Бикмухаметов_-_Учебное_пособие_по_МАиМУ

101

§6.4. Способы кодирования сигналов МО.

1.Горизонтальное кодирование

2.Вертикальное кодирование

3.Горизонтально-вертикальное кодирование

4.Вертикальногоризонтальное кодирование

Горизонтальное кодирование

Пусть m' - количество разрядов в Sоп для уi, N – количество различ-

ных сигналов МО. При горизонтальном кодировании m'= N

Горизонтальное кодирование наиболее приспособлено к эмуляции МК в том смысле, что различные изменения в совокупностях сигналов МО, записанных в операторных вершинах графа МП, не приводят к изме-

нению схемы формирования сигналов МО (СФМО) и требуют лишь пере-

записи операционного поля в соответствующих МК. Однако способ ха-

рактеризуется большой избыточностью, так как одновременно в такте формируется сравнительно небольшое количество сигналов МО, и требу-

ет большой длины Sоп для уi .

Вертикальное кодирование сигналов МО.

Пусть Е – количество различных совокупностей сигналов МО в оператор-

ных вершинах графа МП: Y1, Y2,… YE . Способ заключается в том, что в Sоп

для yi указывается двоичный номер выполняемой совокупности с количест-

вом разрядов m' = ]log2(E+1)[ .

Например, для МП рис.6.8 Е=6 : Y1 ={y1, y2}; Y2= {y3}; Y3= {y1, y4, y5};

Y4= {y2, y3}; Y5= {y5, w}; Y6= {y6, w}. Здесь m'= ]log2(6+1)[= 3, т.е., в Sоп для yi

требуется 3 разряда Q1, Q2, Q3 .

Схема СФМО представляет собой дешифратор совокупностей сигналов МО (DC). А так как одни и те же сигналы МО могут входить в различные со-

вокупности, то последовательно с DC включается шифратор (CD), представ-

ляющий собой набор элементов ИЛИ. В данном случае СФМО имеет вид,

показанный на рис. 6.20.

102

Рис. 6.20.

Достоинством вертикального кодирования является небольшая длина

Sоп для yi, однако данный способ практически не приспособлен к эмуляции МК, так как изменения совокупностей сигналов МО приводят к изменению схемы СФМО.

На практике используются комбинированные способы кодирования, а

именно, горизонтально-вертикальное и вертикально-горизонтальное кодиро-

вание.

Горизонтально-вертикальное кодирование

Множество из N сигналов МО разбивается на Н1 подмножеств Мi [i = 0 ÷ (H1 − 1)] совместимых сигналов. Два сигнала считаются совместимыми, если не встречаются вместе ни в одной операторной вершине.

Особенности.

1)Каждый сигнал включается только в одно из подмножеств.

2)Для каждого подмножества Мi выделяется отдельное поле с количест-

вом разрядов ni, в котором сигналы из подмножества Мi кодируются вертикально, т.е., если Gi−количество сигналов в Мi , то

ni = ] log2(Gi+1)[.

3)СФМО− это набор из H1 дешифраторов сигналов МО.

103

Например, для МП на рис. 6.8 этот граф имеет следующий вид (рис. 6.21):

По графу смежности разбиение выполняется за N этапов. На каждом

этапе очередной сигнал включается в то из уже организованных подмно-

жеств, с сигналами которого он совместим. Если таких подмножеств нет, то организуется новое подмножество, в которое он включается. Например, в

данном случае:

М0 = {y1, y3, y6 }; G0 = 3; n0 = 2(Q1, Q2); M1 = {y2, y4, W }; G1 = 3; n1 = 2(Q3, Q4); M2 = {y5 }; G2 = 1; n2 = 1(Q5)

Таким образом, в данном примере Sоп для yi содержит 5 разрядов Q1÷Q5 , в

которых сигналы МО кодируются следующим способом:

В схеме СФМО для каждого подмножества вводится отдельный дешифратор сигналов, причем дешифратор для М2 вырождается в элемент И (рис. 6.22) :

Рис. 6.22.

