1. Введение

1.1 Классификация ца. Основные понятия

Процессор является примером цифрового автомата – устройства, осуществляющего прием, хранение и преобразование дискретной информации по некоторому алгоритму. Теорию автоматов подразделяют на абстрактную и структурную. Абстрактная теория изучает поведение автомата, отвлекаясь от структуры (т.е. способа его построения, схемной реализации).

Автомат под действием входных сигналов принимает состояние в соответствии с набором значений входных сигналов и выдаёт сигнал, зависящий от внутреннего состояния либо от внутреннего состояния и входных сигналов. Для хранения внутреннего состояния автомат должен иметь память; таким образом, автомат является устройством с памятью, т.е. устройством последовательного типа.

Не смотря на то что реальные автоматы могут иметь несколько входов и выходов, на каждом из которых в дискретные моменты времени (определяемые тактом работы) образуются сигналы, соответствующие логическому 0 и логической 1, в абстрактной теории удобно рассматривать автоматы с одним входом и одним выходом. Возможность такого рассмотрения заключается в следующем. Пусть число реальных входов равно двум. Так как на каждом входе может быть логической единице или логическому нулю, автомат оказывается под воздействием в каждый тактовый момент одного из четырёх сигналов: X1 = (0,0), X2 = (0,1), X3 = (1,0), X4 = (1,1), X1, X2, X3, X4 – отдельные значения переменной X.

Аналогично несколько реальных входов приводятся к одному выходу (рис 1.).

Рис.1

Функционирование цифрового автомата происходит на трёх множествах:

1. множестве возможных входных сигналов X1, X2, … , Xn;

2. множестве внутренних состояний A0, A1, … , Ak;

3. множестве возможных выходных сигналов Y1, Y2, … ,Ym.

Одно состояние является начальным состоянием (состояние A0), и перед началом работы автомат всегда устанавливается в это состояние.

Работа автомата определяется следующими функциями: функцией переходов f, которая определяет состояние автомата A(t+1) в момент времени t+1 в зависимости от состояния автомата A(t) и значения входного сигнала X(t) в момент времени t: A(t+1) = f(A(t);X(t)); функция выходов φ определяющей зависимость выходного сигнала автомата Y(t) от состояния автомата A(t) и выходного сигнала X(t): Y(t) = ,(A(t));X(t)). Автомат с такой функцией выходов называется автоматом Мили.

Другой тип автомата – автомат Мура. Особенностью автомата Мура в том, что в нем выходной сигнал зависит лишь от внутреннего строения A(t) и не зависит от входного сигнала. Функции переходов и выходов для него имеют вид A(t+1) = f(A(t);X(t)), Y(t) = φ(A(t)).

1.2. Способы построения процессорных устройств.

1.2.1. Процессорное устройство со схемной логикой.

Процессорное устройство осуществляет обработку данных и программное управление процессом обработки данных. Состоит из двух частей операционного и управляющего (рис. 1).