера,используем уравнение: Ji = y · Qi+3 + y · Qi-3 , где i =1..8, причем если результат подстановки i окажетсяменьше или равным нулю, то к результату следует прибавить максимальное (вданном случае 8) количество разрядов в проектируемом регистре, если жерезультат окажется больше максимального количества разрядов (т.е. 8), то изнего следует вычесть это максимальное число.
/>/>/> _
J1 = y·Q4<sub/>+ y·Q6
J2 = y·Q5<sub/>+ y·Q7
J3 = y·Q6<sub/>+ y·Q8
J4 = y·Q7 + y·Q1
J5 = y·Q8<sub/>+ y·Q2
J6 = y·Q1<sub/>+ y·Q3
J7 = y·Q2<sub/>+ y·Q4
J8 = y·Q3 + y·Q5
Схема сдвигающего регистра, построенного по полученнымвыражениям выглядит следующим образом:
/>
2.Синтезтриггерного устройства.
Исходными данными для проектирования являются функциявнешних переходов триггера и условия переключения выходного сигнала триггера поотношению к синхросигналу С.
Таблица внешних переходов JK-триггера:
K J QQn+1
jQi 1 1 1 1 1 a 1 1 1 1 1 1 1 b 1 1 X X 1 1 1 X X
Определим ограничения на изменения входных сигналов С, J, K.
- при изменении С, сигналы J и Kне должны меняться
- при С=1, сигналы J и Kне могут изменяться одновременно
- при С=0, никакие ограничения на изменение J и K не накладываются
- одновременное изменение С, J и Kне допустимо.
Описание работы триггерапредставим в виде таблицы внутренних состояний JK-триггера:
№ состояния Состояния входных сигналов C, J, K Q000
001
011
010
110
111
101
100
1
(1) 2 3 4 - - - 82
1 (2) 3 4 - - 7 -3
1 2 (3) 4 - 6 - -4
1 2 3 (4) 5 - - -5
- - - 4 (5) - - -6
- - 3 - - (6) - -7
1 2 - - - - (7) -8
1 - - - - - - (8)9
(9) 10 11 12 - - - 16 110
9 (10) 11 12 - - 15 - 111
9 10 (11) 12 - 14 - - 112
9 10 11 (12) 13 - - - 113
- - - 12 (13) - - - 114
- - 3 - - (14) - - 115
- 10 - - - - (15) - 116
1 - - - - - - (16) 1Минимизированная таблицавнутренних состояний и переходов JK-триггера:
№ состояния Состояния входных сигналов C, J, K Q000
001
011
010
110
111
101
100
1,2,3,4,7,8
(1) (2) (3) (4) 5 6 (7) (8)5,6
- - 3 4 (5) (6) - -9,10,11,12,13,16
(9) (10) (11) (12) (13) 14 15 (16) 114,15
- 2 3 - - (14) (15) - 1Повторно минимизированная таблицавнутренних состояний и переходов JK-триггера имеет вид:
№ состояния Состояния входных сигналов C, J, K Q000
001
011
010
110
111
101
100
1
(1) (1) (1) (1) 2 2 (1) (1)2
- - 3 3 (2) (2) - -3
(3) (3) (3) (3) (3) 4 4 (3) 14
- 1 1 - - (4) (4) - 1В соответствии с графом заполняемдвойную карту Карно:
/>
/> CJK
y1y2 000 001 011 010 110 111 101 100 00 00 00 00 00 01 01 00 00 01 -- -- 11 11 01 01 -- -- 11 11 11 11 11 11 10 10 11 10 -- 00 00 -- -- 10 10 --Отсюда, получаем две карты Карнои уравнения для y1 и y2:
/> CJK
y1y2 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 X X1
1
X X 111
1
1
1
1
1
1
1
10 X X X1
1
X/>
y1 = y1·y2 +y1·C·K + y2·C·J
/> CJK
y1y2 000 001 011 010 110 111 101 100 001
1
01 X X1
1
1
1
X X 111
1
1
1
1
1
10 X X X X_ _ _ _ _ _
y2 = y1·C·J +y1·y2·J·K + y1·y2·J + y1·J·K
Схема JK-триггерногоустройства имеет вид:/>