Разбиение на подмножества считается оптимальным, если оно миними-

зирует суммарную длину полей для подмножеств. Рассмотренный здесь спо-

соб разбиения (способ прямого включения) в общем случае оптимального разбиения не дает. Существуют машинные способы, основанные на переборе различных вариантов разбиения, позволяющие получить оптимальное раз-

биение.

По отношению к эмуляции МК данный способ кодирования характеризуется тем ограничением, что, если в новую совокупность войдут сигналы, ранее

104

бывшие совместимыми, то такую совокупность приходится реализовывать с помощью нескольких последовательно выполняемых МК.

Вертикально-горизонтальное кодирование

Множество из N сигналов разбивается на Н2 подмножеств Мj [j = 0 ÷ (H2

– 1)] таким образом, чтобы сигналы из разных подмножеств были совмести-

мыми. Внутри подмножества могут быть любые отношения совместимости.

По отношению к графу смежности задача заключается в разбиении его на ряд изолированных подграфов, каждому из которых будет соответствовать одно из подмножеств. Если какие-либо сигналы мешают такому разбиению,

то они выделяются в отдельное подмножество универсальных сигналов

Мунив.

Пусть: Gунив – количество сигналов в Мунив, Gj – количество сигналов в Мj.

Тогда в Soп для yi : выделяется три поля:

1.Поле для Мунив с количеством разрядов Gунив, в котором универсальные сигналы кодируются горизонтально.

2.Одно общее поле для всех подмножеств Mj с количеством разрядов Gjmax

3.Поле для номера j -го подмножества Mj, сигналы которого закодированы в общем поле горизонтально.

Например,

если в графе смежности на рис.6.21 уда-

лить из графа

5-ую вершину

(т.е. Мунив =

{y5}), то граф распадается на 2 подграфа, соответствующие подмножествам М0 = {y,y2,y3,y4} и М1 = {y6,W}. Здесь, таким образом, Gунив = 1, G0 = 4, G1 = 2, Gjmax

= 4. В результате Son для yi содержит 5 разрядов.

105

Пусть в операционном поле записана совокупность сигналов Y5 ={y5 , W}.

Тогда импульс Z1 сформируется в указанных точках схемы.

Рассмотрим пример построения таблицы МК с вертикально-

горизонтальным кодированием, естественной адресацией МК и остановом по

W для графа МП на рис. 6.24.

Рис. 6.25

106

Sоп для yi содержит 7 разрядов (рис. 6.25б).

В таблице МК (рис. 6.26) в управляющей МК два младших разряда не ис-

пользуются, и значения их безразличны, что в шапке таблицы отмечено про-

черками. Так как количество подмножеств в данном примере больше двух, то в схему СФМО введен дешифратор номера подмножества DC (рис. 6.27).

Рис. 6.26

Рис. 6.27

По отношению к эмуляции МК способ характеризуется тем ограничени-

ем, что, если в новую совокупность сигналов МО войдут сигналы из разных подмножеств Мj , то такую совокупность приходится реализовывать с помо-

щью нескольких последовательно выполняемых МК. Универсальные сигна-

107

лы называются таковыми в том смысле, что в новые совокупности они могут входить без ограничений в комбинации с любыми другими сигналами.

§6.6. Сегментация управляющей памяти.

