Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ

Розглядається один із можливих підходів до вирішення на базі принципу мікропрограмного керування проблеми комплексної – від постановки задачі до отримання ескіза друкованої плати – автоматизації процесу розробки операційних пристроїв. Підхід демонструється на прикладі синтезу в діалоговій трансформа...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2020
Автор:	Петрушенко, А.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України 2020
Назва видання:	Control systems & computers
Теми:	Fundamental Problems in Computer Science
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/181128
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ / А.М. Петрушенко // Control systems & computers. — 2020. — № 2. — С. 3-11. — Бібліогр.: 26 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-181128
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1811282021-11-03T01:26:40Z Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ Петрушенко, А.М. Fundamental Problems in Computer Science Розглядається один із можливих підходів до вирішення на базі принципу мікропрограмного керування проблеми комплексної – від постановки задачі до отримання ескіза друкованої плати – автоматизації процесу розробки операційних пристроїв. Підхід демонструється на прикладі синтезу в діалоговій трансформаційній машині – інструментарії алгебро-граматичних методів подання знань у різноманітних предметних областях – керуючого автомата операційного пристрою, що реалізує операцію додавання. Цель данной статьи — демонстрация одного из возможных подходов к реализации инструментария, воплощающего модель математизации В.М. Глушкова, и его (инструментария) возможностей на примере синтеза операционных устройств. Методы. При реализации инструментария и алгоритма синтеза операционных устройств использовался алгебро-грамматический метод представления знаний, метод построения операционных устройств на базе принципа микропрограммного управления, методы абстрактной и структурной теории автоматов, методы алгебры алгоритмов и т.д. Результаты. Разработан инструментарий, воплощающий модель математизации В.М. Глушкова и позволяющий осуществить комплексную автоматизацию проектирования операционных устройств. The purpose is to demonstrate the inextricable link between the fundamental concepts of the general theory of computer systems design and practical methods of designing software and hardware of computer technology, as well as new technological capabilities that arise when using the apparatus of algebra of algorithms in the process of designing programmes and equipment using an interactive transformational machine. M ethods. When implementing the tools (conversational transformation machine) and the synthesis algorithm of operating devices, we used the algebraic-grammatical method of representing knowledge, the method of constructing operating devices based on the principle of microprogram control, the methods of abstract and structural theory of automata, the methods of algebra of algorithms, etc. Results. Synthesis methods for operating devices developed for the language of graph diagrams of algorithms and the language of logical diagrams of algorithms are extended to the language CAA \ D – the input language of the dialogue transformation machine. Based on the dialogue transformational machine, a toolkit has been developed that embodies the V.M. Glushkov mathematical model and allows the complex automation of the operating devices: from setting the task to obtaining a sketch of the printed circuit board. 2020 Article Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ / А.М. Петрушенко // Control systems & computers. — 2020. — № 2. — С. 3-11. — Бібліогр.: 26 назв. — укр. 2706-8145 DOI https://doi.org/10.15407/usim.2020.02.003 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/181128 681.3.006 uk Control systems & computers Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Fundamental Problems in Computer Science Fundamental Problems in Computer Science
spellingShingle	Fundamental Problems in Computer Science Fundamental Problems in Computer Science Петрушенко, А.М. Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ Control systems & computers
description	Розглядається один із можливих підходів до вирішення на базі принципу мікропрограмного керування проблеми комплексної – від постановки задачі до отримання ескіза друкованої плати – автоматизації процесу розробки операційних пристроїв. Підхід демонструється на прикладі синтезу в діалоговій трансформаційній машині – інструментарії алгебро-граматичних методів подання знань у різноманітних предметних областях – керуючого автомата операційного пристрою, що реалізує операцію додавання.
format	Article
author	Петрушенко, А.М.
author_facet	Петрушенко, А.М.
author_sort	Петрушенко, А.М.
title	Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ
title_short	Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ
title_full	Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ
title_fullStr	Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ
title_full_unstemmed	Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ
title_sort	принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. іі
publisher	Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України
publishDate	2020
topic_facet	Fundamental Problems in Computer Science
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/181128
citation_txt	Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ / А.М. Петрушенко // Control systems & computers. — 2020. — № 2. — С. 3-11. — Бібліогр.: 26 назв. — укр.
