2.2 Операционные автоматы.

Формально функция операционного автоматазадается пятеркой множеств <D, R, S, Y, X>, где D – множество входных слов, R – множество выходных слов, S – множество внутренних слов, Y – множество микроопераций (соответствует управляющим сигналам), X – множество логических условий (соответствует осведомительным сигналам).

С позиций теории автоматов входными сигналами ОА являются значения вектора (D, Y), выходными – значения вектора (X, R), состояниями – значения вектора (S₁, S₂, …, S_l). Таким образом элементами функции ОА являются:

1. таблица спецификации слов микропрограммы, которая содержит описание входных, выходных и внутренних слов;

2. список микроопераций, задающий множество микроопераций;

3. список логических условий – задает логические условия.

Заданная функция ОА может быть реализована различным образом. Каноническая структура ОА строится путем прямой интерпретации его функции. Интерпретация функции ОА – замена функциональных терминов (микрооперации, слова, логические условия) элементами структурного базиса ОА (шины, регистры, комбинационные схемы).

Структурный базис– множество (конечное) типов элементов, достаточное для построения любого автомата заданного класса.

Структурный базис операционного автоматасостоит из следующий элементарных автоматов:

1. Шины.

1. Для передачи одного бита используется сигнальная линия– эл. цепь.

2. Шина– организованная совокупность сигнальных линий, предназначенных для передачи слова информации.

3. Для реализации микроопераций вида A:=B используется управляемая шина. Управляемая шина реализует следующее векторное уравнение: А=yB, где y – управляющий сигнал.

4. Мультиплексор– организованная совокупность управляемых шин для передачи информации от нескольких источников одному приемнику. Функционирование описывается логическим уравнением, где y_i– сигнал управления мультиплексором, B_i– слова-источники данных, А – слово-приемник данных.

2. Регистры.

1. Запоминающий элемент– устройство, предназначенное для хранения 1 бита информации.

2. Совокупность запоминающих элементов, предназначенных для хранения слова информации, называется регистром. Часть регистра, предназначенная для хранения поля слова, называетсяподрегистром, и может рассматриваться как самостоятельный регистр.

3. Комбинационные схемы.

Комбинационная схемаявляется композицией логических элементов и реализует функцию.

Обозначение элементов структурного базиса операционного автомата:

Обозначение	Элемент
	Шина
	Управляемая шина (у - сигнал управления) реализует микрооперацию у: В(1:n):=A(1:n);
	Мультиплексор на N входов реализует набор микроопераций
	Регистр с выделенными подрегистрами
	Комбинационная схема, вычисляющая значение функции Ф у: S:=Ф(A,B,...,Z);

Каноническая структура ОА строится по следующим правилам:

1. входным словам ставятся в соответствие входные полюсы структурной схемы;

2. выходным словам ставятся в соответствие выходные полюсы структурной схемы;

3. внутренним словам ставятся в соответствие регистры соответствующей разрядности;

4. регистры при необходимости соединяются шинами с соответствующими входными и выходными полюсами;

5. в регистрах при наличии полей в словах выделяются подрегистры;

6. каждой микрооперации вида ставится в соответствие комбинационная схема, выход которой управляемой шиной соединяется с регистром, хранящим слова результата (шина управляется соответствующим управляющим сигналом), а вход шинами соединяется с регистрами, хранящими слова операндов; микрооперации вида A:=B реализуются одной управляемой шиной;

7. Каждому ЛУ вида ставится в соответствие комбинационная схема, вход которой шинами соединяется с регистрами, хранящими слова операндов, а на выходе формируется соответствующий осведомительный сигнал; если ЛУ заключается в проверке разряда, то реализуется без комбинационной схемы.