Синтез операційних автоматів

Міністерство освіти Російської Федерації
Саратовський державний технічний університет
Синтез операційних автоматів
лабораторна робота з курсу "Організація ЕОМ та систем"
Виконав: студент групи ***
***
Перевірив: викладач кафедри ***
***
Саратов
Побудуємо змістовні графи виконання трьох команд мови Асемблера:
1. Команда множення двійкових чисел без знаку mul:
SHAPE \ * MERGEFORMAT

Початок

C [0:31]: = 000 ... 0

C [26]

C [0:31]: = C [0:31] + 1

B [63]

B [33:63]: = B [32:62]

B [33:63]: = B [32:62]

B [1:32]: = B [0:31] + 000 ... 0

B [1:32]: = B [0:31] + A [0:31]

П

ПП: = 1

Кінець

1

0

1

0

1

0

2. Команда перетворення типів cwde:
SHAPE \ * MERGEFORMAT

Початок

A [0]

B [0:15]: = 111 ... 1

B [0:15]: = 000 ... 0

Кінець

1

0

3. Логічна команда xor:
SHAPE \ * MERGEFORMAT

Початок

C [0:31]: = 000 ... 0

C [26]

C [0:31]: = C [0:31] + 1

A [0]

B [0]

B [0]

A [0]: = 0

A [0]: = 1

Кінець

1

0

1

0

1

0

1

0

A [0:31]: = A [1:31]. A [0]

B [0:31]: = B [1:31]. B [0]

Синтез канонічного автомата
Вхідні і вихідні слова:

Тип слова	Слово	Коментар
Вхідна / вихідна	A [0:31]	Перший операнд \ результат операції
Вхідна / вихідна	B [0:63]	Другий операнд \ результат операції
Вихідна	З [26]	Обмеження лічильника числом 32
Вихідна	B [63]	Розряд, аналізований мультиплексором
Вихідна	П [0]	Перенесення із старшого розряду молодшого слова
Вихідна	ПП [0]	Ознака переповнення молодшого слова
Вихідна	A [0]	Старший розряд першого операнда
Вихідна	B [0]	Старший розряд другого операнда

Логічні умови:

Позначення	Умова	Коментар
X1	C [26]	Обмеження лічильника числом 32
X2	B [63]	Розряд, аналізований мультиплексором
X3	П [0]	Перенесення із старшого розряду молодшого слова
X4	ПП [0]	Ознака переповнення молодшого слова
X5	A [0]	Аналіз старшого розряду першого операнда
X6	B [0]	Аналіз старшого розряду другого операнда

Мікрооперації:

Позначення	Мікрооперацій
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]

Побудуємо логічну схему канонічного автомата:
SHAPE \ * MERGEFORMAT

A

B

0

0

31

0

63

1 операнд

2 операнд

1

0

A [1:31]. A [0]

Y10

Y11

Y12

B [32:62]

B [0:31]

000 ... 0

A [0:31]

B [0:31]

111 ... 1

000 ... 0

B [1:31]. B [0]

Y3

Y4

Y5

Y8

Y9

Y13

З

0

31

000 ... 0

Y1

C [0:31]

1

Y2

П

ПП

1

Y6

Y7

S

S

1

111 ... 1

B [0:63]

B [63]

П [0]

ПП [0]

A [0]

B [0]

A [0:31]

Синтез М-автомата
Розподіл регістрів по шинах A1 і A2: A1 (C, B, ПП) і A2 (A).
Оператори, що реалізуються М-автоматом:

Ym	Мікрооперації	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]

Керуючі сигнали і мікрооперації:

Вибірка операндів				Перетворення слів		Завантаження результату
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]

Узагальнений оператор: Z = A3 + A4, де:
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
Кодування мікрооперацій наборами керуючих сигналів:

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

Структурна схема М-автомата:

Z

SHAPE \ * MERGEFORMAT

A

Першого операнд

d6 [0]

x

x

d7 [0:31]

B

Другий операнд

x

x

x