series	Control systems & computers
work_keys_str_mv	AT petrušenkoam principmíkroprogramnogokeruvannâtaavtomatizacíâproektuvannâoperacíjnihpristroívíí
first_indexed	2025-07-15T21:43:51Z
last_indexed	2025-07-15T21:43:51Z
_version_	1837750904794644480
fulltext	iSSN 2706-8145, control systems and computers, 2020, № 2 3 Fundamental problems in Computer science doi https://doi.org/10.15407/usim.2020.02.003 удк 681.3.006 а.м. петруШенКо, кандидат фіз.-мат. наук, доцент, київський національний університет імені тараса шевченка, 03022, м. київ, просп. академіка глушкова, 4д, факультет комп’ютерних наук та кібернетики, anatoly@mytaskhelper.com принЦип мІКропроГрамноГо Керування та автоматиЗаЦІя проеКтування операЦІЙниХ пристроЇв. II1 Розглядається один із можливих підходів до вирішення на базі принципу мікропрограмного керування проблеми комплекс- ної – від постановки задачі до отримання ескіза друкованої плати – автоматизації процесу розробки операційних при- строїв. Підхід демонструється на прикладі синтезу в діалоговій трансформаційній машині – інструментарії алгебро- граматичних методів подання знань у різноманітних предметних областях – керуючого автомата операційного пристрою, що реалізує операцію додавання. Ключові слова: принцип мікропрограмного керування, дискретний перетворювач інформації, операційний пристрій, алгебра алгоритмів, алгебро-граматичний метод подання знань, діалогова трансформаційна машина. автоматизація процесу синтезу операційних пристроїв Мови запису мікроалгоритмів. Здійснення будь- якої операції в ОП починається з підготовчих МО витягування операндів із пам’яті та фіксації їх у певному порядку в регістрах (операційних елементах) ОА. Задля скорочення пояснень, розгляньмо роботу ОП, який виконує окрему операцію, від моменту, коли всі підготовчі операції витягування та фіксації операндів в ОА вже завершено, й КА та ОА встановлено в початкові стани. Для прикладу розгляньмо мікроалгоритм додавання чисел X = x 0 x 1 ...x n і Y = y 0 y 1 ...y n у прямих кодах із використанням обернених кодів для віднімання (тут x 0 і y 0 — знаки чисел, x і і y і — розряди мантис, і = 1, ..., n):  Якщо знак операнда Х є додатнім, тобто x 0 = 0, то подати на суматор SM прямий код числа Х. Якщо ж знак операнда Х є від’ємним, тобто x 0 = 1, то подати на суматор SM оберне- ний код числа Х.  Якщо знак y 0 другого операнда Y і знак заданої операції s 0 збігаються, тобто y 0 =s 0 , то подати на суматор SM прямий код числа Y. Якщо ж y 0 ≠ s 0 , то подати на суматор SM обернений код числа Y.  Утворити прямий код результату R = XsY, де s — символ операції. Із наведеного алгоритму випливає, що операційний блок додавання має включати в себе три регістри RGX, RGY, RGR, суматор SM і блок місцевого керування. Виходи RGX і RGY мають бути підключені до входів SM, а виходи суматора — до входів регістра RGR. Для запису мікроалгоритмів можна ви- користовувати мову ЛСА, запропоновану А.А. Ляпуновим. Розглянутий мікроалгоритм МАС у термінах ЛСА має вигляд: 1 Перша частина статті опублікована в журналі “Control Systems and Computers”, №1, 2020, С. 3-22. 4 iSSN 2706-8145, системи керування та комп'ютери, 2020, № 2 А.