Проектирование цифровых управляющих автоматов.

Методические указания

Самара 2005
Введение.

Микропрограммный автомат (МПА) - конечный автомат, обеспечивающий выполнение микропрограммы (МП) операционным устройством (ОУ), состоящим из операционного и управляющего автоматов (ОА и УА).

Микропрограмма описывает алгоритм выполнение какой-либо сложной операции в терминах микроопераций (МО).

К микрооперациям относятся простейшие действия, выполняемые элементами операционного автомата (инверсия слова, сложение двух слов, сдвиг влево или вправо). МП наглядно представляется в виде ГСА, в вершинах которой записываются микрооперации или логические условия. Идентификаторами этих операций, условий является обозначения элементов операционных автоматов.

Например:

RA - регистр A.

RA[0] - нулевой разряд регистра A.

СТ - содержимое счетчика и т.д.

В микрооперациях возможны следующие действия над переменными.

Присваивание: RA: = A

RA: = L1(RA).0 - сдвиг влево на 1 разряд

RA: = 0.R1(RA) - сдвиг вправо на 1 разряд и т.д.

Микрооперации, которые можно выполнять одновременно называются совместимыми и могут быть записаны в одной операторной вершине. МП записанная в терминах микрооперации и логических условий называют функциональной или содержательной.

Каждая МО в операционном автомате инициируется микрокомандой, которую вырабатывает управляющий автомат в зависимости от значений логических условий. По МП может быть построена ГСА управляющего автомата. По топологии ГСА УА совпадает с МП ОА. Отличаем является дополнительная условная вершина в начале ГСА («Пуск автомата») и дополнительная операторная – «операция выполнена».

В операционных вершинах ГСА УА записываются Y_i - микрокоманды, а в условных X_i - логические условия.

На практике наибольшее распространение получили автоматы двух типов: Мили и Мура.

Различие автоматов состоит в том, что выходная буква W_t автомата Мили зависит не только от его состояния a_m, но и от входной буквы z_t. У автомата Мура выходная буква зависит только от a_m.

Обычно в автоматах используют синхронные триггера, у которых реакция на входные сигналы приходит только при наличии сигнала синхронизации С (его положительным или отрицательным фронтом).