а блок БП - систему

На підставі табл. 1 маємо три моделі автомата Мура з одним джерелом кодів класів ПЕС. Структури і методи синтезу PY_M- і PCY_M-автоматів і базових PY- і PCY-автоматів співпадають, тому розглянемо тільки P₁Y_M-автомат. Нехай для представлення кодів ПЕС достатньо вільних виходів блока БМО, тобто виконується умова

_tR_C.(17)

У цьому випадку для реалізації схеми автомата Мура пропонується використовувати модель P₁Y_M -автомата. Блок БМО містить схему блока БПК і реалізує системи функцій (2) і (11).

Відповідно до табл. 1 маємо три моделі МПА Мура із двома джерелами кодів класів ПЕС - це PC₁Y_M-, P₂Y_M-, PC₂Y_M-автомати.

Розглянемо випадок, коли виконуються наступні умови:

1. Алгоритм роботи автомата Мура містить тільки ПЕС, що містять більш одного стану:

П_B=.(18)

2. Блок БМО має вільні виходи:

Д_t > 0.(19)

3. Число вільних виходів блока БМО менше кількості розрядів, необхідних для кодування класів B_iП_C:

Д_t < R_C.(20)

При виконанні цих умов для реалізації схеми автомата Мура використовується модель PC₁Y_M -автомата.

У PC₁Y_M -автоматі коди класів B_iП_C формуються блоками БПК і БМО. Для розподілу класів між цими блоками закодуємо стани a_mA оптимальним чином і представимо множину П_С у вигляді П_С=П_DП_E, де B_iП_D, якщо коди a_mB належать до єдиного інтервалу простору кодування.

Перетворенню підлягають тільки коди станів a_mA(П_Е), де A(П_Е)А - множина станів, що входять у класи П_Е. Для кодування класів B_iП_Е досить

R_E = log₂ |_E| + 1(21)

змінних, що утворюють множину ¹, де |¹|=R_E.

PC₁Y_M -автомат має наступні особливості:

- блок БП формує систему функцій

Ф=Ф(¹, ¹, Х);(22)

- блок БМО реалізує систему функцій (2) і систему функцій

¹₌¹(T),(23)

яка представляє коди класів B_iП_Е;

- блок БПК формує систему

²₌²(T),(24)

яка представляє коди класів B_iП_D.

Якщо класи ПЕС, коди станів яких належать до одного загального інтервалу кодування, відсутні, тобто

П_D=, ,(25)

і вільних виходів блоків ВБП достатньо для представлення класів :

Д_t ? R_E,(26)

то для реалізації схеми автомата Мура використовується модель P₂Y_M -автомата. P₂Y_M -автомат має наступні особливості:

- блок БП формує систему функцій

Ф=Ф(T, ¹, Х);(27)

- блок БМО реалізує системи функцій (2) і (23);

- блок БПК відсутній;

- змінні T_rT представляють стани a_mA(П_B).

Якщо блоки ВБП не мають вільних виходів:

Д_t = 0(28)

та для алгоритму роботи автомата виконується умова:

П_B=, П_C=,(29)

то у цьому випадку для реалізації схеми автомата Мура використовується модель PC₂Y_M -автомата.

PC₂Y_M -автомат має наступні особливості:

- схема БП формує систему функцій

Ф=Ф(T, ², Х);(30)

- блок БПК формує коди класів B_iП_C;

- змінні T_rT представляють стани a_mA(П_B).

Відповідно до табл. 1 маємо одну модель МПА Мура із трьома джерелами кодів класів ПЕС - це PC₃Y_M-автомат.

