Реферат: Синтез операционных автоматов

***

Проверил: преподаватель кафедры ***

***

Саратов

Построим содержательные графы выполнения трёх команд языка Ассемблера:

1. Команда умножения двоичных чисел без знака mul:

2. Команда преобразования типовcwde:

3. Логическая команда xor:

Синтез канонического автомата

Входные и выходные слова:

Тип слова	Слово	Комментарий
Входное/выходное	A [0:31]	Первый операнд\результат операции
Входное/выходное	B [0:63]	Второй операнд\результат операции
Выходное	С [26]	Ограничение счётчика числом 32
Выходное	B [63]	Разряд, анализируемый мультиплексором
Выходное	П [0]	Перенос из старшего разряда младшего слова
Выходное	ПП [0]	Признак переполнения младшего слова
Выходное	A [0]	Старший разряд первого операнда
Выходное	B [0]	Старший разряд второго операнда

Логические условия:

Обозначение	Условие	Комментарий
X1	C [26]	Ограничение счётчика числом 32
X2	B [63]	Разряд, анализируемый мультиплексором
X3	П [0]	Перенос из старшего разряда младшего слова
X4	ПП [0]	Признак переполнения младшего слова
X5	A [0]	Анализ старшего разряда первого операнда
X6	B [0]	Анализ старшего разряда второго операнда

Микрооперации:

Обозначение	Микрооперация
Y1	C [0:31]:=000…0
Y2	C [0:31]:=C [0:31] + 1
Y3	B [33:63]:=B [32:62]
Y4	B [1:32]:=B [0:31] + 000…0
Y5	B [1:32]:=B [0:31] + A [0:31]
Y6	П [0]:=1
Y7	ПП [0]:=1
Y8	B [0:15]:=111…1
Y9	B [0:15]:=000…0
Y10	A [0]:=1
Y11	A [0]:=0
Y12	A [0:31]:=A [1:31].A [0]
Y13	B [0:31]:=B [1:31].B [0]

Построим логическую схему канонического автомата:

Синтез М-автомата

Распределение регистров по шинам A1 и A2: A1 (C, B, ПП) и A2 (A).

Операторы, реализуемые М-автоматом:

Ym	Микрооперации	A1=Si	A2=Sj	Z= j (A1,A2)	Sk=Z
Y1	C [0:31]:=000…0	A1=C	Z [0:31]:=000…0	C [0:31]:=Z [0:31]
Y2	C [0:31]:=C [0:31] + 1	A1=C	Z [0:31]:=A1 [0:31] + 1	C [0:31]:=Z [0:31]
Y3	B [33:63]:=B [32:62]	A1=B	Z [33:63]:=A1 [32:62]	B [33:63]:=Z [33:63]
Y4	B [1:32]:=B [0:31] + 000…0	A1=B	Z [1:32]:=A1 [0:31] + 000…0	B [1:32]:=Z [1:32]
Y5	B [1:32]:=B [0:31] + A [0:31]	A1=B	A2=A	Z [1:32]:=A1 [0:31] + A2 [0:31]	B [1:32]:=Z [1:32]
Y7	ПП [0]:=1	A1=ПП	Z [0]:=1	ПП [0]:=Z [0]
Y8	B [0:15]:=111…1	A1=B	Z [0:15]:=111…1	B [0:15]:=Z [0:15]
Y9	B [0:15]:=000…0	A1=B	Z [0:15]:=000…0	B [0:15]:=Z [0:15]
Y10	A [0]:=1	A2=A	Z [0]:=1	A [0]:=Z [0]
Y11	A [0]:=0	A2=A	Z [0]:=0	A [0]:= Z [0]
Y12	A [0:31]:=A [1:31].A [0]	A2=A	Z [0:31]:=A2 [1:31].A2 [0]	A [0:31]:= Z [0:31]
Y13	B [0:31]:=B [1:31].B [0]	A1=B	Z [0:31]:=A1 [1:31].A1 [0]	B [0:31]:= Z [0:31]

Управляющие сигналы и микрооперации:

Выборка операндов				Преобразование слов		Загрузка результата
ai	A1=Si	bj	A2=Sj	j m	Z= j m (A1,A2)	dk	Sk=Z
a1	A1=C	b1	A2=A	j1	Z [0:31]:=000…0	d1	C [0:31]:=Z [0:31]
a2	A1=B	j2	Z [0:31]:=A1 [0:31] + 1	d2	B [33:63]:=Z[33:63]
a3	A1=ПП	j3	Z [33:63]:=A1 [32:62]	d3	B [1:32]:=Z [1:32]
j4	Z [1:32]:=A1 [0:31] + 000…0	d4	ПП [0]:=Z [0]
j5	Z [1:32]:=A1 [0:31] + A2 [0:31]	d5	B [0:15]:=Z [0:15]
j6	Z [0]:=1	d6	A [0]:=Z [0]
j7	Z [0:15]:=111…1	d7	A [0:31]:= Z [0:31]
j8	Z [0:15]:=000…0	d8	B [0:31]:= Z [0:31]
j9	Z [0]:=0
j10	Z [0:31]:=A2 [1:31].A2 [0]
j11	Z [0:31]:=A1 [1:31].A1 [0]

Обобщённый оператор: Z = A3 + A4, где:

000…0; j1, j8

A1 [0:31]; j2, j4, j5

A1 [32:62]; j3

A3 =

1[0]; j6

111…1; j7

0 [0]; j9

A2 [1:31].A2 [0]; j10

A1 [1:31].A1 [0]; j11

000…0; j1, j3, j4, j6, j7, j8, j9, j10, j11

A4 =

1 [31]; j2

A2 [0:31]; j5

Кодирование микроопераций наборами управляющих сигналов:

Y1	a1	-	j1	d1
Y2	a1	-	j2	d1
Y3	a2	-	j3	d2
Y4	a2	-	j4	d3
Y5	a2	b1	j5	d3
Y7	a3	-	j6	d4
Y8	a2	-	j7	d5
Y9	a2	-	j8	d5
Y10	-	b1	j6	d6
Y11	-	b1	j9	d6
Y12	-	b1	j10	d7
Y13	a2	-	j11	d8

Структурная схема М-автомата:

Z