31. Способи опису алгоритмів та мікропрограм.

Найнаочніше зображати мікропрограми і алгоритми як орієнтованого графа, т.зв. граф схеми алгоритму (ДСА). Крім наочності це дозволяє використовуватиме аналізу та перетворення мікропрограм ефективні методи теорії графів. При графічному описі окремі функції алгоритмів (микрооперации) відбиваються як умовних графічних зображень, т.зв. вершин. У ДСА зазвичай використовують вершини наступних типов:

[pic]

- вершина «початок» має одного виходу, входів немає. Позначає початок микропрограммы.

- вершина «кінець» має будь-яке число входів, виходів немає. Позначає кінець микропрограммы.

- операторная вершина має будь-яке число входів, одного виходу. Усередині операторной вершини записується одна мікрокоманда - сукупність микроопераций, припускають спільне (тобто. одночасне) выполнение.

[pic]

- умовна вершина має будь-яке число входів і 2 виходу. Усередині умовної вершини записується булевое вираз, залежно від значення якого здійснюється вибір напрями виконання микропрограммы.

- особливий вид умовної вершини - чекає - має безліч входів, 2 виходу, 1 у тому числі заведено на вхід. Влучаючи в ждущую вершину вихід з неї можлива лише і під час умови Х.

Граф мікропрограми складається з сукупності перелічених вершин і дуг, що з'єднують виходи одних вершин з входами інших. Поєднання вершин і напрям дуг графа визначають, виходячи з алгоритму операції, описуваного графом, і структури операційного автомата.

Сама мікропрограма і його граф мали бути зацікавленими коректні, тобто. відповідати наступним условиям:

1. У графі має бути лише одна початкова і жодна кінцева вершина. 2. У будь-яку вершину графа має поводитися по крайнього заходу єдиний шлях з початковій вершини. 3. З кожного виходу будь-який вершини графа має існувати по крайнього заходу єдиний шлях в кінцеву вершину. 4. За всіх можливих значеннях логічних умов і використовуваних слів має існувати шлях з початковій вершини в конечную.

[pic]

Пример ДСА представлений рисунке:

ДСА на рис.43 називається змістовної, т.к. всередині вершин записані вочевидь микрооперации і логічні умови. Якщо ж кожну микрооперацию позначити символами Yi, a логічні умови через Xi, то вийде так звана кодированная ДСА (рис.44 ). Для правильного сприйняття мікропрограми, заданої як кодованої ДСА, необхідно знати відповідності між Yi, Xi і змістом відповідних микроопераций і логічних условий.

Для записи микроопераций всередині вершин використовується так называемый

Ф-язык. Докладно з зтим мовою можна ознайомитися у наступних курсах «Схемотехника ЕОМ», «Теорія і проектування ЕОМ». Але тут ми розглянемо лише основні тези цього языка.

У цьому вся мові існують двоичные константи і які змінюються: 0010 - константа, A(1:4) - четырехразрядное слово - четырехразрядная двоичная змінна. Наприклад, A(1:4)=1010 означає, що у першому розряді слова A буде 1, у другому - 0 тощо. A(2:3) - частина слова A, розміщена у другому і третьому розрядах. Найбільш уживані операції Ф-языка: присвоювання - A( 0:3 ): = 1000, B( 1:4 ): = A( 5:8 ) тощо. інвертування - A( 0:3 ): = ^ B( 1:4 ) конкатенації - З( 0:6 ): = A( 0:3 ). B( 1:3 ) Приклад 1. A( 0:3 ): = 1100 B( 1:4 ): = A( 0:3 ) ( B( 1:4 ): = 1100

2. B( 1:4 ): = 0101 A( 0:3 ): = ^B( 1:4 ) ( A( 0:3 ): = 1010

3. A( 0:3 ): = 1101 B( 1:3 ): = 110 З( 0:6 ): = A( 0:3 ). B( 1:3 ) ( C(0:6):=1101110

Запис виду A(2) означає, що саме розглядається другий розряд слова A, тобто. це біт, записаний у другому розряді слова A.

За виконання операцій присвоювання необхідно дотримуватися рівність розрядів за тими словами зліва і від знака присвоювання. Операції складання, логічного складання тощо. в Ф-языке записуються звичайним способом через оператор присваивания:

C(0:n):=A(0:n)+B(0:n)

D(0:n):=A(0:n)vB(0:n) і т.д.