М. Петрушенко (МАС) = (НО)(x 0 )↑1(ВКRGX)↑2↓1(ВОКRGX) ↓2(¬y 0 s 0 ∨ y 0 ¬s 0 )↑3(ВКRGY)(¬(¬y 0 s 0 ∨y 0 ¬s 0 ))↑4↓3 ( П О К R G Y ) ↓ 4 ( П К R G R ) ( z 0 ) ↑ 5 ( B К R G R ) (¬z 0 )↑6↓5(ПOКRGR)↓6(КО). Тут для запису мікроалгоритму використову-у використову- валися такі позначення МО: BК — видача пря- мого коду з регістра; BОК — видача обернено- го коду з регістра; ПК — прийом прямого коду на регістр; ПОК — прийом оберненого коду на регістр; виконання МАС починається за сиг- налом початку операції НО, а завершується за сигналом кінця операції КО. Мова ЛСА — не єдина мова запису мікро- алгоритмів. На практиці ширше розповсюд- ження отримала мова ГСА Л.А. Калужніна. Еквівалентність цих форм подання алгорит- мів, їхні особливості, переваги та недоліки описано в [6, 16–24]. Тут лише зазначмо, що класичною працею з теорії ЛСА є праця [22]. Однак, як зазначалося в [24], цю працю напи- сано доволі складною мовою, яка розрахова- на радше на спеціалістів із математичної логіки, ніж на програмістів. З’ясувалося [20, 24], що коли замість ЛСУ, що мають вид ряд- ків символів, розглядати орієнтовані графи, в яких оператори та ЛУ є вершинами графа, а стрілки зображують передачі управління, то вже завдяки цьому можна зробити більшість конструкцій прозорішими та зрозумілішими і, зокрема, спростити систему перетворень (у [24] кількість відповідних правил скорочено із сімнадцяти до шести). У цій роботі для запису мікроалгоритмів пропонується використовувати мову САА\Д, яка є природно-лінгвістичною формою по- дання знань про алгоритми й асоційовані з ними програми й апаратні засоби. Опис ал- горитму в мові САА\Д називають САА\Д- схемою. САА\Д — вхідна мова діалогової трансфор- маційної машини. Як відомо, в САА операції сигнатури Ω, що набувають значення в F M , однозначно співвідносяться з головними про- грамістськими конструкціями — послідовним виконанням операторів (композиція), пере- ходом за умовою (α-диз’юнкція) та циклом (α-ітерація). Тоді операції сигнатури Ω зі значеннями в Р M дають змогу: конструювати різноманітні функції тризначної логіки (буле- ві операції) та прогнозувати результат обчислен- ня (ліве множення умови на оператор). У мові САА\Д операціям сигнатури Ω у відповідність поставлено такі конструкції:  диз’юнкції — α АБО β≡α + β ≡ DI(α, β) (тобто у мові САА\Д для диз’юнкції може ви- користовуватися будь-яка із трьох зазначених еквівалентних форм запису);  кон’юнкції — CO(α, β) ≡ α I β≡αβ;  запереченню — НЕ(α) ≡¬α;  лівому множенню умови на оператор — ПІСЛЯ Р УМОВА α;  композиції відображень — PQ ≡ SEQ(P, Q) ≡ ≡ Р ПОТІМ Q;  α-диз’юнкції — ЯКЩО α ТО Р ІНАКШЕ Q ≡ [α → P, ¬α → Q] ≡ (P ← α → Q);  α-ітерації — ПОКИ НЕ α ЦИКЛ Р ≡ [α↔ P]. Для запису абстракцій операторів й умов у мові САА\Д використовуються змістовні ідентифікатори — тексти українською чи будь- якою іншою природною мовою, обрамлені апострофами чи лапками залежно від того, чи є цей змістовний ідентифікатор ідентифікатором умови чи оператора. Абстрактні оператори й умови поділяються на елементарні та складені. Елементарний оператор (умова) — це оператор (умова), що у САА\Д-схемі вважається первин- ною абстракцією. Складений оператор (умова) будується з елементарних за допомогою керую- чих конструкцій мови САА\Д. Мова