Розглянемо випадок, коли виконуються наступні умови:

1. Алгоритм роботи автомата містить ПЕС класів П_В іП_С:

П_B=, П_C=.(31)

Блоки ВБП мають вільні виходи, однак їх недостатньо для представлення кодів класів ПЕС B_iП_E:

0<Д_t < R_E.(32)

У цьому випадку множину П_Е необхідно представити у вигляді П_Е= П_FП_G. Множина П_F включає n_F класів, де

,(33)

коди яких зберігаються разом з мікроопераціями та представляються змінними, де |¹|=_t. Множина П_G містить

n_G = I - n_C - n_D - n_F(34)

класів, де n_C=|П_C|, n_D=|П_D|. Для кодування класів B_iП_G достатньо

R_G = log₂ |n_G| + 1(35)

змінних, що утворюють множину ², де |²|=R_G. У цьому випадку для реалізації автомата Мура використовується модель PC₃Y_M -автомата з трьома джерелами кодів ПЕС.

PC₃Y_M -автомат має наступні особливості:

- блок БПК формує систему функцій

Ф=Ф(T, ¹_, ², Х);(36)

- блок БМО реалізує як систему функцій (2), так і систему функцій (23), яка представляє коди класів B_iП_F;

- блок БПК реалізує систему (24), що представляє коди B_iП_G.

Узагальнений метод синтезу схеми МПА Мура в змішаному елементному базисі включає наступні етапи:

1. Формування розбивки П_A={B₁, …, B_I}.

2. Оптимальне кодування станів a_mA.

3. Формування множин П_В, П_С, П_D, П_Е.

4. Визначення параметра Д_t, вибір структури автомата.

5. Кодування класів B_iП_C.

6. Формування вмісту блоку БМО.

7. Формування таблиці блоку БПК.

8. Формування модифікованої ПСТ автомата Мура.

9. Формування системи функцій блоку БП.

10. Реалізація схеми в змішаному елементному базисі.

Проаналізувавши умови з табл. 1, можна сформулювати алгоритм вибору оптимальної структури автомата Мура при синтезі схеми в змішаному елементному базисі.

Алгоритм має наступні аргументи:

1. A={a₁, …, a_M} - множина станів МПА Мура.

2. П_A={B₁, …, B_I}- розбивка множини А на класи ПЕС.

3. Д_t - кількість вільних виходів блоків ВБП.

Інші аргументи, що використовуються в алгоритмі, є похідними від базових аргументів. Результатом роботи алгоритму є вибір структури автомата Мура U_опт, яка є оптимальною для заданих вхідних параметрів.

У четвертому розділі наведені результати досліджень МПА Мура, запропонованих у розділах 2 і 3. Для дослідження ефективності застосування запропонованих моделей МПА Мура в базисі однорідних ПЛІС був використаний спосіб оцінки характеристик матричної реалізації схеми. Відповідно до цього підходу кожний з комбінаційних блоків схеми МПА Мура може бути представлений у вигляді двох матриць - кон'юнктивної і диз'юнктивної. Площа кожної матриці, виражена в умовних одиницях, може бути визначена на основі характеристик МПА Мура, а сума отриманих площ дозволяє оцінити складність реалізації всієї схеми. Так, наприклад, площа матричної реалізації схеми, що породжена моделлю базового PY-автомата Мура, може бути виражена як

S(PY)=H(2L+3R)+2^R(2R+N),(37)

а площа схеми, що породжена моделлю базового PCY-автомата Мура, - формулою

S(PCY)=H₀(2L+2R₁+R)+2^R(4R+N+R₁).(38)

Використовуючи аналогічні принципи, можуть бути визначені функції для обчислення площі всіх схем, що породжені запропонованими моделями МПА.

Параметри L, H, H₀, R, R₁ можуть бути виражені як функції від аргументів K (загальна кількість вершин у ГСА, що реалізується), P₁ (частка операторних вершин ГСА) і N (число формованих мікрооперацій). Це дозволяє оцінити ефективність моделей для різних класів ГСА. При цьому ефективність схеми, що базується на запропонованій структурі або використовує запропонований спосіб кодування, визначається шляхом знаходження області, де виконується умова

,(39)

де X і Y - моделі МПА, що порівнюються.

