5 Разметка гса по типу автоматов мили и мура

5.1 Цель работы

Изучить методику разметки ГСА по типу микропрограммных автоматов Мили и Мура, а также способы построения прямой и обратной структурных таблиц.

5. 2 Методические указания по организации самостоятельной работы студентов

Для построения любого устройства управления необходимо, прежде всего, определить его функции и связи с объектом управления. В вычислительной технике под объектом управления подразумевается любой цифровой прибор, предназначенный для выполнения любых операций над информацией. К таким приборам, которые называются операционными, относятся контролер внешних устройств, разнообразные процессоры, каналы ввода – вывода и др. Для упрощения процесса проектирования и понимания принципов действия операционных устройств, их принято разделять по структурному и функциональному отношению на два тесно взаимодействующих между собой блока: первый выполняющий функции операционного автомата (ОА), второй – управляющего автомата (УА). Процесс выполнения операций в ОА описывается в форме алгоритма, приведенного в терминах микроопераций и логических условий, и называется микропрограммой. Управляющий автомат, который реализует микропрограмму выполнения операций обработки информации, называют микропрограммным автоматом. На практике самое большое распространение получили автоматы Мили и Мура.

Синтез микропрограммного автомата Мили (Мура) разбивается на несколько этапов.

1. Построение закодированной граф схемы алгоритма.

2. Отметка внутренних состояний.

3. Построение обратной структурной таблицы.

4. Кодирование внутренних состояний.

5. Построение и минимизация систем функций возбуждения элементов памяти и функций выхода.

6. Синтез схемы автомата в заданном базисе.

В данной лабораторной работе выполним пункты 2 и 3. Закодированная граф схема алгоритма будет дана в качестве исходных данных к лабораторной.

Закодированную граф схему алгоритма ГСА отмечают символами внутренних состояний автомата Мили (крестиками на дугах) и символами внутренних состояний автомата Мура (символами а_i рядом с операторными вершинами).

Отметки внутренних состояний автомата Мили по закодированной ГСА выполняются по следующим правилам:

1.символом отмечается вход первой вершины, следующей за начальной, а также вход конечной вершины;

2.входы вершин, следующих за операторными вершинами, отмечаются символами ;

3.входы двух различных вершин , за исключением конечной , не могут быть отмечены одинаковыми символами ;

4.вход вершины может отмечаться только одним символом.

Любую микропрограмму (ГСА) можно интерпретировать как автомат Мура, которому присущи (свойственны) следующие функции переходов и выходов

Поскольку в автомате Мура выходные сигналы y(t) связаны только с состояниями автомата , то каждой операторной вершине графа микропрограммы следует в соответствие одно из внутренних состояний автомата. Исходя из этого, для отметки внутренних состояний автомата Мура используют следующие правила отметки:

1. символом отмечаются начальная и конечная вершины микропрограммы;

2. каждая операторная вершина отмечается единственным символом

3. две различные операторные вершины не могут быть отмечены одинаковыми символами.

Пример отметки состояний ГСА для автомата Мили приведен на рис.5.1.

Необходимая длительность управляющих сигналов определяется с помощью временной диаграммы, построенной с расчетом задержек сигнала в элементах операционного устройства. Период T тактирующих сигналов обычно выбирается или равный максимальной длительности управляющих сигналов, или минимальной. При этом длительность T должна быть не меньше времени переключения автомата из одного состояния в другое.

Р исунок 5.1 – Отметка состояний ГСА для автомата Мили

Пример отметки состояний ГСА для автомата Мура приведена на рис. 5.2.

Рисунок 5.2 - Отметка состояний ГСА для автомата Мура

После выполнения этапа отметки состояний можно приступать к построению прямой и обратной структурной таблиц.

Структурная таблица (прямая и обратная) состоит из восьми столбцов (табл.5.1 и табл.5.2), где

h – номер перехода,

а_m – исходное состояние,

К(а_m) - код исходного состояния,

а_s – состояние перехода,

К(а_s) – код состояния перехода,

Х(а_m, а_s) – логическое условие перехода из состояния а_m в состояние а_s для строки h,

Y(а_m, а_s) – микрокоманда, что вырабатывается на переходе от а_m до а_s,

F(а_m, а_s) – совокупность функций возбуждения триггеров памяти на переходе.

В таблице для автомата Мура столбец Y(а_m, а_s) можно совмещать со столбцом а_s.

Таблица 5.1 – Прямая структурная таблица автомата Мили

h	аm	K(аm)	аs	K(аs)	X(аm,аs)	Y(аm,аs)	Fh
1	a1		a2		1	Y1={y1,y2,y3,y4}
2	a2		a3		x1	Y3={y1,y2,y3,y5}
3			a4		x1	Y2={y2,y3,y4,y5,y7}
4	a3		a1		x2	Y4={y1,y2,y4,y8}
5			a4		x2	Y0 -
6	a4		a5		1	Y7={y3,y5,y7}
7	a5		a1		x3x4	Y6={y2,y5,y6,y7}
8			a1		x3x4	Y8={y2,y6,y7}
9			a4		x4	Y5={y2,y3,y4,y5,y7}

В обратной таблице автомата (в отличии от прямой структурной таблицы) ведущим является столбец состояний перехода а_s. Вписывают в столбец а_s первой строки состояний a₁ и, анализируя закодированную граф-схему в направлении ориентации дуг, находят номера состояний а_m, из которых имеются переходы в состояние a₁. Эти состояния вносят в столбец а_m первой строки таблицы. Каждой строке таблицы отвечает определенное состояние автомата, а также конъюнкция осведомительных сигналов Х_h=x_m1...x_mn и микрокоманда Y_h=y_h1... y_hк. Эта информация заноситься в соответствующие столбцы таблицы. Дальше, если нет больше переходов в состояние a₁, отделяем чертой массив переходов в состояние a₁ от следующего массива переходов в a₂.

Таблица 5.2 – Обратная структурная таблица автомата Мура

h	аm	K(аm)	аs	K(аs)	X(аm,аs)	Y(аm,аs)	Fh
1	a3		a1		x2	Y4={y1,y2,y4,y8}
2	a5				x3x4	Y6={y2,y5,y6,y7}
3	a5				x3x4	Y8={y2,y6,y7}
4	a1		a2		1	Y1={y1,y2,y3}
5	a2		a3		x1	Y3={y1,y2,y3,y5
6	a2		a4		x1	Y2={y2,y3,y4,y5,y7}
7	a3				x2	Y0 -
8	a5				x4	Y5={y3,y5,y7}
9	a4		a5		1	Y7={y4,y7,y8}