Операционный автомат типа I

1.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ЛЕКЦИЯ 2-2
ОПЕРАЦИОННЫЙ АВТОМАТ ТИПА I
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

2.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ПОНЯТИЯ ОБ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МИКРООПЕРАЦИЯХ
И ОБОБЩЕННОМ ОПЕРАТОРЕ
В микропрограммах могут встречаться микрооперации, вычисляющие
значения слов с использованием одной и той же функции, применяемой к
различным наборам слов, например,.
S : m S j
Пример:
S : m S
y1 : S4 := S1 + S2
y 2 : S5 := S1 + S3 +1
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

3.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Одна
комбинационная
схема
может
использоваться
для
выполнения нескольких микроопераций, эквивалентных в смысле
реализованных ими функций. За счёт этого могут быть уменьшены
затраты оборудования, но может исключаться совместимость
микроопераций, что приводит к дополнительным затратам времени.
Процедура минимизации числа комбинационных схем базируется
на понятии эквивалентных микроопераций и обобщенного оператора.
Микрооперации считаются эквивалентными, когда операторы
содержат одну и ту же функцию. Эквивалентность микрооперации
означает,
что
для
вычисления
двоичных
выражений,
соответствующим микрооперациям, может использоваться одна и та
же комбинационная схема.
Эквивалентность устанавливается следующим образом:
S 1 * S 2 * * S k
Двоичные выражения
называются эквивалентными,
S * S * * S
1
2
n
если одно из них может быть приведено к другому путем:
1. Замены одного слова другим либо его инверсией.
2. Замены слова константой.
3. Равносильными преобразованиями выражений.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

4.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Для
построения
структуры
реализации
совокупности
эквивалентных
микроопераций
вводится
специальная
форма
представления – обобщенный оператор.
S j : A 1 * A 2 *
* A m
y1 : S4 : S1 S2
y2 : S4 : S1 S3 1
S2 , y1 1
A3
S3 , y2 1
где
A i
вспомогательные переменные
S4 : S1 A3 A4
1, y 1
A1 2
0,â î ñòàëüí û õ ñëó÷àÿõ
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

5.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
y3 : S2 : R1 0.S1
y4 : S2 : R1 1.S1
0, y3 1
A1
1, y4 1
S2 : R1 A1 A2
S1, y3 1
A2
S1, y4 1
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

6.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ОПЕРАЦИОННЫЕ АВТОМАТЫ ТИПА I
Определим структуру ОА, производительность
которого не ниже производительности канонического ОА, а
затраты оборудования меньше. Это может быть обеспечено в
случае, если синтезируемая структура не будет вносить
ограничений на совместимость микроопераций.
Это может быть выполнено тогда, когда каждая
комбинационная схема используется для выполнения
эквивалентных микроопераций, связанных с вычислением
значений одного слова.
Следовательно, для минимизации аппаратных средств
необходимо обобщать комбинационные схемы для
выполнения нескольких микроопераций, которые
принадлежат одному подмножеству микроопераций,
вычисляющему одно слово.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

7.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ОА, структура которых обеспечивает возможность
одновременного выполнения всех функционально совместимых
микроопераций при использовании минимально возможного
числа комбинационных схем, называются I-автоматами.
Особенностью I-автоматов является то, что каждый регистр
обслуживается своей комбинационной схемой.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

8.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
ПРОЕКТИРОВАНИЕ I-АВТОМАТОВ
Сводится к преобразованию заданного набора микроопераций в совокупность
обобщенных операторов и выполняется следующим образом:
1. Составляется список микроопераций и логических условий:
y1 : A : D1
y2 : B : D2
y3 : C : 0
y4 : CnT : n
y5 : C : C A
y6 : TS : B 0
y7 : B : R1 C 0 .B
y8 : CnT : CnT 1
y9 : C : R1 C n 1 C
y10 : R1 CFC
y11 : C : C A 1
y12 : R : C.B
x1: B 0
x 2 : OF
x3 : CnT 0
x 4 : TS
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

9.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
2. Выбирается множество регистров и определяется их
разрядность. Используются следующие регистры:
A n 1: 0 ; B n-1:0 ; C n-1:0 ;
CnT m 1: 0 ; CF, OF, TS.
3. Всё множество микроопераций разбивается на
подмножества,
соответствующие
внутренним
словам
(регистрам):
YA y1
YB y2 y7
YC y3 y5 y9 y10 y11
YCnT y4 y8
YTS y6
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

10.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
На выделенных подмножествах
эквивалентных микроопераций.
4.
определяются
классы
K A y1 , K B1 = y 2 , K B2 = y7 , K C1 =y3 , K C2 = y5 y11 ,
K C3 = y9 y10 , K CnT1 = y 4 , K CnT2 = y8 , K TS = y6 .
5. Для каждого класса, содержащего
микроопераций, находится обобщенный оператор:
не
менее
y5:C:=C+A
K C2 =
C:=C+A1 +A 2
y11 C:C+A+1
A1y5 =1
1, y 1
A1
, A 2 11
0, â î ñòàëüí û õ ñëó÷àÿõ
A1y11 =1
y9 :C:=R1 C n-1 .C
K C3 =
C=R1 A3.C ,
y10 :C:=R1 CF.C
C n-1 .y9 =1
A3 =
CF, y10 =1
6. Строится структурно-функционалная схема ОА.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.
2-х

11.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
линия данных
n
D1
D2
B n
C(0)
1
R1
B(0)
C
n
0
n-1
n
C
y6
1
C(n-1)
n
B
A3
R1
CF
n
CF
TS
OF
1
X1
1
X2
1
Xx
OF
TS
0
y1 y7
C
R
2n
n
A
y1
C(n-1:0).B(n-1:0)
n
1
1
1
y9y10
CnT
m A
CMP
m
B
X3
m
C
n
A
n
n
C
SM
y3
n
R
“0”
0
A2
A
n
y1
1
“n”
y4
y8
m D
PE
T
m-1
CnT
m
0
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.

12.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Контрольные вопросы
1. Эквивалентные микрооперации и форма
их представления.
2. Структурная организация и порядок
проектирования операционного автомата типа І.
3. Основные характеристики операционного
автомата типа І.
Кафедра КИТС
Кораблев Н.М.