Соединение автоматов. Параллельное соединение двух автоматов. Соединение двух автоматов с обратной связью, страница 10

Определим структуру операционного автомата производительность которого не ниже производительности автомата с канонической структурой, а затраты оборудования минимальны.

Операционный автомат структура которого обеспечивает одновременное выполнение всех функций совместимых микроопераций при использовании возможного минимального количества комбинационных схем выделяется в класс I-автоматов.

Синтез таких автоматов сводится к преобразованию совокупности микроопераций в множество обобщенных операторов, которые используются для построения структурной схемы I-автоматов.

Этапы синтеза:

1)  Множество операций Y (y_1, y_{2, …,} y_m) разбивается на подмножествF Y₁, Y₂, …, Y_M.

2)  На подмножестве Y_i выделяют несколько классов эквивалентных микроопераций.

3)  Для каждого класса K_ij содержащего не менее 2-х эквивалентных микроопераций строятся обобщенные операторы.

4)  На основе содержательного графа с использованием обобщенных операторов строится структура I-автомата.

Синтез M-автомата.

При выполнении операции затраты оборудования в комбинационной части автомата можно минимизировать. Если каждую комбинационную схему j_m обобщить по отношению ко всем регистрам, т.е. использовать каждую j_m для выполнения всех операций. Операционный автомат, синтезированный по принципу обобщения всех комбинационных схем называется M-автоматом.

Структура M-автомата.

	a2

 

В каждом такте M-автомат может выполнять только 1-у микрооперацию.

Для выработки слов на шину A₁ используются управляющие сигналы a_i.

Комбинационная схема настраивается на преобразование управляющим сигналом j_m.

Загрузка результата Z в регистр S_n происходит под действием управляющего сигнала d_k.

Автомат порождает специальные наборы сигналов: {a_i},{b_j},{d_k},{j_m}, посредством которых инициируется действие приводящее к выполнению микрооперации.

Структура M-автомата характеризуется еще одной особенностью:

Поскольку кодопреобразователь Ф не обладает памятью, каждый регистр включен в контур с обратной связью, что может привести вследствие эффекта гонок к нежелательному искажению информации. Для избежания этого эффекта используют элементы с 2-ой памятью (двухступенчатые триггеры), элементы с динамической синхронизацией при наличии специального регистра Z.

Вычисление логических условий в M-автомате реализуется также как в канонической структуре: комбинационные схемы для формальных логических условий подключаются к регистрам, в этом случае на выходе M-автомата проверяются за 1-н такт.

Синтез M-автомата сводится к формированию операций 3-х типов, присущих его структуре:

1)  прием

2)  кодопреобразование

3)  присвоение

Последовательность синтеза:

1.  Распределение регистров по шинам. Оно осуществляется таким образом, чтобы минимизировать суммарное число шин.

2.  Определение форматов шин: число разрядов шины равно максимальному числу разрядов слов подаваемых на шину.

3.  Определение операторов реализуемых M-автоматом. Оно сводиться к построению таблицы, в которой указаны операторы соответствующие микрооперации.

4.  Кодирование микроопераций наборами {a_i},{b_j},{d_k},{j_m}

5.  Определение классов эквивалентных микроопераций

6.  Построение обобщенного оператора для каждого класса эквивалентных операций

7.  Построение структурной схемы операционного автомата на основе описания слов, операторов и списка логических условий

Производительность M-автоматов минимальна. В каждом такте реализуется только одна микрооперация, инициируемая управляющими сигналами. По этой причине любая операторная вершина закодированного графа может содержать только 1-у микрооперацию y_m, замененную соответствующим набором сигналов a_i, b_j, d_k, j_m.