Кафедра К3
Прикладная математика, информатика
и вычислительная техника
Теория автоматов
Задание на курсовую работу по теории автоматов
Часть № 1. Абстрактные автоматы
-
По заданным таблицам переходов и выходов создайте модель абстрактного автомата МИЛИ на языке VHDL. Подготовьте тестовую последовательность входных наборов, осуществляющую проверку правильности выполнения всех переходов автоматом МИЛИ и формирования им выходного сигнала. Выполните моделирование абстрактного автомата МИЛИ с помощью приложения ModelSim, используя подготовленную последовательность входных наборов, и убедитесь в работоспособности VHDL модели.
Варианты заданий на структурный синтез
- Для заданного абстрактного автомата МИЛИ постройте эквивалентный автомат МУРА.
- Создайте модель эквивалентного абстрактного автомата МУРА на языке VHDL. Выполните моделирование автомата МУРА на той же самой последовательности входных наборов, используя приложение ModelSim, и убедитесь в том, что последовательность его выходных сигналов будет совпадать с последовательностью, формируемой автоматом МИЛИ.
- Создайте среду (Testbench) для совместной отладки VHDL моделей обоих автоматов. Используйте модель генератора заданной тестовой последовательности входных наборов и модель наблюдателя, анализирующего выходные сигналы обоих автоматов.
Часть № 2. Структурные автоматы
- Используя канонический метод структурного синтеза автоматов, выполните синтез структурных автоматов МИЛИ и МУРА в заданном базисе, с использованием элементов памяти заданного типа. Минимизацию функций возбуждения и выходов автоматов выполните с помощью карт Карно.
- С помощью схемотехнического редактора QUARTUS II создайте модули, содержащие синтезированные структурные автоматы МИЛИ и МУРА. Используя функциональное моделирование, убедитесь в правильности синтеза автоматов.
- Выполните тестирование структурных автоматов с помощью специализированного стенда «ТSTAND».
- Выполните декомпозицию одного из структурных автоматов на память, состоящую из элементов заданного типа и две комбинационные схемы: возбуждения элементов памяти и выходов автомата.
- На языке VHDL составьте модели структурных частей выбранного автомата: памяти и двух комбинационных схем. Для комбинационных схем используйте потоковый стиль описания архитектуры. Память опишите, используя поведенческий стиль описания архитектуры. Последовательно замените схемные модули проекта на соответствующие VHDL модули. Каждый раз используйте функциональное моделирование для проверки правильности вновь созданного VHDL модуля, включая итоговую VHDL модель выбранного структурного автомата. Для этого рекомендуется использовать специализированный стенд «ТSTAND».
- Выполните макетирование структурных автоматов в кристалле ПЛИС учебного стенда и проведите с ними испытания, используя ресурсы стенда.
Часть № 3. Микропрограммные автоматы
- Для операционного устройства разработайте алгоритм выполнения заданной операции. Алгоритм представьте в виде содержательных и закодированных граф схем. Варианты заданий возьмите из файла «Задание на КП по ОРГ ЭВМ».
- Опишите устройство для выполнения операции умножения с помощью языка VHDL. Примените для этого поведенческий стиль описания архитектуры. Для хранения преобразуемых слов информации используйте переменные. Опишите процесс, содержащий последовательность операторов преобразования переменных с целью вычисления результата (произведения) в соответствии с разработанным алгоритмом.
- Используя функциональное моделирование, выполните верификацию VHDL модели операционного устройства на некоторых наборах. С помощью стенда «TEST_ALG» выполните исчерпывающее тестирование модели.
- Выполните декомпозицию операционного устройства по принципу Глушкова. Создайте на языке VHDL модель операционного автомата (ОА). В зависимости от управляющих сигналов операционный автомат выполняет соответствующие микрооперации и формирует сигналы признаки. Проверьте модель ОА, подавая на него последовательность, подготовленных вручную, для некоторых операндов, управляющих сигналов.
- Решите задачу интерпретации закодированного графа микропрограммы автоматом МИЛИ. Для этого выполните соответствующую разметку графа, а затем перейдите к графу переходов автомата.
- Составьте модель управляющего автомата МИЛИ на языке VHDL. Выполните её сопряжение с моделью операционного автомата и выполните комплексную отладку операционного устройства. Выполните тестирование операционного устройства с помощью специализированного стенда «ТEST_OY».
- Решите задачу интерпретации закодированного графа микропрограммы автоматом МУРА. Для этого выполните соответствующую разметку графа, а затем перейдите к графу переходов автомата.
- Составьте модель управляющего автомата МУРА на языке VHDL. Выполните её сопряжение с моделью операционного автомата и выполните комплексную отладку операционного устройства. Выполните тестирование операционного устройства с помощью специализированного стенда «ТEST_OY».
- Выполните макетирование операционного устройства в кристалле ПЛИС учебного стенда и проведите его испытания, используя ресурсы стенда.
Курсовая работа охватывает четыре раздела дисциплины, изучаемые в 4 семестре: абстрактные, структурные, микропрограммные автоматы и средства автоматизации проектирования.