Министерство образования Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Синтез операционных автоматов
лабораторная работа по курсу “Организация ЭВМ и систем”
 Выполнил: студент группы ***
   ***                               
Проверил: преподаватель кафедры ***
  ***
Саратов
Построим содержательные графы выполнения трёх команд языка Ассемблера:
1.     Команда умножения двоичных чисел без знака mul:
 SHAPE  \* MERGEFORMAT

Начало

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

Конец

1

0

1

0

1

0

2.     Команда преобразования типов cwde:
 SHAPE  \* MERGEFORMAT

Начало

A [0]

B [0:15]:=111…1

B [0:15]:=000…0

Конец

1

0

3.     Логическая команда xor:
  SHAPE  \* MERGEFORMAT

Начало

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

Конец

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 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:
 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

С

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
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	jm	Z=jm(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

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

A

1ый операнд

d6 [0]

x

x

d7 [0:31]

B

2ой операнд

x

x

x