Поняття операційного і керуючих автоматів - студопедія

Принцип мікропрограмного управління.

Керуючі і операторні автомати.

ЕОМ переробляє інформацію, виконуючи над нею якісь операції. Для виконання операцій над інформацією використовуються операційні пристрої - процесори, канали введення-виведення, пристрої управління зовнішніми пристроями і т.д. Функцією операційного пристрою є виконання заданої множини операцій F = f1. fG> над вхідними словами D = d1. dH> c метою обчислення слів R = r1. rQ>, які представляють результати операцій R = fg (D), де g = 1,2. G.

Функціональна і структурна організація операційних пристроїв базується на принципі мікропрограмного управління, який полягає в наступному:

1. Будь-яка операція fg (g = 1. G), що реалізується пристроєм, розглядається як складна дія, яка поділяється на послідовність елементарних дій над словами інформації. Ці елементарні дії називаються мікрооперацій.

2. Для управління порядком проходження мікрооперацій використовуються логічні умови. які в залежності від значень слів, перетворюються мікрооперацій, приймають значення "брехня" або "істина" (1 або 0).

3. Процес виконання операцій в пристрої описується в формі алгоритму, який представляється в термінах мікрооперацій і логічних умов і називається мікропрограмою. Мікропрограма визначає порядок перевірки значень логічних умов і проходження мікрооперацій, необхідний для отримання необхідних результатів.

4. Мікропрограма використовується як форма представлення функції пристрою, на основі якої визначається структура і порядок функціонування пристрою в часі.

Т.ч. з принципу мікропрограмного управління слід, що структура і порядок функціонування операційних пристроїв зумовлюється алгоритмом виконання операції F = f1. fG>.

До елементарним діям над словами інформації Мікрооперацій відносяться: передача інформації з одного регістру в інший, взяття зворотного коду, зсув і т.д.

Як показав академік В.М. Глушков в будь-якому пристрої обробки цифрової інформації можна виділити два основні блоки - операційний автомат (ОА) і керуючий автомат (УА).

Операційний автомат (ОА) служить для зберігання слів інформації, виконання набору мікрооперацій і обчислення значень логічних умов, тобто операційний автомат є структурою, організованою для виконання дій над інформацією. Микрооперации, що виконуються ОА, задаються безліччю керуючих сигналів Y = y1. yM>, з кожним з яких ототожнюється певна мікрооперація.

Значення логічних умов, що обчислюються в операційному автоматі, відображаються безліччю осведомітельних сигналів X = x1. xL>, кожен з яких ототожнюється з певним логічним умовою.

Керуючий автомат (УА) генерує послідовність керуючих сигналів, визначену прошивки і відповідну значенням логічним умов. Інакше кажучи, керуючий автомат задає порядок виконання дій в ОА, що випливає з алгоритму виконання операцій. Найменування операції, яку необхідно виконати в пристрої, визначається кодом g операції, що надходять в УА ззовні. По відношенню до УА сигнали g1. gh. за допомогою яких кодується найменування операції і осведомітельних сигнали x1. xL. формуються в операційному автоматі, грають однакову роль: вони впливають на порядок вироблення керуючих сигналів Y. Тому сигнали g1. gh і x1. xL відносяться до одного класу - до класу осведомітельних сигналів, що надходять на вхід УА.

Т.ч. будь-який операційний пристрій - процесор, канал введення-виведення і т.д. - є композицією операційного і керуючого автоматів. Операційний автомат, реалізуючи дії над словами інформації, є виконавчою частиною пристрою, роботою якого управляє керуючий автомат, що генерує необхідні послідовності керуючих сигналів.

Операційний і керуючий автомати можуть бути визначені своїми функціями - переліком виконуваних ними дій.

Функція ОА визначається наступною сукупністю відомостей:

1) безліччю вхідних слів D = d1. dH>, що вводяться в автомат в якості операндів;

2) безліччю вихідних слів R = r1. rQ>, що представляють результати операцій;

3) безліччю внутрішніх слів S = s1. sN>, використовуваних для представлення інформації в процесі виконання операцій. Можна вважати, що вхідні і вихідні слова збігаються з певними внутрішніми D ÍS, RÍS.

4) безліччю мікрооперацій Y = ym>, що реалізують перетворення S = jm (s) над словами інформації, де jm - обчислюється функція;

T.o. функція ОА задана, якщо задані (визначені) безлічі D. R. S. Y. X. Час не є аргументом функції ОА. Функція встановлює перелік дій-микроопераций і логічних умов, які може виконувати автомат, але ніяк не визначає порядок проходження цих дій у часі. Тобто функція ОА характеризує засоби, які можуть бути використані для обчислень, але не сам обчислювальний процес.

Порядок виконання дій у часі визначається в формі функцій керуючого автомата.

Функція керуючого автомата - це операційна схема алгоритму (прошивки), функціональними операторами якої є символи у1. уm. ототожнюються з мікрооперацій, і в якості логічних умов використовуються булеві змінні х1. ХL. Операційна схема алгоритму найбільш часто представляється у вигляді граф-схеми алгоритму (ГСА). ДСА визначає обчислювальний процес послідовно в часі, встановлюючи порядок перевірки логічних умов х1 -хL і порядок проходження мікрооперацій у1 -уm.