Сегментация УП применяется для сокращения требуемой длины SА в

МК и заключается в разбиении всех ячеек УП, начиная с нулевой, на равные части, называемые сегментами. Количество ячеек в каждом сегменте равно

2α , где α- целое. Можно показать, что в адресах ячеек, принадлежащих од-

ному сегменту, меняются лишь α младших разрядов, образующих адрес ячейки внутри сегмента В. Старшие r = p−α разрядов не меняются и образу-

ют адрес сегмента S. Таким образом, при сегментации адрес ячейки УП А = SВ. Из сказанного следует, что нет необходимости указывать в SА МК адрес сегмента, если управление передается в пределах данного сегмента. Но если управление передается в другой сегмент, приходится использовать спе-

циальную МК перехода. При сегментации УП процесс построения таблицы МК усложняется, т.к. необходимо минимизировать количество МК перехода,

следя за тем, чтобы по возможности использовались все ячейки каждого за-

полняемого сегмента. Рассмотрим эту процедуру для графа МК на рис.6.28, в

котором каждая операторная вершина для удобства помечена порядковым номером вершины.

108

Рис. 6.28.

Соответственно, в таблицах МК в операционных полях Sоп будут ука-

зываться не УС, а порядковые номера соответствующих операторных вер-

шин. Составим таблицу МК, считая, что объем УП равен 128 ячейкам, разби-

тым на 8 сегментов по 16 ячеек; используется естественная адресация МК и останов по Анач =0.

Рис. 6.29.

На рис. 6.29а показаны форматы МК, используемых при естественной адресации МК и сегментации УП. Здесь старший разряд МК равен 0 для опе-

рационной МК и 1- для управляющей МК. Следующий разряд γ в управляю-

щей МК равен 0 для обычной управляющей МК и 1 – для МК перехода в

109

другой сегмент. Если γ = 0, то следующие l разрядов образуют поле Х; если γ

= 1, то в следующих r разрядах фиксируется новый адрес сегмента SН. Коли-

чество разрядов в полях Х и SН выбирается равным max{l,r}.

В таблице МК (рис.6.30) использованы естественная адресация МК и сегментация УП. Здесь α = 4, r = 3, l = 3, и предполагается, что операционная МК по длине не превышает управляющие МК.

Если S1C'−адрес выполняемой МК, то Асл= S1С'+1 при выполнении операционной МК, а также при УПУ (Х = i), если хi = 0. Адрес Асл = S1B при БПУ (Х=0), а также при УПУ (Х=i), если хi=1. При выполнении МК перехо-

да в сегмент с адресом SH Асл= SHB. Из сказанного следует, в частности, что переход из одного сегмента в следующий может произойти естественным пу-

тем в процессе увеличения на 1 адреса выполняемой МК. В таблице МК на рис. 6.30 такой переход реализован после выполнения операционнй МК для

8-й операторной вершины.

Рис.6.30.

110

Далее составим таблицы МК для МП на рис. 6.28, используя принуди-

тельную адресацию с одним адресом в МК, останов по Анач=0 и сегментацию УП (объем УП – 64 ячейки, разбитые на 8 сегментов по 8 ячеек).

Результаты представлены в таблице на рис. 6.31 (принудительная адре-

сация с одним адресом и со СТАМК) и таблице на рис. 6.31 (принудительная адресация с одним адресом и без СТАМК), в которых α = 3, r = 3, l = 3. Типы МК, использованных на рис. 6.31 и 6.32, показаны на рис. 6.29б и 6.29в соот-

ветственно. Здесь разряд γ = 0 в обычной МК и 1 – в МК перехода в другой сегмент. После разряда γ расположено поле с количеством разрядов, равным max{ l,r }. В старших разрядах этого поля располагается поле Х, если γ = 0,

иначе в старших r разрядах поля фиксируется SH. В МК на рис.6.29в адрес ячейки внутри сегмента В =В'β, где β – младший разряд адреса, В' – старшие

(α – 1) разрядов. Пусть S1 – адрес сегмента, в котором расположена выпол-

няемая МК. Тогда Асл= S1B при БПУ (Х=0) и Асл= SНВ при переходе в сегмент с адресом SН. При УПУ (Х=i) Асл=S1B+хi в таблице на рис.6.31 и Асл=S1B'xi в таблице на рис 6.32.

Рис.6.31.