Публікація: Структури і методи синтезу мікропрограмних автоматів з операційним перетворенням кодів станів
Завантаження...
Дата
2021
Автори
Назва журналу
ISSN журналу
Назва тома
Видавництво
ХНУРЕ
Анотація
У дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову проблему розробки, обґрунтування і дослідження теоретичних основ, структур, моделей і методів, спрямованих на зменшення апаратурних витрат у схемі мікропрограмного автомата за рахунок адаптації схеми автомата до характеристик імплементованого алгоритму керування. Проведено аналіз сучасних теоретико-методичних та практичних концепцій синтезу і оптимізації цифрових пристроїв керування, визначені основні класи пристроїв керування та операційних автоматів, сформульовані їх переваги та недоліки. Визначені основні сучасні напрями оптимізації цифрових пристроїв керування та запропоновано новий підхід до зменшення апаратурних витрат в логічній схемі мікропрограмного автомата завдяки принципу перетворення кодів станів за допомогою кінцевої множини арифметико-логічних операцій (принцип операційного перетворення кодів станів). Виконано формалізацію принципу операційного перетворення кодів станів на основі математичного апарата універсальних алгебр. Розроблено структуру операційного автомата переходів, призначеного для перетворення кодів станів мікропрограмного автомата; структуру мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів, що допускає відповідність арифметико-логічних операцій окремим мікропрограмним переходам; структуру мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів, що припускає відповідність арифметико-логічних операцій станам автомата. Розроблено математичну модель мікропрограмного автомата з операційним перетворенням кодів станів у вигляді системи ізоморфізмів алгебр. Сформульовано наукові задачі структурного і алгебраїчного синтезу мікропрограмного автомата з операційним перетворенням кодів станів. Запропоновано метод структурного представлення процесу синтезу мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів; метод використання транзитних станів; метод урахування імовірностей істинності логічних умов; метод збільшення розрядності кодів станів автомата. Набули подальшого розвитку методи заміни вхідних змінних та зменшення кількості істотних вхідних змінних. Запропоновано метод алгебраїчного синтезу мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів. Набуті практичні результати підтверджені актами впровадження і доводять коректність теоретичних положень дисертаційної роботи, високу ефективність розроблених структур, моделей і методів.
In the dissertation, the actual scientific problem of development, foundation and research of theoretical bases, structures, models and methods aimed at reducing of hardware expenses in the logical circuit of the finite state machine, was solved by adaptation of the FSM circuit to the characteristics of the implemented control algorithm. The analysis of modern theoretical, methodological and practical concepts of synthesis and optimization of digital control units was carried out, the basic classes of control units and datapaths were defined and their advantages and disadvantages were formulated. The main modern ways of digital control units optimization were identified and new approach to reducing hardware expenses in the logical circuit of finite state machine based on principle of transformation of state codes using the finite set of arithmetical and logical operations (the principle of operational transformation of state codes), was proposed. Formalization of the principle of operational transformation of state codes on the basis of the mathematical apparatus of universal algebras has been performed. Developed the structure of datapath of transitions intended for transformation of state codes of the finite state machine; the structure of a finite state machine with datapath of transitions, which allows conformity of arithmetic-logical operations to separate microprogram transitions; the structure of the finite state machine with datapath of transitions, which allows the conformity of arithmetic-logical operations to separate states. Mathematical model of a finite state machine with operational transformation of state codes, which is a system of isomorphisms of algebras, was developed. The scientific problems of structural and algebraic synthesis of the finite state machine with operational transformation of states codes were formulated. Proposed method of structural representation of the synthesis process of finite state machine with datapath of transitions; method of transit states using; method of accounting of probabilities of the truth of logical conditions; method of increasing capacity of state codes. Methods for replacing input variables and reducing the number of significant input variables were further developed. The method of algebraic synthesis of a finite state machine with datapath of transitions was proposed. The obtained practical results were confirmed by the acts of implementation and prove the correctness of the theoretical positions of the dissertation, the high efficiency of the developed strucures, models and methods.
Опис
Ключові слова
мікропрограмний автомат, операційний автомат, мінімізація апаратурних витрат, структурний синтез, операційне перетворення кодів станів, finite state machine, datapath, hardware expenses minimization, structural synthesis, operational transformation of state codes
Бібліографічний опис
Бабаков, Р. М. Структури і методи синтезу мікропрограмних автоматів з операційним перетворенням кодів станів : авиреф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.13.05 "Комп'ютерні системи та компоненти" / Р. М. Бабаков ; М-во освіти і науки України, Харків. нац. ун-т радіоелектроніки. – Харків, 2021. – 40 с.