5.3. Синтез м-автомата

Рассмотрим теперь задачу синтеза М-автомата. М-автомат имеет схожую структуру и предназначается для ввода, вывода, хранения и преобразования информации. Комбинационные схемы для преобразования информации в соответствии с заданными микрооперациями в М-автомате не дублируются и полностью обобщены, поэтому объём применяемой аппаратуры в нём минимален, но и производительность такого автомата также минимальна.

Структурная схема М-автомата имеет вид, представленный на рис. 4.

А1

(m)

Ф

а1 х а2 х ... аn х

А2

х в1 х в2 х вn

S1 S2 Sn Z

d1 x d2 x dn x

Рис.4. Структурная схема М-автомата

Для вычисления любого двоичного выражения используется одна комбинационная схема Ф, равно доступная для всех слов Si. Операторы поступают по шинам А1 и А2. Для выборки слов в шину А1 используют управляющие сигналы аi, а для выборки слов в шину А2 используют управляющие сигналы вi. Схема Ф настраивается на выполнение микрооперации Z = _m(А1, А2) управляющим сигналом _m. Вычисленное значение заносится в регистр Z, который работает в противофазе с остальными регистрами, что предотвращает гонку сигналов в автомате. Из регистра Z результаты преобразований переписываются в регистры слов Si. Таким образом, чтобы выполнить микрооперацию Sj =_k(Si, Sq), необходимо подать набор управляющих сигналов: (аi, bq, dj, k), под воздействием, которых на вход комбинационной схемы выбирутся слова Si и Sq, над ними выполнится преобразование _k, и результат перепишется в регистр Sj.

Если выполняется унарная микрооперация, например, передача

Si := Sj,

ни один из сигналов вi не вырабатывается и схема Ф реализует операцию инвертирования.

При выполнении микрооперации установки Si := const в автомат должны поступать два управляющих сигнала _m, инициирующие формирование константы и сигнал di, управляющий загрузкой значения Z в регистр Sj.

В каждом такте М-автомат может выполнять только одну микрооперацию, поэтому производительность минимальна, зато минимальна и затрата оборудования.

Вычисление логических условий Xi выполняется таким же образом, как и в канонической структуре: комбинационные схемы  подключаются к выходам регистров Sj и обеспечивают вычисление всех Хi, используемых в микропрограмме. Эквивалентные логические условия могут быть реализованы одной и той же комбинационной схемой.

В М-автомате используется принцип эквивалентных операций. Микрооперации считаются эквивалентными, когда функции в операторах имеют одинаковые имена, например, сложение:

y1: S1 := S2 + 1,

y2: S1 := S2 + S3,

y3: S1 := S2 + S3 + 1.

Здесь у1, у2, у3 - эквивалентные операции.

Для организации структуры, реализующей совокупность эквивалентных микроопераций уi, вводится специальная форма представления таких микроопераций - обобщённый оператор: в нашем случае это

S1 := S2 + A1 +A2,

S3, при у2 = 1,

где А1 = S3, при у3 = 1,

0, в остальных случаях.

1, при у1 = 1,

А2 = 1, при у3 = 1,

0, в остальных случаях.

М-автоматы используют принцип обобщения комбинационных схем. Процедура синтеза М-автоматов разбивается на несколько этапов.