Для оцінки ступеню впливу структури МПА Мура на складність реалізації логічної схеми було виконано порівняння площ матричних реалізацій схем PY_H-, PC₁Y_H- і PC₂Y_H-автоматів. Результати наведені на рис. 10, де по осі абсцис відкладена кількість вершин ГСА K, а по осі ординат - площа автоматів S, виражена в умовних одиницях.

Схеми, що породжені моделями PC₁Y_H- і PC₂Y_H-автоматів, займають значно меншу площу, ніж схема, що породжена, PY_H-автоматом. Виграш зростає одночасно зі збільшенням числа вершин ГСА та може досягати 10-30% для схеми, що породжена моделлю PC₁Y_H-автомата, та 17-36% для схеми, що породжена моделлю PC₂Y_H-автомата. При зменшенні параметра P₁ виявлені співвідношення зберігаються, при цьому одержуваний виграш може досягати 40%, тоді як різниця площ схем, породжених моделями PC₁Y_H - і PC₂Y_H -автоматів, скорочується до 1-4%. Збільшення параметра P₁ приводить до падіння виграшу до 20-25%.

За результатами порівняння були зроблені наступні висновки:

1. Виграш по площі матричної реалізації схеми, що породжена моделлю PC₁Y_H -автомата, над схемой, що породжена моделлю PY_H-автомата, може досягати 35%; схеми, що породжена моделлю PC₂Y_H-автомата, над схемою, що породжена моделлю PY_H-автомата, - 40%.

2. Виграш збільшується зі зростанням кількості вершин ГСА.

3. Збільшення частки операторних вершин P₁ і числа мікрооперацій N знижує одержуваний виграш.

Для оцінки ефективності та сфери застосування різних способів кодування було виконано порівняння площ схем, що породжені моделями P_XC₂Y_H -автоматів, із площею схеми, що породжується моделлю базового PY_H-автомата. За результатами порівняння були зроблені наступні висновки:

1. Ефективність застосування оптимального кодування станів пропорційна числу вершин ГСА, при цьому виграш може досягати 52% і більш при K ? 1000. Цей спосіб кодування найбільш ефективний для автоматів, які реалізують ГСА з великою кількістю вершин і формують невелику кількість мікрооперацій.

2. Ефективність уточненого кодування станів досягає 40% і не залежить від числа вершин ГСА, яку реалізує автомат. Найбільш оптимальною сферою застосування даного способу кодування є автомати з великою кількістю мікрооперацій.

3. Використання комбінованого кодування станів дозволяє досягти зменшення апаратурних витрат схеми на 56-62% при великій кількості вершин ГСА, що реалізується автоматом. Даний спосіб кодування є найбільш універсальним, однак максимальну ефективність він демонструє для автоматів з більшим числом рядків ПСТ.

Для дослідження ефективності застосування запропонованих моделей МПА Мура в змішаному елементному базисі був використаний підхід, який передбачає експериментальну реалізацію схем, що породжуються моделями МПА Мура, в базисі ПЛІС за допомогою САПР Xilinx ISE Webpack. При цьому узагальнений алгоритм дослідження кожної із запропонованих моделей МПА Мура складався з наступних етапів:

1. Формування набору ГСА для дослідження.

2. Формування VHDL-файлів. На даному етапі для кожної сформованої на першому етапі ГСА формувалися два VHDL-файли:

1) файл із описом схем МПА, що породжуються базовими моделями;

2) файл із описом схеми МПА, що породжується моделлю, для якої виконується дослідження.

3. Синтез у середовищі САПР Xilinx ISE. Для VHDL-файлів виконувалась операція синтезу (Synthesis) пристрою та фіксувалися апаратурні витрати обох схем. Ефективність f моделі, що досліджується, оцінювалась як відношення апаратурних витрат схеми, яку вона породила, до витрат схеми, що породжена базовою моделлю:

или ,(40)

де Х - модель МПА, що досліджується; C_X(Г) - кількість логічних елементів, необхідних для реалізації автомата S по ГСА Г на основі моделі X.

