Теория автоматов. Уровни представления эвм.

Различные уровни представления ЭВМ обусловлены особенностями свойств цифровых машин.

Свойства цифровых машин:

1. Многочисленность и многофункциональность.

2. Сложность функционирования.

3. Иерархический характер организации машины.

Существует 4 уровня представления ЭВМ; в каждом уровне по- своему описывается как аппаратная, так и производственная часть:

1. Уровень электрических схем и таблиц истинности.

2. Уровень логических схем и таблиц истинности.

3. Уровень операционных схем и микропрограмм.

4. Уровень структурных схем и программ.

1. Уровень элементов на плате 0 и 1 , занесенных в микросхемы. Уровень отражает только физические свойства программы. Используется при производстве и ремонте.

2. Уровень детализации машины до логических схем и логических операций над битами. Он отражает логику функционирования отдельных блоков и является достаточно громоздким. Используется при моделировании отдельных узлов во время проектирования.

3. Детализируется до элементарной операции над словами. Показывает процесс выполнения отдельных операций вычислительной машины. Используется при проектировании и моделировании отдельных узлов во время проектирования набор операций.

4. Представлено устройство в виде компонентов взаимосвязанных устройств, каждый из которых выполняет достаточно широкий круг операций. Используется для общего представления информации машины, формирующих связи между отдельными блоками, что необходимо для состояния технического задания.

Описание ЭВМ на уровне операционных схем и микропрограмм.

F= {f₁,f₂, …,f_n}- набор функций.

{A,(B),C,F,Q}

Операционное устройство

ОА имеет дело с обрабатываемыми словами, над которыми выполняется микрооперация Y_i . Управляющий автомат работает по микропрограмме, которая состоит из микрокоманд.

Микрокоманда– это совокупность микроопераций, выполняемых в одном машинном такте, при работе микропрограммы.

Микрооперация – это элементное машинное действие, которое не может быть разбито на более мелкие.

Микропрограмма –это алгоритм выполнения машинной операции, описанной в терминах микроопераций и логических условий. ОА состоит из набора операционных элементов.

Операционные элементы. (оэ)

ОЭ описывается :

1. входными и выходными словами

2. множеством реализованных микроопераций

3. множеством сформированных логических условий.

Типы операционных элементов:

1. Управляемая шина

2. Регистры для передачи и хранения информации.

Регистр – набор триггеров, каждый из которых хранит 1 бит информации (0-1)

1. регистр для хранения информации с одним выходом.

Одна микрооперация – запись.

Старший разряд регистра может использоваться в качестве логического устройства, характеризующего знак числа.

2. Регистр с двумя выходами.

с) многофункциональный регистр

Например Y₁– сброс,Y₂– прием числа,Y₃– сдвиг содержимого на 1 разряд влево,Y_k- сдвиг содержимого на 1 разряд вправо и др.

3. Счетчик

Y₁– обнуление СT: = 0

Y₂– прием кодаCT:=A

Y₂– прямой счетCT:=CT+ 1

Y₂– обратный счетCT:=CT- 1

4. Различные комбинационные узлы

1. Дешифраторы

2. Сумматоры

1Комбинационный сумматор

2. Одноразрядный сумматор

C :

--------------p
-----------------b
0 a	1	0	1
1	0	1	0

q :

--------------p
-----------------b
0 a	0	1	0
0	1	1	1

Карта Карно представляет собой форму табличной истинности. Число клеток карты = числу строк таблицы. Внутри клеток записывается значение функций. Строки и столбцы карт Карно помечаются половиной входных аргументов. Последовательность нумераций строк и столбцов соответствует координатам Грея.

0	0 Ось отраж. 00 01 10 11 ab 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 p
0	1
1	1 Ось отраж.
1	0

B

1	1	0
1	1	1
1	0	1
1	0	0
	1	0	0
	1	0
	1	1	1

A

0	1	0	1
1	0	1	0

В карте Карно вместо 1- черточка, вместо 0- пусто.

После того, как склеили:

I II III

Q

110

1

= a b p v a b p v a b p = bp v ap v ab

c= a b p v a b p v a b p v a b p

&

a b p

bp

2. Накапливающий сумматор.

Способы представления микропрограмм.

Для описания микропрограмм используют три различных языка:

1. язык графической схемы алгоритма ГСА

2. язык логической схемы алгоритма ЛСА

3. язык метрической схемы алгоритма МСА

ГСА- граф, в котором используются следующие вершины:

У0

- начально - операторская вершина, которая помечается

начальной операцией У0.

Ук

- конечно – операционная вершина, получаемая Ук.

Уi

- операционная вершина, получаемая Уi.

0

1

Xj

- логическое условие.

Алгоритмы бывают:

- линейные,

- разветвляющиеся,

- циклические.