1.4 Последовательность синтеза синхронных управляющих автоматов

Любой автомат может быть реализован в виде автомата на жесткой или гибкой логике. Последовательность синтеза автоматов с жесткой логикой следующая:

• выбор типа элементов памяти;

• кодирование состояний автомата, входных и выходных сигналов в структурном алфавите;

• детализация блока памяти;

• составление расширенной структурной таблицы переходов и выходов;

• канонический синтез логического преобразователя;

• минимизация функций выходов и возбуждения блока памяти.

2 Анализ граф схемы алгоритма суа и детализация бп

Для применения общепринятых методов синтеза исходную постановку задачи необходимо формализовать, т.е. привести ее к каноническим формам описания управляющих автоматов. Обычно при проектировании используется методика синтеза микропрограммных управляющих автоматов, основанная на использовании граф-схем алгоритмов (ГСА). В задании на курсовой проект была предложена ГСА, представленная на Рисунке 4.

Рисунок 4

ГСА относится к начальным языкам описания алгоритма функционирования управляющего автомата. Характерной особенностью начальных языков является то, что они не позволяют в явном виде задать функцию переходов. Поэтому для дальнейшего синтеза управляющего автомата необходим переход от начального языка описания работы автомата (т.е. от ГСА) к какому–либо автоматному языку описания, например, к таблицам переходов и выходов. Для построения таблиц переходов и выходов необходимо произвести разметку ГСА.

2.1 Разметка граф-схемы алгоритма

Функционирование абстрактного автомата может быть описано с помощью двух моделей - модели Мура и модели Мили, отличающихся принципами формирования выходных сигналов и числом внутренних состояний. Переход от алгоритмического описания к автоматному осуществляется путем разметки ГСА в соответствии с выбранной моделью абстрактного автомата. В задании на курсовой проект была предложена модель Мили.

Правила разметки ГСА при реализации автомата по модели Мили:

- символом начального состояния а1 отмечается вход вершины, следующей за начальной, а также вход конечной вершины ГСА;

-входы всех вершин, следующих за операторными, отмечаются различными символами а₂ …а_i …а_n;

-входы вершин ГСА, следующих за операторными, должны быть отмечены только одним единственным символом а_i.

Для циклически выполняемых алгоритмов за начальное состояние автомата может быть взято любое его допустимое состояние, которое выбирают произвольным образом и отмечают символом а₁. Все последующие состояния такого (не инициального) автомата отмечаются символами а₂ …а_i …а_n. В не инициальных автоматах за начальное его состояние может быть взято любое из допустимых состояний автомата

Разметка ГСА по указанным правилам показана на Рисунке 5.

В результате разметки ГСА по указанным правилам удается определить множество внутренних состояний УА (формула 1), определяющих мощность этого множества

(1)

Так, для данной ГСА мощность равна .

Рисунок 5

2.2 Составление структурной таблицы переходов и выходов

После разметки ГСА выполняется описание СУА с помощью таблиц переходов и выходов. В процессе проектирования используют два типа таблиц - прямые и обратные. Оба типа таблиц содержат одинаковые переменные [5]:

а_m - состояние УА, из которого осуществляется переход за один такт автоматного времени;

а_s - состояние УА, в которое осуществляется переход за один такт автоматного времени;

X (а_m,а_s) - логическое условие перехода из а_m в а_s;

Y (а_m,а_s) - микрокоманда (подмножество микроопераций), выполняемая на переходе из а_m в а_s (для автомата типа Мили);

Y (а_m) - микрокоманда (подмножество микроопераций), выполняемая автоматом в состоянии а_m (для автомата типа Мура).

Каждая строка таблицы соответствует одному из путей перехода из одного состояния в другое, имеющемуся в ГСА.

Прямой таблицей переходов и выходов называют таблицу, в которой последовательно перечисляются все переходы сначала из первого состояния во все допустимые, потом из второго и т.д. до последнего состояния.

В обратных таблицах указываются все допустимые переходы из каких–либо состояний сначала в первое, потом во второе и т.д. до последнего состояния.

Рассмотрению подлежат все пути переходов от отметок а_i к а_j

Для автоматов допустимыми являются пути вида:

ai X(аi, aj) Yk aj (2)

a_i Y_k a_j (3)

a_i X(a_i, a_j) a_j (4)

Каждому пути на ГСА вида (2) ставится переход УА из состояния а_i в состояние а_j под действием комбинации входных сигналов X(a_i,a_j) с выдачей выходного сигнала Y_k.

Для пути перехода вида (3) считают, что X(a_i,a_j) = 1, т.е. реализуется безусловный переход. На переходе вида (4) выходной сигнал полагается равным Y_o (пустой оператор).

Для заданного автомата по выполненной разметке построена прямая таблица переходов и выходов (Таблица 1).

Таблица 1

аm,	аs	X (аm,аs)	Y (аm,аs)	аm,	аs	X (аm,аs)	Y (аm,аs)
а1	a7		-	a6	a7	1	Y3
	a2		Y2	a7	a1	1	Y1
a2	a3		Y5	a8	a3		Y5
	a3		-		a3		-
	a8		Y3		a9		Y4
	a9		Y4		a9		Y4
а3	a4	1	Y6	a9	a9		Y4
a4	a5		Y7		a10		Y1
	a9		Y4	a10	a10		Y1
а5	a6	1	Y8		a6		Y2