4. Аналіз отриманих результатів, висновки.

У якості приклада виконання досліджень із використанням цього підходу наведемо короткий опис дослідження схеми, що породжується моделлю PC₃Y_M-автомата. Дослідження ефективності схем, що породжуються іншими моделями, було виконано аналогічно.

На основі результатів порівняння схем, що породжуються моделями PC₃Y_M- і PY_M-автоматів, було зроблено висновок, що ефективність застосування схеми, що породжена моделлю PC₃Y_M-автомата, може досягати 44% для ГСА із P₁0.3 при . Зі збільшенням кількості вершин виграш для всіх категорій ГСА прагне до значення порядку 41 ± 1%. Це свідчить про те, що ефективність застосування схеми, що породжує модель PC₃Y_M-автомата, практично не залежить від кількості вершин ГСА. Тобто, ефективність використання схеми, породженої моделлю PC₃Y_M-автомата, може досягати 44% для ГСА с P₁0.3 при K=200.

За результатами проведених досліджень особливостей реалізації всіх запропонованих моделей МПА Мура в змішаному елементному базисі були зроблені наступні загальні висновки:

1. Максимальну ефективність використання (до 25% у порівнянні з базовим -автоматом) продемонструвала схема, що породжується моделлю P₁Y_M -автомата. Такі показники досягаються завдяки повній реалізації перетворювача кодів у складі блоку БМО, але тільки при наявності достатнього числа вільних виходів блоків ВБП.

2. Ефективність використання схем, що породжуються моделями із двома джерелами кодів класів ПЕС, може досягати 10% (P₂Y_M-автомат), 14% (PC₁Y_M -автомат) і 19% (PC₂Y_M-автомат). При цьому модель P₂Y_M-автомата може бути застосована тільки в тому випадку, коли в ГСА є класи ПЕС, що входять в один узагальнений інтервал кодування.

3. Ефективність схеми, що породжується моделлю PC₃Y_M -автомата, може досягати 20% у порівнянні зі схемою, що породжується моделлю PCY_M -автомата, та 44% у порівнянні зі схемою, що породжується моделлю PY_M -автомата, однак область застосування цієї моделі обмежується тільки тими випадками, коли вільних виходів блоків ВБП достатньо для представлення кодів класів ПЕС B_iП_E.

Висновки

У дисертаційній роботі наведено рішення актуальної наукової задачі, важливої для проектування засобів цифрової автоматики і обчислювальної техніки, що полягає в розробці нових структур і методів синтезу пристроїв управління, орієнтованих на зменшення апаратурних витрат МПА Мура при реалізації логічної схеми в базисі ПЛІС і методів оцінки їх ефективності. В роботі вирішені наступні основні задачі:

1. Виконано аналіз особливостей елементного базису ПЛІС та існуючих структур і методів синтезу автомата Мура.

2. Виконано модифікацію методів зменшення апаратурних витрат у схемі автомата Мура, що базується на застосуванні різних способів кодування станів і орієнтована на ефективне використання особливостей базису однорідних ПЛІС. Показано, що використання модифікованих методів забезпечує зменшення витрат апаратури в логічній схемі автомата до 62% у порівнянні з базовими моделями автомата Мура.

3. Розроблено структури і виконано модифікацію методів зменшення апаратурних витрат у схемі автомата Мура, що базуються на застосуванні декількох джерел кодів станів і орієнтовані на ефективне використання особливостей змішаного елементного базису. Показано, що використання розроблених структур та модифікованих методів забезпечує зменшення витрат апаратури в логічній схемі автомата до 44% у порівнянні з базовими моделями автомата Мура.