САА\Д є «відкритою знизу» — вона дає програмістові змогу вводити нові абстракції операторів й умов у межах актуальної предметної області, забезпечує первинність цих абстракцій та от- римання похідних абстрактних об’єктів із первинних. Тип змістовного ідентифікатора (елементарний чи складений) задається неяв- но і визначається з контексту САА\Д-схеми. Мова САА\Д є також «відкритою згори» — вона допускає розширення в ДТМ будь-якими конструкціями, що відповідають операціям модифікованих САА. САА\Д-схеми мають таку структуру: iSSN 2706-8145, control systems and computers, 2020, № 2 5 Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв СХЕМА (назва схеми); рівність; … рівність; КІНЕЦЬ [СХЕМИ (назва схеми)]; Як бачимо, у САА\Д-схемі між ключови- ми словами СХЕМА і КІНЕЦЬ розташова- на послідовність рівностей, відокремлених одна від одної знаком «;». І тут кожна наступ- на рівність конкретизує (засобами САА\Д) абстракцію певного складеного оператора чи умови, змістовний ідентифікатор яко- го наявний в одній із попередніх рівнос- тей. При запису рівностей припустимі лан- цюжки символів "=", "–", "", "+" довіль- ної довжини, що забезпечує графічну наочність САА\Д-схем. Приклад проектування у мові САА\Д мікро- алгоритму додавання. Розгляньмо можли- вий (початковий) порядок дій користувача системи ДТМ (детальніше див., наприклад, [12–15]) при проектуванні в мові САА\Д мікроалгоритму МАС додавання чисел у ма- шинах із фіксованою комою. Проектування вестимемо в припущенні, що всі необхідні для розв’язання задачі знання вже містяться в базі знань ДТМ. Зокрема, припускатимемо, що в базі знань містяться такі взаємопов’язані гру- пи понять: 1. «РЕГІСТР <ім’я регістра>», з яким асоційовані, зокрема, операції «ПРИЙМАЄ», «ЗСУНУТИ» тощо. При цьому операція «ПРИЙМАЄ» уточнюється, зокрема, па- раметрами «ІЗ СУМАТОРА <ім’я сумато- ра>» і, далі, «РЕЗУЛЬТАТ <ім’я результа- ту> ОПЕРАЦІЇ». Операція «ЗСУНУТИ» може уточнюватися, зокрема, параметрами «НА 1 РОЗРЯД ЛІВОРУЧ», «НА 1 РОЗРЯД ПРАВОРУЧ» тощо. Із поняттям «РЕГІСТР <ім’я регістра>» також можуть бути пов’язані умови «ДОРІВНЮЄ 0», «МОЛОДШИЙ РОЗРЯД ДОРІВНЮЄ 1» тощо. 2. «СУМАТОР <ім’я суматора>», зокре- ма, з операцією «ПРИЙМАЄ» та її уточнен- нями «З РЕГІСТРА <ім’я регістра>» і, далі, «ПРЯМИЙ КОД» або «ІНВЕРСНИЙ КОД» і, далі, «МАНТИСИ» і, далі, «ПЕРШОГО ОПЕРАНДА <ім’я операнда>» або «ДРУГОГО ОПЕРАНДА <ім’я операнда>» тощо. 3. «ШИНА ДАНИХ <ім’я шини>», зокрема, з операцією «ПРИЙМАЄ» та її уточненнями «З РЕГІСТРА <ім’я регістра>» і, далі, «ПРЯМИЙ КОД» або «ІНВЕРСНИЙ КОД2 і, далі, «МАНТИСИ» або «ПЕРШОГО ОПЕРАНДА <ім’я операнда>» або «ДРУГОГО ОПЕРАНДА <ім’я операнда>» тощо. 4. «ЗНАК <ім’я знака>» і, далі, «ПЕР- ШОГО ОПЕРАНДА <ім’я операнда>» або «ДРУГОГО ОПЕРАНДА <ім’я операнда>» і, далі, «— ДОДАТНІЙ» або «— ВІД’ЄМ- НИЙ» тощо. Нехай у базі знань ДТМ крім наведених взаємопов’язаних груп понять ще містяться необхідні для нашої задачі імена регістрів RGX, RGY, RGR; ім’я суматора SM; ім’я шини BD; імена X,Y і R, відповідно, першого, дру- гого операндів та результату операції, а та- кож відповідні їм імена знаків x 0 , y 0 , s 0 . При- пустімо також, що корстувач налаштував ДТМ на предметну область, яку, для