31. Синтез мікропрограмних автоматів по граф-схемі алгоритму. Синтез автомата Мілі. Правила розмітки станів автомата Мілі.

32. Синтез мікропрограмних автоматів по граф-схемі алгоритму. Синтез автомата Мура. Правила розмітки станів автомата Мура.

33. Структурний синтез мікропрограмних автоматів. Структурний синтез автомата Мілі. Структурна таблиця переходів-виходів.

34. Структурний синтез мікропрограмних автоматів. Структурний синтез автомата Мура.

42.Контроль роботи цифрових автоматів.

Алгоритми виконання арифметичних операцій забезпечать правильний результат тільки у випадку, якщо машина працює без порушень. При виникненні будь-якого порушення нормального функціонування результат буде невірним, однак користувач про це не дізнається, якщо не будуть передбачені позначки для створення системи виявлення можливої ​​помилки, а з іншого боку, повинні бути опрацьовані заходи, що дозволяють виправити помилки. Ці функції слід покласти на систему контролю роботи цифрового автомата.  Система контролю - сукупність методів і засобів, що забезпечують визначення правильності роботи автомата в цілому або його окремих вузлів, а також автоматичне виправлення помилки.  Помилки в роботі цифрового автомата можуть бути викликані або виходом з ладу якоїсь деталі, або відхиленням від норми параметрів (наприклад, зміна напруги живлення) або впливом зовнішніх перешкод. Викликані цими порушеннями помилки можуть прийняти постійний або випадковий характер. Постійні помилки легше виявити і виявити. Випадкові помилки, обумовлені короткочасними змінами параметрів, найбільш небезпечні і їх важче виявити.  Тому система контролю повинна будується з таким розрахунком, щоб вона дозволяла виявити і по можливості виправити будь-які порушення. При цьому треба розрізняти наступні види помилок результату: 

1. виникають через похибки у вихідних даних; 

2. обумовлені методичними похибками; 

3. з'являються через виникнення несправностей у роботі машини. 

Перші два види помилок не є об'єктом для роботи системи контролю. Звичайно, похибки перекладу або подання числової інформації в розрядної сітки автомата призведуть до виникнення похибки в результаті рішення задачі. Цю похибку можна заздалегідь розрахувати і, знаючи її максимальну величину, правильно вибрати довжину розрядної сітки машини. Методичні похибки також враховуються попередньо.  Перевірка правильності функціонування окремих пристроїв машини і виявлення несправностей може здійснюватися за двома напрямами: 

• профілактичний контроль, завдання якого - попередження появи помилок в роботі; 

• оперативний контроль, завдання якого - перевірка правильності виконання машиною усіх операцій. 

Рішення всіх завдань контролю стає можливим тільки при наявності певної надмірності. Надмірність може бути або апаратними (схемними) засобами, або логічними або інформаційними засобами. До методів логічного контролю можна віднести наступні прийоми. У ЕОМ першого і другого поколінь відсутність системи оперативного контролю призводило до необхідності здійснення «подвійного рахунку», коли кожна задача вирішувалася двічі, і в разі збігу відповідей приймалося рішення про правильність функціонування ЕОМ.  Якщо в процесі вирішення якоїсь задачі обчислюються тригонометричні функції, то для контролю можна використовувати відомі співвідношення між цими функціями, наприклад,   Якщо це співвідношення виконується заданою точністю на кожному кроці обчислень, то можна з упевненістю читати, що ЕОМ працює правильно.  Обчислення визначеного інтеграла із заданим кроком інтегрування можна контролювати порівнянням отриманих при цьому результатів з тими результатами, які відповідають більш крупному кроці. Такий «скорочений» алгоритм дасть, мабуть, більш грубі оцінки і по суті вимагає додаткових витрат машинного часу.  Всі розглянуті приклади свідчать про те, що такі методи контролю дозволяють лише зафіксувати факт появи помилки, але не визначають місце, де сталася ця помилка. Для оперативного контролю роботи ЕОМ визначення місця, де сталася помилка, тобто рішення задачі пошуку несправності, є досить суттєвим питанням.