Automate de comandă și automate operaționale

Capitolul V

Analiza şi sinteza automatelor de comandă şi operaţionale

Tema: Incursiune în teoria automatelor

1. Noţiune de bază despre automatele de comandă şi operaţionale.

2. Sinteza automatelor operaţionale.

1 Orice unitate a unui calculator numeric are două componente distincte,care la mod generalizat se împart în automatul de comandă şi automatul operaţional (în continuare A.O.). A.O. este acea componentă a unităţii de calcul care este destinată îndeplinirii tuturor operaţiilor logice de transfer,de memorare ş.a. din calculator,iar auotmatul de comandă (în continuare A.C.) este acea parte componentă a unităţii de calcul care stabileşte pentru A.O. în ce ordine şi-n care operaţii trebuie îndeplinite pentru a atinge scopul scondat.

În componenţa A.O. intră: elementele functionale care asigură memoria datelor,adică registrele,numărătoarele; elementele funcţionale ce asigură procesarea datelor, adică sumatorile,circuite cu operaţii logice.

În componenţa unităţilor de comandă intră două componente de bază:

1) un circuit logic combinaţional care asigură examinarea informaţiei în baza căreia se emit aşa numitele semnale de comandă pentru a îndeplini operaţiile necesare;

2) un grup de bistabile care determină starea automatului de comandă şi în baza acestei stări se stabilleţâşte în fiecare moment de timp care semnale de comandă trebuie transmise automatului operaţional şi care semnale de comandă sunt necesare pentru a asigura tranziţia A.C. dintr-o stare în alta.

Pentru îndeplinirea fiecărei operaţii este necesară elaborarea algoritmului care stabileşte succesiunea de microoperaţii care trebuie îndeplinite de A.O. Această succesiune de microoperaţii formează microprogramul de realizare a microoperaţiei respective, microprogramul se împarte în microinstrucţiuni.O microinsrucţiune include cîteva microoperaţii care se îndeplinesc în una din stările A.C. (într-un tact de calcul). Pentru îndeplinirea fiecărei microoperaţii A.C. trebuie să genereze un semnal de comandă, iar A.O. în baza acestui semnal de comandă trebuie să îndeplinească microoperaţia respectivă.

2. Pentru a efectua sinteza A.O. la început se stabileşte cîte variabile iniţiale se vor prelucra în acest automat şi pentru fiecare dintre ele se rezervează câte un registru în care ele vor fi păstrate. Dacă pentru a îndeplini operaţia respectivă este necesar un proces ciclic atunci în componenţa A.O. trebuie inclus minimum un numărător cu ajutorul căreia se va stabili numărul de iteraţii necesare. Dacă pentru a realiza operaţia sunt necesare operaţii aritmetice, în componenţa A.O. trebuie inclus un sumator. Dacă pentru a realiza operaţii sunt necesare microoperaţii de decodificare sau codificare a unor cuvinte în componenţa A.O. trebuie inclus un codificator sau un decodificator. În cazul cînd pentru a realiza algoritmi sunt necesare operaţii de comparare atunci în componenţa A.O. se includ operatoare sau în unele cazuri se includ operatoare, sau în unele cazuri se includ circuite de îndeplinire a operaţiilor logice.

În cazul cînd către una şi aceeaşi componentă a A.O. datele se transmit din mai multe surse atunci în structura A.O. trebuie incluse multiplexoarele care realizează transmiterea datelor din sursa necesară în fiecare tact de calculator. Î afară de registre în care se păstrează variabilele iniţiale, operanzii în componenţa A.O. mai trebuie inclus unul sau mai multe registre pentru păstrarea datelor intermediare. Toate cele enumerate mai sus formează etapa de stabilire a componentelor A.O.

A doua etapă este stabilirea legăturilor între componentele A.O. Legăturile se stabilesc astfel: dacă este necesară îndeplinirea operaţiilor de adunare, de înmulţire şi puteri a conţinutelor unor registre, atunci ieşirea acestor registre se comuteză la intrările sumatorului în aşa mod ca ele să poată fi recepţionate.

Ieşirea sumatorului trebuie să fie conectată la intrările acelor componente a A.O. cu care trebuie să fie transmis rezultatul obţinut. În multe cazuri sumatorul şi un registru sunt unul faţă de altul şi sursă şi destinator deaceea sunt necesare aceste conexiuni.

Conexiunile necesare în A.O. se efectuează în paralel cu elaborarea algoritmului de funcţionare a acestui automat.

Exemplu: Avem de calculat valorile unei funcţii notată prin y .

 Stabilim care sunt componentele: Registru pentru A şi pentru B.

Deoarece facem acest proces ciclic trebuie să numărăm de 7 ori A un contor (sau numărător).

Deplasăm B la stînga şi obţinem .

Algoritmul: (RC)resetăm în zero

CT – încarcă numărul cu 7

(RB)(RB) deplasat la

dreapta

încărcăm în registru C(A+C)

Automatele de comandă

1. Noţiunile de bază despre A.C.

2. Sinteza A.C.

I. A.C. este destinat generării semnalelor de comandă corespunzătoare către alte componente ale calculatorului pentru a asigura îndeplinirea operaţiilor necesare.Fiecare semnal de comandă stabileşte îndeplinirea unei microoperaţii.Succesiunea microoperaţiilor necesare îndeplinirii unei instrucţiuni este determinată de microalgoritmul acestei acşiuni.În linii generale u A.C. este formast din două componente distincte:

1) Un circuit logic combinaţional în care se implementeză informaţia necesară generării semnalelor de comandă.

2) Memoria A.C. formate din câteva bistabile, numărul cărora de pinde de numărul de stări ale automatului.

Intrările circuitelului logic-combinaţional (CLC) se împart în două grupuri : primul grup sunt aşs numitele semnalele informaţonale în baza cărora se iau deciziile de ramificări ăn algoritmul automatului,iar cel de-al doilea grup de semnale de intrare sunt ieşirile bistabilelor din memoria A.C. Acestea sunt notate prin .

A.C. generează două grupări de semnale: primul primul grup de semnale notat prin sunt semnalele de comandă pentru alte componente ale ale calculatorului, iar al doilea grup notat: sunt semnalele de instalare a bistabilelor A.C. Ultimele semnale determină tranziţia automatului dintr-o stare în alta, fiecărei dintre multitudinea de stări a automatului corespunzîndu-i o

combinaţie a valorilor .