33. Содержательная, закодированная, отмеченная граф-схема алгоритмов

Тема: Представление закона функционирования микропроцессора в виде микропрограммы

Микропрограмма представляет собой направленный граф и бывает трех типов:

1. содержательная граф-схема алгоритма (ГСА);

2. закодированная ГСА;

3. отмеченная ГСА.

Содержательная ГСА содержит описания микроопераций в терминах устройств ОБ. В каждом ОБ указывается непосредственно содержание выполняемой микрооперации.

Для построения микропрограммы используется следующие вершины:

Содержательные алгоритмы строятся на начальном этапе проектирования, имеет хорошую наглядность, однако имеет громоздкое описание и занимают значительное место, поэтому в дальнейшем она преобразуется в закодированную схему алгоритма. Переход от содержательной ГСА к закодированной весьма прост. Каждой операции присваивается свой символ по порядку, в виде y_1, y_2,…

Одинаковые микрооперации имеют одинаковые символы, хотя могут находиться в разных операторных вершинах. Аналогичным образом могут закодироваться в виде символов x₁, x₂,…

Конечная вершина кодируется Y_к , начальные Y_н..

Закодированная ГСА. Закодированная ГСА позволяет в дальнейшем осуществить минимизацию числа вершин логических условий и позволяет переходить к автоматам Мили или Мура путем соответственной отметки графа.

Синтез микропрограммных автоматов можно найти в книге Баранова «Синтез МПА».

Пример закодированный МПА можно представить в следующем виде:

При построении графа необходимо проверить условие корректности: из начальной вершины всегда должен существовать путь в конечную, который должен проходить через все вершины графа.

Содержательная ГСА позволяет синтезировать УУ в виде автомата Мили, автомата Мура и всегда автомата с программируемой логикой (ПЛ).

Рассмотрим синтез УУ как автомат Мили (т.е. автомата с жесткой логикой). Для синтеза осуществляется разметка графа или переход к отмеченной ГСА.

Для разметки используются следующие правила:

- начальные, конечные вершины кодируются одним символом, например q₁;

- следующая дуга за операторной вершиной кодируется следующим символом;

-ждущая вершина кодируется своим символом.

Символы q₁, q₂ определяют последующие состояния автомата и позволяет перейти к автоматному графу.

Автоматный граф содержит число вершин, соответствующих отмеченной ГСА.

Используется переход из конечной вершины в начальную – микрооперация y₀, с установкой.

Автоматный граф позволяет перейти к структурной таблице переходов/выходов автомата, а от нее синтезирует комбинационную часть УУ.

34. Синтез управляющих автоматов

Тема: Синтез управляющих автоматов

Таблица переходов автомата Мили.

Таблица переходов используется для построения комбинационных частей автомата Мили, в частности – для определения функций возбуждения элементов памяти и определения функций выходов автоматов.

В отличии от абстрактного канала строится структурная таблица переходов и выходов. Для построения таблицы используется результаты кодирования состояний автоматов, результаты выбора элементов памяти, из которых видно, какие информационные входы имеют элементы памяти.

1. Определение числа состояний автомата происходит по автоматному графу.

Число элементов памяти автомата:

N = ] log₂(L) [, L- число вершин.

2. Кодирование состояний автомата предполагает задание двоичного кода каждого состояния.

q_i - <p₁ , p₂ , … , p_N>

q₁ - <00>

q₂ - <01>

q₃ - <10>

q₄ - <11>

3. Выбор элементов памяти. В качестве элементов памяти – триггеры различного типа. В зависимости от типа триггера становится известно, как менять состояние элементов памяти в следующий момент времени.

Если в следующий момент времени возбуждать эти информационные входы, то можно менять состояния элементов памяти в зависимости от входных сигналов. Используя результаты кодирования и определения информационных входов можно построить структурную таблицу переходов.

Таблица переходов.

ТТ№ №	Исходное состояние	Код исходного состояния	Следующие состояния	Код следующего состояния	Входной набор	Выходной набор	Сигнал возбуждения
1 2	q1	00	q2 q3	01 10	Bx1 B1	y2,y3 y1	S1 S2
3 4	q2	01	q3 q4	10 11	2 x2	y3 y3,y5	S1, R1 S1
5	q3	10	q4	11	1	y7	S2
6 7	q4	11	q1 q2	00 01	3 x3	y2,y0 y2,y3	R1,R2 R1

Таблица переходов позволяет перейти к функциям возбуждения элементов памяти и определения уравнений, формирующих выходные сигналы.

Автомат Мили представляет собой блок-схему.

KC1 осуществляет определение функции возбуждения элементов памяти.

q(t+1)= φ(g(t),X)

X= {B, x₁ ,x₂ , …, x_n}, Y=f(q₁ ,q₂ , … , q_k , X)

Q – элемент памяти , набор триггеров, который используется для кодирования состояний. Каждый триггер, имеет прямой инверсный выход. Число триггеров = N

KC2 – формирует функции выходов автомата. Функции выхода зависят от состояний автомата и исходного состояния.

35. Построение функциональной схемы автомата Мили

Построение функциональной схемы автомата Мили.

Для построения необходимо определить логические уравнения, реализующие функции возбуждения автомата (закон функционирования КС1) и определить логические уравнения, реализующие функции выходов (закон функционирования КС2).

Используя структурную таблицу переходов можно определить уравнения, реализующие функции возбуждения:

S₁= q₁∙B ₁+q₂₂+q₄x₂

R₁=q₄x₃+q₄₃

S₂=q₁∙Bx₁+q₃

R₂=q₂₂+q₄₃

y₁=q₁∙B₁

y₂=q₁Bx₁+q₄₃+q₄x₃

y₃=q₁∙Bx₁+q₂₂+q₂x₂+q₄x₃

y₄=q₃

y₅=q₂₂

y₀=q₄₃

Пусть базис элементов 155-ой серии, тогда схема имеет вид: