2.1.3. Принципы функционирования операционных автоматов.

По принципу функционирования операционные автоматы делятся на ОА последовательного, параллельного и последовательно-параллельного действия.

ОА последовательного действия в качестве основных элементов своей структуры используют последовательный сумматор и динамические регистры, обеспечивающие циркуляцию информационных слов. В качестве динамических регистров можно использовать обычные статические сдвиговые регистры, замкнув цепь обратной связи из младшего разряда в старший. Применение сдвиговых регистров позволяет получать все необходимые сдвиги чисел и выделять требуемые разряды: сдвиг суммы частичных произведений вправо, отбор очередного разряда множителя, удвоение остатка при каждом элементарном цикле деления и т.д.

Например, алгоритм элементарного i-го цикла умножения можно представить в виде:

С_i=(b_i*A+c_i-1)*2^-1, где

i=1,2,…,n – номер элементарного цикла, C_i – i-я сумма частичных произведений, А – множимое, b_i – i-й разряд множителя. Последовательность операций в данной формуле соответствует очередности их исполнения.

Если операнды в ОА поступают не одновременно, то первый поступивший должен определенное время хранится без сдвига.

ОА параллельного действия является наиболее универсальным и находит самое широкое распространение для выполнения всех без исключения типовых операций. Структурная схема подобного ОА содержит 3-4 регистра, на которых размещаются операнды и результат.

Как минимум 2 регистра должны обеспечивать процедуру сдвигов. Поле регистров, где размещаются числовые данные, разделяется на два подполя: порядков и мантисс. При этом числа с фиксированной точкой размещаются на полях мантисс. Выделяются отдельные сумматоры порядка и мантисс. Для выполнения операций обработки строк помимо сдвигов, испольхуемых в арифметических операциях, должны быть предусмотрены дополнительные модифицированные сдвиги на определенное количество разрядов (4,8).

ОА параллельно-последовательного действия обычно используются для

Для выполнения операций над десятичными числами, представленными в двоично-десятичной системе кодирования, или для обработки срок символов произвольной длины, хранимых в памяти с байтовой адресацией. Каждый операнд при этом указывается адресом байта его младшего разряда и длиной в байтах. Все операции выполняются поразрядно (относительно десятичных разрядов) или побайтно (в случае обработки строк) и параллельно относительно двоичных кодов десятичных цифр или символов. Схема ОА должна содержать три однобайтовых регистра для хранения пар разрядов операндов, схемы образования инверсного кода и определения нулевого значения, десятичный сумматор, триггера для запоминания особых ситуаций в процессе выполнения операций, регистры для запоминания адресов – операндов, счетчики длины операндов, работающие в режиме вычитания.

Операционный автомат, построенный по любому из приведенных принципов функционирования, содержит, кроме того, и специальное устройство местного управления, для проектирования которого можно использовать методы проектирования УА, рассмотренные в разделе 1.