3 Синтез операційного автомата

Для операційного автомата визначимо вхідні та вихідні сигнали:

Y1: S_C := S_A ⊕ S_B

Y2: SM1 := A_пр

Y3: RgB := B_пр

Y4: RgC := B_доп

Y5: SM2 := 0

Y6: CNT := 16

Y7: SM1←1

Y8: SM2←1

Y9: SM1 := SM1 + RgB

Y10: SM1 := SM1 + RgC

Y11: SM2 := SM2 + 1

Y12: CNT := CNT – 1

x1: SM1[0] = 1

x2: CNT = 0

Отже, для реалізації операційного автомата необхідні наступні вузли[6]:

• Накопичувальний суматор (SM1) – для збереження діленого;

• Регістри B та C (RgB, RgC) – для збереження дільника у прямому та доповняльному кодах, відповідно;

• Накопичувальний суматор (SM2) – для формування модуля результату;

• Тригер (T) – для збереження знаку результату;

• Лічильник (CNT) – для виконання циклу операцій.

Маючи вхідні і вихідні сигнали операційного автомату та граф–схему, можна побудувати операційний автомат (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 – Операційний автомат

4 Синтез керуючого автомата

4.1 Аналіз принципу дії автомата Мілі

Функція керуючого автомата визначається:

1. Множиною вхідних (інформаційних) сигналів Х = (х₁, ..., х_M), які відображають стан операційного автомата;

2. Множиною вихідних (керуючих) сигналів Y = (у₁, ..., у_М), що ініціюють мікрооперації, реалізовані операційним автоматом;

3. Закодованним графом мікропрограми, що задає порядок проходження керуючих сигналів У в залежності від значень інформаційних сигналів X.

Функціонування керуючого автомата зводиться до генерування послідовності керуючих сигналів Y, продиктованою мікропрограмою і відповідної послідовності інформаційних сигналів X.

Для наочного зображення алгоритму виконання операцій використовують граф-схеми алгоритмів. Граф-схема алгоритму (ГСА) – орієнтований зв'язаний граф, який містить одну початкову вершину (Початок), одну кінцеву вершину (Кінець) і довільну кількість умовних і операторних вершин. Вершина "Початок" входів не має. Вершина "Початок" і будь-яка операторна вершина мають по одному виходу. Вершина "Кінець" виходів не має. Будь-яка умовна вершина має два виходи, які позначаються символами "Так" і "Ні". Замість цих символів можуть бути використані цифри "1" і "0" відповідно.

ГСА має задовольняти наступним умовам:

1. Входи і виходи вершин з'єднуються один з іншим за допомогою дуг, направлених завжди від виходу до входу.

2. Кожен вихід з'єднано лише з одним входом.

3. Будь-який вхід з'єднується з одним виходом.

4. Будь-яка вершина ГСА лежить на одному шляху з вершини "Початок" в вершину "Кінець".

5. Один із виходів умовної вершини може з'єднуватись з її входом, що є недопустимим для операторної вершини. Такі умовні вершини іноді називаються зворотними.

6. В кожній умовній вершині записується логічна умова із множини логічних умов.

7. В кожній операторній вершині записується оператор, який являє собою вихідний сигнал або сукупність вихідних сигналів управляючого автомата.

Будь-який автомат може бути заданий трьома способами: матричним, графічно і аналітично.

При матричному способі автомат представляє собою дві таблиці: таблиця переходів і виходів. Таблиця переходів визначає функцію переходів автомата, таблиця виходів - функцію виходів.

Для автомата Мілі правила розмітки ГСА станами автомата мають вигляд[2]:

• символом а₀ позначають вхід першої вершини, яка слідує за початковою, і вхід кінцевої вершини;

• входи вершин, які слідують за операторними вершинами, відмічаються символами стану а_і;

• входи двох різних вершин, за виключенням кінцевої, не можуть бути відмічені однаковими символами;

• вхід вершини може відмічатись тільки одним символом.

Автомат Мілі може інтерпретувати мікропрограму коректно тільки в тому випадку, якщо для всіх переходів виконується умова незалежності логічних умов від мікрооперацій, що виконуються під дією керуючих сигналів, які відповідають цим переходам.