52. Эквивалентные операции и обобщенный оператор

Рассмотрим более подробно, как можно уменьшить аппаратурные затраты. Для уменьшения комбинационной схемы можно выделять эквивалентные операции и объединять их в обобщенный оператор. В качестве примера рассмотрим две микрооперации

y₁: s₄:= s₁+s₂; y₂: s₅:= s₁+s₃ +1,

где y₁ и y₂ – управляющие сигналы, реализующие одну и ту же функцию сложения над различными словами. В канонической структуре для реализации этих микроопераций необходимы две комбинационные схемы – два сумматора (рис. 6. 17а). Чтобы уменьшить затраты оборудования в операционном автомате, можно использовать только один сумматор(рис. 6.17б). В этом случае сумматор подключается к регистрам s₂ s₃ управляемыми шинами, с помощью которых вход А₁ сумматора соединяется с регистром s₂или s₃. Когда выполняется микрооперация y₁, на вход А₁ поступает значение s₂, а при выполнении микрооперации y₂ – значение s₃. Аналогичным образом константа 1 поступает на вход А₂ сумматора только при выполнении микрооперации y₂. Таким образом, одна комбинационная схема может использоваться для выполнения нескольких микроопераций, эквивалентных в смысле реализованных функций. За счет этого могут быть уменьшены затраты оборудования в операционном автомате. Использование одной комбинационной схемы для выполнения нескольких микроопераций исключает совместимость этих микроопераций. Так, функционально совместимые микрооперации в структуре (рис. 6.17а) могут выполняться в одном такте и становятся несовместимыми в структуре (рис. 6.17б), т.е. могут выполняться только в различных тактах. Если в функциональной микропрограмме микрооперации y₁ и y₂ использовались совместно в одной операторной вершине, то при использовании структуры (рис. 6.17б) время операции увеличивается из-за структурных ограничений на совместимость этой пары микроопераций. Таким образом, экономия оборудования может повлечь увеличение времени выполнения операций.

Рисунок 6.17 – Реализация эквивалентных микроопераций

Микрооперации b S_1:=_m(S_2,…,S_) и S_I:=_m(S_2,…,S_q) считаются эквивалентными, когда операторы содержат одну и ту же функцию _m, т.е. функции в операторах имеют одинаковые имена.

Эквивалентность устанавливается следующим образом.

Двоичные выражения C_1*C_2*…*C_p и C_1*C_2*…*C_q , где C_ ,C_ - аргументы, представляемые словами, их инверсиями и константами; * - знаки двоичных операций называются эквивалентными, если одно из двоичных выражений может быть приведено к другому путём:

1. замены слова С_ словом С_ или инверсией ТС_;

2. замены слова С_ константой (в том числе и нулём) и наоборот;

3. замены одних констант другими, в том числе и нулевыми;

4. равносильными преобразованиями выражения C_1*C_2*…*C_p.

Эквивалентным микрооперациям у₁ и у₂ соответствует обобщённый оператор S:= S₁ + A₁ + A₂, где