4. Розроблено алгоритм вибору моделі автомата Мура з найменшими витратами апаратури для заданої ГСА, що базується на результатах аналізу характеристик ГСА та базису реалізації схеми.

5. Виконано дослідження логічних схем, що породжуються розробленими моделями МПА Мура. Це дозволило визначити галузі ефективного використання кожної з розроблених моделей.

Список опублікованих робіт з теми дисертації

1. Цололо С.А. Оптимизация логической схемы автомата Мура на FPGA / А.А. Баркалов, А.А. Красичков, С.А. Цололо // Наукові праці ДонНТУ. Серія «Проблеми моделювання та автоматизації проектування динамічних систем». - Донецьк: ДонНТУ, 2006. - Вип. 5 (116)- С.162-168.

2. Цололо С.А. Синтез МПА Мура со смешанным кодированием состояний / А.А. Баркалов, А.А. Красичков, С.А. Цололо // Наукові праці ДонНТУ. Серія «Обчислювальна техніка та автоматизація». - Донецьк: ДонНТУ, 2007. - Вип. 12 (118) - С. 102-107.

3. Цололо С.А. Оптимизация логической схемы автомата Мура на CPLD / А.А. Баркалов, А.В. Матвиенко, С.А. Цололо // Комп'ютерні засоби, системи та мережі. Збiрник наукових праць. Iнститут кiбернетики iм. В.М.Глушкова НАН Украiни. - Київ, 2007. - №6 - С.46-51.

4. Цололо С.А. Оптимизация схемы автомата Мура в составе системы на кристалле / А.А. Баркалов, С.А. Цололо // Радиоэлектроника и информатика. - Харьков, 2007. - №1 (36) - С.35-38.

5. Цололо С.А. Оптимизация схемы МПА Мура в составе системы на кристалле / В.А. Саломатин, С.А. Цололо // Наукові праці ДонНТУ. Серія «Інформатика, кібернетика і обчислювальна техніка». - Донецьк: ДонНТУ, 2007. - Вип. 8 (120) - С. 242-255.

6. Цололо С.А. Оптимизация аппаратурных затрат в схеме МПА Мура / А.А. Баркалов, С.А. Цололо // Наукові праці ДонНТУ. Серія «Проблеми моделювання та автоматизації проектування динамічних систем». - Донецьк: ДонНТУ, 2007. - Вип. 6 (127) - С. 80-88.

7. Цололо С.А. Оптимизация схемы автомата Мура в составе системы на кристалле / А.А. Баркалов, С.А. Цололо // Радиоэлектроника и информатика. - Харьков, 2007. - №4 (39) - С.65-68.

8. Цололо С.А. Уменьшение аппаратурных затрат в схеме МПА Мура при реализации на CPLD / А.А. Баркалов, С.А. Цололо // Наукові праці ДонНТУ. Серія «Обчислювальна техніка та автоматизація». - Донецьк: ДонНТУ, 2008. - Вип. 15 (130) - С. 69-76.

9. Цололо С.А. Оптимизация числа макроячеек PAL в схеме автомата Мура / А.А. Баркалов, С.А. Цололо // Управляющие системы и машины. - Киев, 2008. - №2 - С. 54-59.

10. Цололо С.А. Уменьшение аппаратурных затрат в схеме микропрограммного автомата Мура на CPLD / А.А. Баркалов, Л.А. Титаренко, С.А. Цололо // Радіоелектронні та комп'ютерні системи. - Харків, 2008. - №7 (34) - С. 118-123.

11. Баркалов А.А. Оптимизация автомата Мура, реализуемого в базисе CPLD / А.А. Баркалов, С.А. Цололо // Управляющие системы и машины. - Киев, 2008. - №4 - С. 43-48.

12. Цололо С.А. Уменьшение аппаратурных затрат схемы МПА Мура при реализации в базисе CPLD / С.А. Цололо // Наукові праці ДонНТУ. Серія «Інформатика, кібернетика і обчислювальна техніка». - Донецьк: ДонНТУ, 2008. - Вип. 9 (132) - С.211-215.

