4. Граф-схеми мікропрограми ка.

Якщо кожну мікрооперацію (рис.2) позначити символами Y_i (i = 0, 1, 2…n), а логічні умови через Х_i, то вийде так звана кодована ГСА.

Позначимо вхідні сигнали з алгоритму, зображеного на рис.2, наприклад, таким чином:

Х1 = ?; Х3 = L+.

X2 = L_z;

Позначимо вихідні сигнали:

Y1 => SM (0:15) = A (0:15) + B (0:15);

Y2 => Z (0:15) = SM (0:15);

Y3 =>L-;

Y4 => PR (0:1) = 1;

Y5 => PR (0:1) = 10;

Y6 => PR (0:1) = 00;

Y7 => PR (0:1) = 01;

Таким чином кодована ГСА на підставі змістовної граф-схеми алгоритму має вигляд, рис.3

Рис.3. Кодована ГСА

ГСА повинна задовольняти такі умови:

1. Виходи та входи вершин з’єднуються один з одним за допомогою дуг, що направлені завжди від виходу до входу.

2. Кожний вихід з’єднаний лише з одним входом.

3. Будь-який вхід з’єднується, принаймні, з одним виходом.

4. Будь-яка вершина ГСА лежить, принаймні, на одному шляху з вершини «початок» у вершину «кінець».

5. Один з виходів умовної вершини може з’єднуватись з її входом, що недопустимо для оперативної вершини. Такі умовні вершини іноді називають поворотними.

6. В кожній умовній вершині записується логічна умова з множини логічних умов. Дозволяється в різних умовних вершинах записувати однакові логічні умови.

7. В кожній оперативній вершині записується оператор, який являє собою вихідний сигнал чи сукупність вихідних сигналів КА. Дозволяється в різних операторних вершинах записувати однакові оператори.

5. Проектування модуля ка.

5.1. Відмітка граф-схеми мікропрограми (Мілі, Мура).

а). Визначення закону функціонування автомата Мілі

Якщо мікропрограма (МП) операції задана у вигляді графу, то для визначення закону функціонування автомата необхідно зробити відмітку графу МП станами автомата. Для автомата Мілі стани проставляються таким чином:

- символом а1 позначається вхід першої вершини, що йде за початковою, а також вхід кінцевої вершини;

- символи а1, а2, а3… ставляться на входах вершин, що йдуть за операторними.

б). Визначення закону функціонування автомата Мура

У разі застосування автомата Мура, кожній операторній вершині графу МП ставиться у відповідність деякий стан автомата.

Приклад відмітки графу МП станами автомата зображений на рис. 3.

На графі МП (рис. 4) стани автомата позначені поруч з операторними вершинами.

Рис. 4. Граф МП

5.2. Графи переходів автомата Мілі (Мура)

Існує декілька методів завдання функціонування автомата: графічний, табличний, матричний та ін.

При використанні графічного методу закон функціонування автомата подається у формі орієнтованого графу (оргграфу), вершини якого відповідають станам, а дуги між вершинами – переходам між ними.

На основі розміченого графу мікропрограми будується граф-автомат Мура (Мілі), який інтерпритує мікропрограму арифметичних операцій.

Після відмітки ГСА будується граф переходів автомата. Між двома вершинами а_і та а_j графу є дуга, якщо на поміченій ГСА між цими вершинами є шлях. Над дугою ставиться вхідний сигнал, який є кон'юнкцією логічних умов відповідного шляху в поміченій ГСА. При цьому виконанню логічної умови (ЛУ) відповідає змінна без заперечення, а невиконанню ЛУ - змінна з запереченням на відповідній дузі графу переходів автомата. Якщо будується граф переходів автомата Мура, то символи мікрооперацій (МО) (вхідні сигнали КА) записуються біля відповідних його вершин. Для автомата Мілі, символи МО записуються на відповідних дугах при кон'юнкціях ЛУ, які описують шлях через операторну вершину до МО, що розглядається. Якщо в поміченій ГСА є безумовний перехід між операторними вершинами, тобто шлях, який не проходить ні скрізь які умовні вершини, то на графі переходів автомата йому відповідає дуга, якій приписується вхідний сигнал «1», що показує, що такий перехід в автоматі здійснюється при надходженні чергового снхросигналу.

Граф автомата Мілі (рис. 5) за відміченим графом МП визначається виявленням усіляких шляхів переходу між сусідніми станами а1,а2,...

При описі автомата Мура вихідний сигнал Y записується всередині відповідної йому вершини аі.

Тоді граф автомата Мура, що інтерпретує задану МП, подається у вигляді множини вершин, з'єднаних дугами, які відповідають шляхам. МП (рис. 3) відповідає граф автомата Мура на рис. 6. Стани в автоматі Мура повинні переключатися на початку такту. У загальному випадку автомат Мура має число станів більше, ніж автомат Мілі, що реалізує ту саму МП. Ця різниця особливо збільшується, якщо в графі МП є паралельні гілки, що містять операторні вершини. Отже, для КА кращою є схема Мілі.

Рис.5. Граф автомата Мілі

Рис. 6. Граф автомата Мура

5.3. Кодування станів керуючого автомата

Складність побудови КА в основному визначається видом виразів функцій збудження пам'яті і функцій виходів. У свою чергу, вигляд виразів функцій збудження й функцій виходів залежить від способу кодування станів автомата, тому що саме так визначається кількість елементів пам'яті, які необхідно переключати при і-му переході.

Скорочення апаратурних витрат у КА може бути досягнене за рахунок застосування сусіднього кодування.

- Розмічається закодований граф мікропрограми арифметичної операції (відповідно варіанту завдання). Визначається максимальна кількість станів (М) автомата Мура (Мілі), та за виразом n = ] log₂ M [, отримаємо кількість елементів пам'яті (тригерів).

- По варіанту завдання для синтезу КА вибирається тип тригера та кодуються внутрішні стани автомата, використовуючи для цього карту Карно і по можливості метод сусіднього кодування. Рекомендується самостійно закодувати стан за допомогою євристичного алгоритму.

Наприклад. У початковому автоматі кількість станів М = 6, отже, число елементів пам'яті n = ] log₂ 6 [ = 3, то карта Карно для кодування станів автомата має вигляд рис. 7.

Q2 Q3 Q1	00	01	11	10
0	а1	а4	а6	а2
1		а3		а5

		Q1	Q2	Q3
а1	-	0	0	0
а2	-	0	1	0
а3	-	1	0	1
а4	-	0	0	1
а5	-	1	1	0
а6	-	0	1	1

Рис. 7

5.4. Структурна таблиця автомата (Мілі, Мура)

При виконанні структурного синтезу будують так звані структурні таблиці переходів і виходів, які також можуть бути як прямими так і зворотними.

Структурна таблиця автомата (Мілі, Мура) будується на основі графа автомата.