визна- ченості, назвімо «СИНТЕЗ ОП», вказав, що проектований мікроалгоритм називається «ДОДАВАННЯ ЧИСЕЛ У ПРЯМИХ КО- ДАХ» і відкрив файл з іменем MAС.SAA. У цьо- му разі вміст верхнього інформаційного ряд- ка та робочого поля проектованого виразу в інтелектуальному редакторі – компоненті ма- шини виводу ДТМ — матиме такий вигляд: СИНТЕЗ ОП. MAС.SAA. ДОДАВАННЯ ЧИСЕЛ У ПРЯМИХ КОДАХ СХЕМА МАС; «ДОДАВАННЯ ЧИСЕЛ У ПРЯМИХ КОДАХ»=== (#A) КІНЕЦЬ СХЕМИ MAC; де символ #A — активний (тобто блимає на екрані дисплея) й управління передається в ке- руюче вікно. Відповідно до алгоритму подаль- ший порядок дій користувача системи може бути, наприклад, таким. Зробімо в керуючому вікні вибір «Конструкцією САА\Д», а в його підменю — АВ. Як наслідок, в робочому полі проектованого виразу (інформаційний рядок опускатимемо) з’явиться: 6 iSSN 2706-8145, системи керування та комп'ютери, 2020, № 2 А.М. Петрушенко СХЕМА МАС; «ДОДАВАННЯ ЧИСЕЛ У ПРЯМИХ КОДАХ»=== ((#A) * (#B)) КІНЕЦЬ СХЕМИ MAC; де символ #A — активний. У вікні керування робимо вибір «Конструкцією САА\Д», а в його підменю — ЯКЩО V ТО A ІНАКШЕ B. Як наслідок робоче поле набуде вигляду: СХЕМА МАС; «ДОДАВАННЯ ЧИСЕЛ У ПРЯМИХ КОДАХ»=== ((ЯКЩО #V ТО #A ІНАКШЕ #B) * (#B)) КІНЕЦЬ СХЕМИ MAC; де символ #V — активний. У цьому стані роби- мо вибір «УМОВА V Є: ЕЛЕМЕНТАРНОЮ». Після цього ДТМ пропонує користувачу два списки: в першому перераховано поняття даної предметної області, у другому — змінні, асоційовані з поняттями з першого списку. Оберімо поняття «ЗНАК» і, далі, змінну — ім’я знака; нехай це буде x 0 (якщо відповідної змінної в базі знань ДТМ немає, то її потрібно на цьому кроці створити — переважно це ро- бить інженер із знань). Після цього послідовно з’являтимуться у відповідних вікнах спис- ки уточнювальних понять. Обираючи з них потрібні, сформуймо за допомогою цих по- нять речення (елементарну умову) «ЗНАК x 0 ПЕРШОГО ОПЕРАНДА Х — ДОДАТНІЙ», яке автоматично підставляється у текст САА\Д-схеми. Як наслідок, на екрані дис- плея (у робочому полі) з’явиться: СХЕМА МАС; «ДОДАВАННЯ ЧИСЕЛ У ПРЯМИХ КОДАХ»=== ((ЯКЩО «ЗНАК x 0 ПЕРШОГО ОПЕРАНДА Х — ДОДАТНІЙ» ТО #A ІНАКШЕ #B) * (#B)) КІНЕЦЬ СХЕМИ MAC; Активним стає символ #A. У цьому стані робимо вибір «ОПЕРАТОР Є: ЕЛЕМЕНТАР- НИМ» і формуємо речення предметної об- ласті (елементарний оператор) «СУМАТОР SM ПРИЙМАЄ З РЕГІСТРА RGX ПРЯ- МИЙ КОД МАНТИСИ ПЕРШОГО ОПЕ- РАНДА X». Це речення автоматично під- ставляється у текст САА\Д-схеми, активним стає В (після конструкції ІНАКШЕ) тощо до завершення проектування мікроалгоритму МАС у мові САА\Д (див. далі). Як уже зазначалося, у загальному випад- ку САА\Д-схема має багаторівневу структу- ру. Ознакою того, що проектування САА\Д- схеми певного рівня завершено, є відсутність у проектованому виразі конструкцій виду #символ. Текст САА\Д-схеми автоматич- но записується в базу знань ДТМ у файл MAС.SAA. ДТМ аналізує цю схему на наяв- ність у ній ще не уточнених складених опе- раторів чи умов. Якщо такі оператори чи умо- ви є, то ДТМ «очищує» екран дисплея, змі- нює вміст верхнього інформаційного рядка та робочого поля проектованого виразу і пере- ходить у стан проектування одного з неуточ- нених складених операторів чи