2.5 Структура и функции управляющего автомата.

Основная функция состоит в формировании адреса следующей микрокоманды.

По состоянию полей адреса и условий перехода текущей микрокоманды, а также по значению сигналов логических условий, выдаваемых операционным автоматом, в блоке микропрограммного управления формируется адрес ячейки памяти, в которой хранится следующая микрокоманда исполняемой микропрограммы. В следующем тактовом периоде микрокоманда считывается из управляющей памяти. Разряды поля управляющих сигналов поступают в операционный автомат, который выполняет данную микрокоманду, а разряды поля адреса и поля условий перехода — в блок микропрограммного управления, который формирует адрес очередной микрокоманды. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет выполнена вся микропрограмма. Так как структура управляющего автомата стандартна, основные усилия разработчика направлены на составление микропрограммы, которая записывается в ячейки постоянного запоминающего устройства.

2.6 Структура и функции операционного автомата.

Описание составляющих:

•АЛУ - арифметико-логическое устройство, выполняет арифметические и логические операции.

•Регистры общего назначения - не имеют фиксированной функции и могут быть использованы для хранения данных, адресов памяти, результатов операций и других временных значений.

•Регистр флагов - специальный регистр, который содержит набор битовых флагов, отражающих результаты предыдущих операций. Флаги могут быть установлены или сброшены в зависимости от результата выполнения инструкций процессора.

•Регистр команд - специальный регистр, который содержит текущую выполняемую машинную инструкцию. Этот регистр хранит двоичное представление инструкции, которая должна быть выполнена процессором на текущем этапе исполнения программы.

•Регистр слова состояния процессора - содержит набор битовых флагов, отражающих результаты предыдущих операций процессора. Этот регистр обычно используется для определения состояния процессора и управления выполнением программы.

Функция операционного автомата определяет, как автомат переходит из одного состояния в другое в ответ на входные данные и текущее состояние. Она обычно задается таблицей или графом переходов, в которой указаны возможные состояния автомата, входные сигналы и соответствующие переходы. Функция операционного автомата определяет логику его работы.

2.7 Как происходит согласование по времени работы операционного и управляющего автоматов.

Операционный автомат (ОА) отвечает за выполнение операций или обработку данных, в то время как управляющий автомат (УА) управляет состоянием и поведением ОА. Согласование работы происходит с помощью синхронных схем (Процессорная архитектура с одним тактовым импульсом; Многопроцессорные системы с общим тактовым сигналом:) или создания параллельной архитектуры (Симметричная многопроцессорная архитектура).

2.8 Этапы функционального проектирования автомата Мили. Привести пример.

Автомат Мили – это конечный автомат, выходная последовательность которого зависит от состояния автомата и входных сигналов. Это означает, что в графе состояний каждому ребру соответствует некоторое значение (выходной символ). В вершины графа автомата Мили записываются выходящие сигналы, а дугам графа приписывают условие перехода из одного состояния в другое, а также входящие сигналы. Т.е. автомат типа Мили вырабатывает выходной сигнал, когда у него меняется входной, в зависимости от его предыдущего состояния. При этом длительность выходного сигнала не зависит от длительности входного, а только от его присутствия.

Граф автомата – это ориентированный связный граф, вершины которого символизируют внутренние состояния автомата, а дуги – переходы из одного состояния в другое. Для графа Мили на дугах указываются сходные и выходные буквы. Выходные буквы пишутся над дугами, символизируя то, что выходное состояние зависит от состояния автомата в предыдущий момент времени.

Табличный способ задания автомата Мили

Автомат Мили может быть задан таблицей переходов и таблицей выходов.

В таблице переходов АА Мили на пересечении столбца am и строки zf записывается состояние as, которое есть функция δ от am и zf

	am
zf	as	=δ(am,zf)

В таблице выходов на пересечении столбца am и строки zf записывается выходной сигнал, который есть функция λ от am и zf.

	am
zf	wg	=λ(am,zf)

Пример: Задание автомата Мили табличным способом (автомат имеет два входных сигнала, два выходных сигнала и три состояния).

Таблица переходов

δ a1 a2 a3

z1 a1 a3 a1

z2 a2 a1 a2

Таблица выходов

λ a1 a2 a3

z1 w2 w2 w2

z2 w1 w1 w2

Графический способ задания автомата Мили

На рисунке приведен граф автомата Мили на 3 состояния, имеющий 2 входных сигнала и 2 выходных сигнала

2.9 Этапы функционального проектирования автомата Мура. Привести пример.

Выходной сигнал в атомате Мура зависит только от состояния в рассматриваемый момент времени. Конечный автомат, выходное значение сигнала в котором зависит лишь от текущего состояния данного автомата, и не зависит напрямую Этапы:

•Проектирование функции переходов, где определяется условия переходов. Разработка таблицы переходов.

•Проектирование выходной функции, где определяются выходные символы на основе текущего состояния

•Проевдение анализа, где происходит проверка на работоспособность исходя из требований

•Оптимизация, где происходит улучшение производительности и упрощение логических уравнений