5. Содержание отчета

1. Задание (список микроопераций и функциональная схема).

2. Структурная схема МФР.

3. Таблица микроопераций.

4. Функции активации триггеров.

5. Схема формирования сигнала синхронизации.

6. Логическая схема МФР.

Лабораторная работа №6 – Синтез микропрограммных автоматов

1. Общие сведения

На практике используются две модели микропрограммных автоматов (МПА) – автомат Мили и автомат Мура, различие между которыми заключается в формировании функции выхода. В автомате Мили выходной сигнал зависит от текущего состояния и входного сигнала, а в автомате Мура – только от состояния. Независимо от типа МПА, для их синтеза используется одинаковая методика, включающая следующие этапы:

1. Формирование отмеченной граф-схемы алгоритма (ГСА).

2. Кодирование состояний.

3. Формирование прямой структурной таблицы автомата.

4. Формирование системы булевских функций, описывающей комбинационную схему автомата.

5. Синтез логической схемы автомата в заданном элементном базисе.

На первом этапе исходная ГСА представляется графом автомата, состояниям которого соответствуют отметки на ГСА. Этот этап завершается определением множества состояний A={α₁, ..., α_m}.

Кодирование состояний заключается в том, что каждому состоянию α_mA ставится в соответствие двоичный вектор K(α_m) разрядности , называемый кодом состояния αm. Для хранения состояний используется специальный регистр памяти (РП), представляющий собой совокупность триггеров. Для изменения состояния МПА формируется набор функций возбуждения, изменяющий содержание РП. Следовательно, переход автомата из состояния α_m в состояние α_s эквивалентен переключению памяти МПА из K(α_m) в K(α_s).

Прямая структурная таблица (ПСТ) представляет собой запись графа структурного автомата в виде списка. Для МПА Мили ПСТ включает столбцы:

• α_m – исходное состояние МПА;

• K (α_m) – код состояния α_m;

• α_s – состояние перехода;

• K (α_s) – код состояния α_s;

• X_h – входной сигнал, определяющий переход (α_m, α_s) и представляющий собой конъюнкцию некоторых элементов множества X (или их отрицаний);

• Y_h  Y – выходной сигнал, формируемый на переходе (α_m, α_s);

• Φ_h – набор функций возбуждения памяти, принимающий единичное значение для перехода (α_m, α_s);

• h=[1, H] – номер перехода. В ПСТ МПА Мура столбец Y_h отсутствует, а выходной сигнал записывается в столбец α_m.

МПА представляются в виде классического структурного автомата как композиция комбинационной схемы (КС) и регистра памяти РП (рис. 6.1).

Рис. 6.1 – Структура микропрограммного автомата

Комбинационная схема формирует микрооперации Y и функции возбуждения памяти Ф={₁,…,_R} в зависимости от значений ЛУ X и внутренних переменных T={T₁,…,T_R}, кодирующих состояния МПА. Для синтеза КС по ПСТ формируется система булевых функций (СБФ)

Автомат Мили	Y=Y(X, T) Ф=Ф(X, T)	(6.1) (6.2)
Автомат Мура	Y=Y(T) Ф=Ф(X, T)	(6.1) (6.2)

Функции Y и Ф могут представлять собой суперпозицию более простых булевских функций, что зависит от конкретной структуры комбинационной схемы.

На последнем этапе системы (6.1) или (6.2) переводятся в заданный элементный базис, и с использованием известных методов формируется комбинационная схема.