13. Цололо С.А Уменьшение аппаратурных затрат в схеме автомата Мура с использованием особенностей базиса CPLD / А.А. Баркалов, А.В. Матвиенко, С.А. Цололо // Комп'ютернi засоби, мережi та системи. Збiрник наукових праць. Iнститут кiбернетики iм. В.М.Глушкова НАН Украiни. - Київ, 2008. - №7. - С. 86 - 94.

14. Цололо С.А. Оптимизация схемы автомата Мура, реализуемой в базисе ПЛИС / А.А. Баркалов, Л.А. Титаренко, С.А. Цололо // Кибернетика и системный анализ. - Киев, 2009. - №5. - С. 180-186

15. Цололо С.А. Исследование смешанного кодирования состояний для автомата Мура / А.А. Баркалов, В.А. Саломатин, А.А. Красичков, С.А. Цололо // Донбас-2020: наука і техніка - виробництву: Матеріали III науково-практичної конференції, м. Донецьк, 30-31 травня 2006 р. - Донецьк: ДонНТУ Міністерства освіти і науки, 2006. - С. 459-462.

16. Цололо С.А. Оптимизация схемы МПА Мура на CPLD / А.А. Баркалов, С.А Ковалев, С.А. Цололо // «Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы»: Материалы восьмого научно-практического семинара. г.Донецк, 17-20 апреля 2007 г. В 3-х томах. Том 3. - Донецк: ДонНТУ, 2007. - C. 26-36.

Особистий внесок автора в публікаціях, написаних у співавторстві:

[1, 15] - розробка та дослідження способів кодування станів автомата Мура при синтезі схеми на ПЛІС типу FPGA; [2] - дослідження шляхів оптимізації схеми автомата Мура в базисі FPGA; [3, 4, 14] - розробка методів оптимізації схеми автомата Мура в змішаному елементному базисі; [5, 16] - дослідження ефективності запропонованих методів оптимізації схеми автомата Мура в змішаному базисі ПЛІС; [6, 9] - дослідження ефективності використання декількох джерел кодів станів у схемі автомата Мура; [7, 8] - розробка методів оптимізації апаратурних витрат у блоці перетворювача кодів автомата Мура; [10] - розробка методів оптимізації схеми автомата Мура в базисі однорідних ПЛІС; [11, 13] - дослідження ефективності запропонованих методів оптимізації автомата Мура в змішаному елементному базисі.

Анотації

Цололо С.О. Оптимізація витрат апаратури в управляючих автоматах Мура на ПЛІС. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 «Комп'ютерні системи та компоненти». - ДВНЗ «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2010.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі розробки модифікованих структур і методів синтезу автомата Мура, орієнтованих на зменшення апаратурних витрат логічної схеми автомата при її реалізації в базисі ПЛІС. У роботі виконано аналіз особливостей елементного базису ПЛІС, а також структур і методик синтезу автомата Мура, орієнтованих на реалізацію в цьому базисі.

Виконано модифікацію методів зменшення витрат апаратури у схемі автомата Мура, що базується на застосуванні різних способів кодування станів і орієнтована на ефективне використання особливостей базису однорідних ПЛІС. Показано, що застосування запропонованих модифікацій забезпечує зменшення апаратурних витрат в логічній схемі автомата до 62%.

Розроблено структури і виконано модифікацію методів зменшення апаратурних витрат у схемі автомата Мура, що базуються на застосуванні декількох джерел кодів станів і орієнтовані на ефективне використання особливостей змішаного елементного базису. Показано, що застосування розроблених структур і модифікованих методів забезпечує зменшення апаратурних витрат в логічній схемі автомата до 44%.