однієї зі скла- дених умов. Оскільки в нашому прикладі у тексті САА\Д-схеми вже не залишилося неуточне- них складених операторів чи умов, то для ДТМ це є ознакою того, що проектування САА\Д-схеми завершено і ДТМ переходить у стан ПРОЕКТ головного меню. Якщо тепер подивитися на вміст файла MAС.SAA, в яко- му зберігається САА\Д-схема, то виявимо в ньому текст: СХЕМА МАС; «ДОДАВАННЯ ЧИСЕЛ У ПРЯМИХ КОДАХ»=== ((ЯКЩО «ЗНАК x 0 ПЕРШОГО ОПЕРАНДА Х — ДОДАТНІЙ» ТО «СУМАТОР SM ПРИЙМАЄ З РЕГІСТРА RGX ПРЯМИЙ КОД МАНТИСИ ПЕРШОГО ОПЕРАНДА X» ІНАКШЕ «СУМАТОР SM ПРИЙМАЄ З РЕГІСТРА RGX ІНВЕРСНИЙ КОД МАНТИСИ ПЕРШОГО ОПЕРАНДА X») * (ЯКЩО «ЗНАК y 0 ДРУГОГО ОПЕРАНДА Y — ДОДАТНІЙ» ТО «СУМАТОР SM ПРИЙМАЄ З РЕГІСТРА RGY ПРЯМИЙ КОД МАНТИСИ ДРУГОГО ОПЕРАНДА Y» ІНАКШЕ «СУМАТОР SM ПРИЙМАЄ З РЕГІСТРА RGY ІНВЕРСНИЙ КОД iSSN 2706-8145, control systems and computers, 2020, № 2 7 Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв МАНТИСИ ДРУГОГО ОПЕРАНДА Y ») * «РЕГІСТР RGR ПРИЙМАЄ ІЗ СУМАТОРА SM РЕЗУЛЬТАТ R ОПЕРАЦІЇ») *** ЯКЩО «ЗНАК z 0 РЕЗУЛЬТАТУ R ОПЕРА- ЦІЇ — ДОДАТНІЙ» ТО «ШИНА ДАНИХ BD ПРИЙМАЄ З РЕГІСТРА RGR ПРЯМИЙ КОД РЕЗУЛЬТАТУ R ОПЕРАЦІЇ ІНВЕРСНИЙ КОД» ІНАКШЕ «ШИНА ДАНИХ BD ПРИЙМАЄ З РЕГІСТРА RGR ІНВЕРСНИЙ КОД РЕЗУЛЬТАТУ R ОПЕРАЦІЇ»)) КІНЕЦЬ СХЕМИ MAC; У процесі проектування САА/Д-схеми мікроалгоритму МАС ДТМ автоматично будує формулу цієї САА\Д-схеми 0151, вона утворюється із даної САА\Д-схеми через заміну в ній змістовних складених й елементарних операторів та умов відповідними їм кодами: СХЕМА МАС; В0 = ((ЯКЩО Х1 ТО Y1 ІНАКШЕ Y2) * (ЯКЩО Х2 ТО Y3 ІНАКШЕ Y4) * (Y5) * (ЯКЩО Х3 ТО Y6 ІНАКШЕ Y7)) КІНЕЦЬ СХЕМИ MAC; Легко побачити, що формула САА\Д- схеми є нічим іншим, ніж текстовим аналогом закодованої граф-схеми мікроалгоритму. У де- яких випадках формулу САА\Д-схеми зручно інтерпретувати як закодовану граф-схему ав- томата Мура з позначками станів. Формулу САА\Д-схеми можна також розгля- дати як вираз в алгебрі алгоритмів і застосову- вати до неї співвідношення, справедливі в цій алгебрі. Для цього формулу потрібно поперед- ньо привести («транслювати») до синтаксично правильного виразу в мові АНАЛІТИК [25], використовуючи таке кодування конструкцій мови САА\Д у мові АНАЛІТИК: диз’юнкції відповідає α+β, кон’юнкції — αβ, запере- ченню — НЕ(α), лівому множенню умови на оператор — ПР(Р, α), композиції відобра- жень — PQ, α-ітерації — ІТ(α, Р), α-диз’юнк- ції — ДИ(α, Р, Q), а потім результат «трансля- ції» подати на вхід компоненти ДТМ, призна- ченою для автоматизації аналітичних пере- творень [11]. Після завершення проектування САА\Д- схеми її формула надходить на вхід спеціальної утиліти, яка здійснює формування всіх можли- вих комбінацій умов, що входять у цю САА\Д- схему. Далі ДТМ запитує в користувача:  перелік операцій, які має реалізовувати ОП;  інтерфейси ОП;  тип КА (Мілі чи Мура);  тип ОА;  тип елементів пам’яті (D-, T-, RS- чи JK- тригери — всі вони задовольняють умові пов- ноти функцій переходів та виходів [1]);  склад функціонально повної системи логічних елементів. У цій версії ДТМ КА завжди синтезується як автомат Мілі і, якщо необхідно, інтерпретується як автомат Мура, а як функціонально повна система логічних елементів «зашито» булевий