Вопрос 14. Синтез оа структурного типа

В ОА структурного типа алгоритм выполняется за один или небольшое количество тактов. Количество операционных элементов и регистров достаточно для аппаратной реализации алгоритмов в соответствии с потоковым графом вычислений. Используется параллельная и конвейерная обработка. В общем случае ОА структурного типа изоморфен графу.

Для синтеза ОА структурного типа выполняют следующие шаги:

1. при необходимости – модификация алгаритма, рассчитанного на аппаратную реализацию

2. по алгаритму строится потоковый граф вычисления, где дуги – потоки данных, вершины – операции

3. каждой операции ставится в соответствие элемент (КС, регистр, шина) для её выполнения, а каждой дуге ставится в соответствие управлемая/неуправляемая шина

4. каждому входному и выходному слову ставятся в соответствие регистры, подключенные к входной и выходной шинам соответственно

5. при необходимости постройки конвейера устройство разбивают на ступени, на выходе каждой ступени устанавливают регистры-защёлки для хранения результата (в точках пересечения границы ступени с шинами устройства) и обеспечивают тактирование записи в регистр в соответствии с выбранным тактом конвейера.

Такт конвейера выбирают по самой большой из задержек ступеней (т.е. желательно сбалансировать ступени по времени задежки).

Вопрос 15. Автоматные языки. Формальное задание Автомата.

Аналитическое задание: модель Мили задана с помощь множества совокупностей обьектов.

А = <X, Y, S, , , s₀> (автомат-преобразователь), где

- X – множество входных символов автомата

- Y – множество выходных символов автомата

- S – множество состояний автомата (конечное)

- s₀ – начальные состояния автомата

-  – функция перехода (S_i,X_j)=S_k

-  – функция выходов (S(t-1), X(t))=Y(t)

(у Мура (S(t))=Y(t) )

У автомата-распознавателя нет функции выхода:

А_р = <X, S, , , s₀, F>

Аналитически необходимо задать все элементы множества X, Y,S и явно перечислить все возможные комбинации переходов. Данная форма является ненаглядной.

Табличная форма

Для задания автомата Мили составляют таблицы переходов и выходов. Строки – входные сигналы, столбцы – предыдущие состояния. В клетках – следующие состояния или выходные сигналы.

Для автомата Мура обычно используется отмеченная таблица переходов. При задании автомата с помощью МП и строкам и столбцам соответствует состояния. В клетках указывают условие перехода. На практике для автомата Мили используется совмещенная матрица переходов и выходов, где в каждой клетке ставится условие перехода и соответствующий выходной сигнал. Для Мура используется отмеченная таблица, где в дополнительной строке указывают соответствующий состоянию выходной сигнал.

Граф автомата - ориентированный граф, у которого в качестве вершин используются состояния, а в качестве дуг - переходы. В начале дуги фиксируется входной сигнал. Что касается выходного сигнала, то он для ЦА Мили ставится на конце дуги (рис.15), а у Мура внутри вершины (рис.16).

Мили: Мура:

Вопрос 16. Модели автоматов Мили и Мура

Автоматы Мили, Мура

Среди множества автоматов выделяют два класса автоматов получивших наибольшее распостранение - автоматы Мили и Мура. Названия автоматы получили от американских ученых G. H. Mealy и E. F. Moore, которые впервые исследовали эти модели. Закон функционирования автомата Мили задается уравнениями:

a(t+1)=d(a(t), x(t)); y(t)=l(a(t), x(t)), где t=0, 1, 2,...

т.е. выходной сигнал в автомате Мили зависит от входного сигнала и от состояния.

Закон функционирования автомата Мура задается следующими уравнениями:

a(t+1)=d(a(t), x(t)); y(t)=l(a(t)), где t=0, 1, 2,...

иными словами выходной сигнал в автомате Мура зависит только от состояния и никак не зависит от входного, это и есть главным отличием двух автоматов.

Между моделями Мили и Мура существует соответствие, позволяющее преобразовать закон функционирования одного из них в другой или обратно.Такое преобразование порождает пару описаний законов функционирования, эквивалентных в том смысле, что им соответствует одинаковая зависимость между входной Х и выходной Y последовательностями.

Абстрактные автоматы могут различаться по закону функционирования:

1) Автоматы 1-го рода

s(t) = (s(t-1), x(t)),

y(t) = (s(t-1), x(t)).

Где s – состояние, x – входной символ/сигнал, y – выходной символ/сигнал,  - функция перехода,  - функция выхода

2. Автоматы 2-го рода:

s(t) = (s(t-1), x(t)),

y(t) = (s(t), x(t)).

Частный случай автомата 2-го рода - А Мура. В том автомате функция выхода зависит только от данного состояния:

y(t) = (s(t)).

Обе модели автоматов являются функционально эквивалентными, по одной модели автомата можно получить другую.

Каждая из моделей имеет своё применение, в частности при синтезе УА в одних случаях удобнее использовать Мура, в других – Мили.

Иногда используют совмещенный С-автомат:

s(t) = (s(t-1), x(t)),

y(t)_ми= (s(t-1), x(t));

y(t)_му= (s(t)).