Розроблено алгоритм вибору моделі автомата Мура з найменшими витратами апаратури для заданої ГСА, що базується на результатах аналізу характеристик ГСА та базису реалізації схеми.

Ключові слова: автомат Мура, програмований логічний пристрій, синтез, логічна схема, псевдоеквівалентні стани, витрати апаратури, макроосередки, кодування.

Цололо С.А. Оптимизация аппаратурных затрат в управляющих автоматах Мура на ПЛИС. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 «Компьютерные системы и компоненты». - ГВУЗ «Донецкий национальный технический университет», Донецк, 2010.

Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной задачи разработки модифицированных структур и методов синтеза автомата Мура, ориентированных на уменьшение аппаратурных затрат логической схемы автомата при ее реализации в базисе ПЛИС. В работе выполнен анализ особенностей базиса ПЛИС, а также существующих структур и методов синтеза автомата Мура, ориентированных на реализацию логической схемы автомата в базисе ПЛИС.

В работе выполнена модификация методов уменьшения аппаратурных затрат в логической схеме автомата Мура, основанная на применении различных способов кодирования состояний и ориентированная на эффективное использование особенностей базиса однородных ПЛИС для уменьшения аппаратурных затрат схемы автомата Мура. В реальных ПЛИС коэффициент объединения по входу в макроячейках программируемых матриц логики (ПМЛ) может достигать нескольких десятков, тогда как число термов ограничено. В соответствии с этим в диссертационной работе предлагается использовать несколько источников кодов состояний автомата, что позволяет оптимизировать формулы, описывающие логическую схему автомата, путем минимизации числа термов одновременно с увеличением числа литералов в каждом из них. В работе показано, что применение предложенной модификации обеспечивает уменьшение аппаратурных затрат в логической схеме автомата Мура до 62%.

В работе разработаны структуры и модифицированы методы уменьшения аппаратурных затрат в логической схеме автомата Мура, основанные на применении нескольких источников кодов состояний и ориентированные на эффективное использование особенностей смешанного элементного базиса. Микросхемы данного базиса содержат встроенные блоки памяти (ВБП), имеющие фиксированное количество выходов. Некоторые из этих выходов могут оказаться незадействованными и используются для представления кодов части состояний автомата, что приводит к увеличению числа источников кодов состояний. В работе показано, что применение разработанных структур и модифицированных методов обеспечивает уменьшение аппаратурных затрат в логической схеме автомата Мура до 44%.

Разработан алгоритм выбора модели автомата Мура с наименьшими аппаратурными затратами для заданной ГСА, основанный на анализе характеристик ГСА и базиса реализации логической схемы.

Ключевые слова: автомат Мура, программируемое логическое устройство, синтез, логическая схема, псевдоэквивалентные состояния, аппаратурные затраты, макроячейки, кодирование.

Tsololo S.A. Hardware optimization of Moore FSM on programmable logic devices. - Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of candidate of technical sciences on a specialty 05.13.05 “Computer's systems and components”. - Donetsk national technical university, Donetsk, 2010.

Dissertation work is devoted to the decision of important scientific task of development of structures and methods of synthesis of Moore FSM, oriented on diminishing of logic circuit's hardware expenses under its realization on CPLD. The analysis of features of CPLD and existent structures and methods of FSM`s synthesis is proposed.

The methods of optimization of Moore FSM circuit, based on application of different ways of encoding of the states and oriented to the effective use of CPLD features for diminishing of hardware expenses of FSM's circuit is proposed. Application of the developed models provides diminishing of hardware expenses in the logical circuit of FSM up to 62%. Structures and methods of optimization of Moore FSM circuit, based on application of a few sources of codes of the states and oriented to the effective use of features of the mixed CPLD. Application of the developed models provides diminishing hardware expenses in the circuit of FSM up to 44%.

Keywords: Moore FSM, programmable logic device, synthesis, logic circuit, pseudoequivalent states, macrocells, coding.

Размещено на Allbest.ru