Устройство управления синхронного цифрового автомата

Устройство управления синхронного цифрового автомата

1. Введение.

Характерная черта научно-технического прогресса, определяющего дальнейший

мощный подъём общественно-технического производства: широкое внедрение

достижений вычислительной и микропроцессорной техники во все отрасли

народного хозяйства. Решение задач научно-технического прогресса требует

применения средств вычислительной техники на местах экономистов, инженеров,

экономического персонала.

В связи с постоянным возрастанием масштабов производства, усложнением

экономических связей, требований научно-технической революции в народном

хозяйстве всё больше возникают потребности в автоматизации и

компьютеризации экономики страны, что является необходимым условием для

выхода Украины на мировой рынок.

Особое значение получает разработка автоматических систем управления

технологическими и производственными процессами и оснащения их роботами-

манипуляторами, приборами управления и контроля.

Автоматизация и роботизация производства — замена человеческого труда

трудом машин, автоматов и роботов позволяет во много раз повысить

производительность труда и качество продукции. Внедрение автоматизации и

роботизации позволяет во много раз повысить проводить различные работы в

тех отраслях хозяйства, где использование человеческого труда является

неприемлемым из-за опасности для жизни и здоровья рабочих. Кроме того,

точность выполнения работы, производимой машиной намного выше точности

работы, выполненной человеком, что делает необходимым применение роботов и

автоматов при изготовлении миниатюрной и высокоточной продукции.

Но роботы и автоматы — всего лишь механизмы, приводимые в действие

механической либо иным видом энергии. Очевидно, что для использования этих

механизмов требуются специальные системы управления. До изобретения ЭВМ,

эти функции возлагались либо на человека, либо на сложные и громоздкие

механические системы, из-за чего редко удавалось достичь высокой точности,

кроме того, это требовало больших затрат финансовых средств и энергии, что

приводило к повышению себестоимости продукции.

Другой стороной научно-технического прогресса явилось развитие науки,

которая является основой для роста новых технологий и видов производства,

которые, в свою очередь, стимулируют развитие науки. Нетрудно понять, что с

развитием науки, всё более усложняется суть явлений, рассматриваемых ею, а,

поскольку практически любое явление можно анализировать при помощи

математики, то усложняются и расчёты, выполняемые человеком.

Поэтому, ещё с древнейших времён человек старался облегчить процесс

математических вычислений. Сначала для этих целей использовались 10 пальцев

и подручные предметы, затем — счёты, и, наконец, с изобретения в XVII веке

Блез Паскалем первой суммирующей и вычитающей машины, начинается история

развития вычислительной техники. С разработкой в 1910 году первой ЭВМ

удалось решить массу проблем, особенно в области математических и

статистических расчётов, которые человек не мог осуществить с такой

точностью и скоростью, которые обеспечивала вычислительная техника.

Первые поколения ЭВМ создавались а основе электронных ламп, затем —

транзисторов, и, поэтому, из-за своей высокой стоимости не находили

широкого применения.

Лишь в 1959 году, когда Р. Нойс изобрёл микросхему, значительно снизилась

себестоимость, потребляемая мощность, габариты и сложность ЭВМ, что

способствовало их популяризации и всеобщему распространению, особенно в

сфере управления производством.

Достижения микроэлектронной технологии позволило значительно расширить

возможности всех классов ЭВМ.

Простота и гибкость использования компьютеров, в большей мере обусловлена

применением программного обеспечения, что позволяет быстро и с наименьшими

затратами изменить предназначение ЭВМ.

До настоящего времени были разработаны 4 поколения ЭВМ, причём первые 3

уже не используются. Четвёртое поколение ЭВМ, созданное на основе

сверхбыстрых БИС способно выполнять сотни миллионов операций в секунду.

Успехи в развитии микропроцессоров и микро-ЭВМ ознаменовались созданием

нового класса средств вычислительной техники — персональных компьютеров, в

которых удачно сочетаются удобство, малые габариты, простота использования

и широкая сфера применения со сравнительно низкой стоимостью.

Использование ПК во многих случаях позволяет повысить продуктивность и

качество труда. Такие ЭВМ имеют довольно понятный интерфейс, благодаря чему

работа с ними не требует особой подготовки. Широкий спектр программного

обеспечения даёт возможность быстро изменить назначение данной ЭВМ.

Существует и быстро пополняется множество различных моделей персональных

компьютеров. В новых моделях, которые предоставляются пользователю,

возможности быстро расширяются, в первую очередь за счёт увеличения

производительности процессоров, ёмкостей основной и внешней памяти,

повышения качества и гибкости электронной графики, качества печати и т. д.

Сейчас, наряду с усовершенствованием персональных ЭВМ, широко ведутся

разработки в области искусственного интеллекта, который позволил бы

компьютеру самостоятельно принимать решения, не требуя при этом

вмешательства человека.

Основой для разработки следующего (пятого) поколения ЭВМ станут всё

большая миниатюризация и внедрение биотехнологий.

Принцип работы любой ЭВМ основан на проведении операций над числами,

представленными двоичными (реже — двоично-десятеричными или другими) кодами

в виде совокупности низких и высоких уровней напряжений или токов. Также,

но значительно реже, встречаются ЭВМ, оперирующие аналоговой информацией.

Поэтому на аппаратном уровне ЭВМ представлена двумя видами схем —

комбинационными логическими схемами и цифровыми автоматами, структура

которых зависит от того, какую из составных частей ЭВМ они реализуют и от

назначения ЭВМ в целом.

При проектировании ЭВМ и вычислительных систем значительное внимание

придают выбору операционных блоков АЛУ для реализации заданных логических

и арифметических операций

Развитие электронной вычислительной техники, информатики и применения их

средств и методов в народном хозяйстве, научных исследованиях,

образовании и иных сферах человеческой деятельности является на данный

момент приоритетным направлением развития научно-технического прогресса.

Это приводит к необходимости широкой подготовки специалистов по

электронным вычислительным машинам, системам и сетям, программному

обеспечению и прикладной математике, автоматизированным системам

обработки данных и управления, а также другим направлениям, связанным с

интенсивным использованием вычислительной техники. Всем этим специалистам

необходимы достаточно глубокие знания принципов построения и

функционирования современных электронных вычислительных машин,

комплексов, систем и сетей, микропроцессорных средств, персональных

компьютеров. Такие знания необходимы не только специалистам различных

областей вычислительной техники, но и лицам, связанным с созданием

программного обеспечения и применением ЭВМ в различных областях, что

определяется тесным взаимодействием аппаратных и программных средств ЭВМ,

тенденций аппаратной интеграции системных и специализированных

программных продуктов, что позволяет достичь увеличения продуктивности,

надёжности, функциональной гибкости, большей приспособленности

вычислительных машин и систем к эксплуатационному обслуживанию.

Заданием на данный курсовой проект является проектирование для некоторого

цифрового автомата устройства управления на основе жёсткой логики,

формирующего на десяти выходных шинах последовательности цифровых

управляющих сигналов по заданным кодам микрокоманд.