|
|
Пример синтеза OA для реализации операции умножения.12 Тема 12. Синтез операционных и управляющих автоматов для реализации вычислительных операций
Для реализации вычислительных операций конечный автомат представляется состоящим из двух частей: операционный автомат и управляющий автомат. В операционном автомате выполняются микрооперации и вырабатываются осведомительные сигналы, которые несут информацию о логических условиях разветвления вычислительного процесса.
уi управляющий сигнал, хi осведомительный сигнал, αi команды внешней среды.
OA - операционный автомат. Осуществляет микрооперации, совершает элементарные действия над операндами: прибавление 1, инвертирование разряда, сдвиг числа влево или вправо, суммирование и т.д. С помощью операционных элементов в операционном автомате реализуются микрооперации. В качестве операционных элементов используются регистры, счетчики, сумматоры, отдельные триггеры и др. В состав OA входят также логические схемы, которые вырабатывают осведомительные сигналы - сигналы о некоторых результатах выполнения операций типа: знак числа, переполнение, значение разряда, сигнал о том, нормализовано число или нет. В OA каждая микрооперация инициализируется управляющим сигналом, т.е. на OA подаются управляющие сигналы, под воздействием которых выполняются микрооперации. Из OA результаты поступают на шину данных(ЩЦ). Синтез конечного автомата состоит из двух основных этапов: 1. Синтез операционного автомата. 2. Синтез управляющего автомата. В качестве исходных данных, как обычно, дается словесное описание поведения автомата для каждой вычислительной операции. Синтез начинается с этапа формализации описания (нахождение входного алфавита, выходного алфавита, алфавита состояний, графа переходов и выходов). Этот этап формализации называется абстрактным синтезом, результатом которого является математическая модель, которая написана на языке теории автоматов. После этапа абстрактного синтеза переходят к структурному синтезу, который заканчивается конкретной схемой конечного автомата. Как уже указывалось ранее, этап формализации не является однозначным и зависит от фантазии самого проектировщика, а также знаний элементной базы Этап же структурного синтеза больше формализован.
Синтез операционного автомата (OA)
Шаги формализации. 1. От словесного описания надо перейти к содержательному алгоритму, записанному на языке микроопераций и осведомительных сигналов. Содержательный алгоритм содержит: операторные вершины - микрооперации: условные вершины, которые управляют процессом вычислений. Имеетсятакже начало и конец алгоритма. 2. Внимательно анализируя содержательный алгоритм, составляем список микроопераций и список логический условий. 3. Зная список микроопераций и логических условий, подбираем операционные элементы, которые реализуют данные микрооперации и определяем логические схемы, необходимые для выработки осведомительных сигналов. На одном операционном элементе могут выполняться несколько микроопераций; например, в регистре: установка в ноль, сдвиг, прием, выдача числа и тд. 4. Рисуем схему операционного автомата вместе со схемами выработки осведомительных сигналов. Добавляем внешнюю среду в виде шины данных. Определяем связи между этими операционными элементами и шиной данных. 5. На данную схему операционного автомата наносим управляющие и осведомительные сигналы. К одному операционному элементу может подходить несколько управляющих сигналов. 6. Рисуем закодированный граф алгоритма выполнения микрооперации на языке управляющих и осведомительных сигналов. Этот закодированный граф является исходными данными для синтеза УА. Примечание: синтез OA может быть итерационным, т. к. после синтеза управляющего автомата эта схема может быть переделана.
Пример синтеза OA для реализации операции умножения. Описание:умножение при неподвижном множимом, начиная с младших разрядов множителя. Содержательный алгоритм.
1) список микроопераций, которые нужно выполнить в операционном автомате: - Прием множимого; В. - Прием множителя; А. - Начальная установка всех операционных элементов: сумматора, счетчика и т. д. - Микрооперация сдвиг вправо множителя, множимого. - Микрооперация сдвиг вправо сумматора частичных произведений. - Прием n - количества разрядов. - Операция вычитания единицы из n. Формирование знака результата. - Выдача результата. Сложение знака сумматора с множимым. 2) Список логических условий (осведомительных сигналов, которые управляют разветвлениями): 1. Значение младшего разряда множителя (управляет микрооперациями). 2. n=0 или нет. 3) Подбор операционных элементов. - регистр множителя (РгМЛ): прием множителя, установка в 0, сдвиг множителя вправо. - Регистр множимого (РгМГ): начальная установка множимого, прием множимого. - Счетчик тактов n (СТ): начальная установка, прием константы n, вычитание 1 из n. - Сумматор: начальная установка, сложение сумматора с множимым, сдвиг вправо. - Суммирование по модулю 2. 4) Элементы, вырабатывающие осведомительные сигналы. 1. разряд МЛ. 2. количество разрядов равно 0: логическая схема или сам счетчик говорит о содержимом. 5) Нарисовать содержательный алгоритм на языке микроопераций с использованием операционных элементов.
6) Схема операционного автомата. Совокупность операционных элементов и связей между ними.
Каждому операционному элементу подрисовать управляющий сигнал, который инициализирует микрооперацию. Для РгМЛ: Y0 - установка регистра множителя в 0, Y1 - прием множителя, Y2-сдвиг вправо. Для СМЧП: Y0- установка СМЧП в 0, Y3-суммирование, Y4- сдвиг вправо СЧП., Y5-выдача результата. Y6 - прием множимого, Y7- знак результата, Y8- прием n, Y9-вычитание единицы. Примечание: Можно некоторые управляющие сигналы объединить в один (пунктирные линии на схеме): Например, Y0; Y4 и Y2= Y2. 7) Нужно нарисовать закодированный граф выполнения операций на языке управляющих и осведомительных сигналов.
12 Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