базис. Зазначмо, що крім формули САА\Д-схеми ДТМ у процесі проектування САА\Д-схеми автоматично генерує також фрагмент програ- ми мовою С, який відповідає цій схемі. Далі цей фрагмент розширюється стандартним на- бором декларацій і функцій до програми, яка здійснює:  позначку станів у формулі САА\Д-схеми;  кодування вхідних, вихідних символів і символів станів автомата Мілі;  виконання мікроалгоритму для кожної зі знайдених раніше (спеціальною утилітою) комбінацій умов для пошуку всіх можли- вих шляхів виконання мікроалгоритму та побудови на базі цієї інформації таблиць переходів і виходів автомата Мілі;  побудову структурних таблиць переходів і виходів автомата Мілі. Далі ДТМ будує (в канонічній формі) БФ збудження елементів пам’яті та БФ виходів автомата Мілі; отримані БФ мінімізуються од- ним із аналітичних методів [14]. Для побудови за отриманими функціями збудження елементів пам’яті та виходів електричної принципової схеми, аналізу пи- тань стійкості її роботи, розробки друкованої плати в ДТМ інтегровано систему PCAD [26], яка є набором утиліт, що працюють в ін- терактивному режимі й призначені для ав- томатизації проектування схем радіоелек- 8 iSSN 2706-8145, системи керування та комп'ютери, 2020, № 2 А.М. Петрушенко тронної апаратури. Зокрема, утиліта PCCAPS є графічним редактором схем радіоелектрон- ної апаратури. ДТМ за названими БФ спо- чатку генерує командний файл для цієї утиліти, в якому описується процес створен- ня мікропрограмного автомата на логічних елементах. У процесі виконання командно- го файлу формується принципова схема КА, яка надалі використовується для трасуван- ня друкованої плати. Ці дії здійснюються у відповідних утилітах системи PCPACK, PCAD: PCNODES, PCCARDS, PCPLASE, PCROUTE тощо. На цих етапах можна зада- вати різноманітні параметри проектування: крок координатної сітки, відстань між кор- пусами, ширину друкованих провідників, кількість шарів друкованої плати тощо. Піс- ля виконання згаданих етапів отримуємо ес- кіз друкованої плати. результати та висновки З метою автоматизації процедури синтезу ОП і програм потрібної якості апарат САА був покладений в основу мови САА\Д, яка є природно-лінгвістичною формою подання знань про алгоритми та асоційовані з ними апаратні засоби й програми. Використання мови САА\Д в якості вхідної мови ДТМ дозволяє – за рахунок підключення до неї “цільових” мов і відповідних їм методів про- ектування – поширити методи синтезу ОП на “твердій” логіці на мову САА\Д і відкриває можливість для здійснення комплексної – від постановки задачі до отримання ескіза друкованої плати – автоматизації проекту- вання ОП, що реалізують МПР виконан- ня заданих операцій. При цьому процес розробки САА\Д-схем в ДТМ базується на дружній взаємодії користувача і ДТМ, яка забезпечується, насамперед, можливістю багаторівневого структурного проектування САА\Д-схем у стилі, близькому до природної мови – ця можливість досягається за рахунок використання у САА\Д-схемах змістовних (складених і елементарних) операторів і умов. Багаторівневість і змістовні ідентифікатори істотно полегшують розуміння алгоритмів, по- даних у мові САА\Д. Крім цього, у даній роботі показа- на реалізація в ДТМ, по суті, особливого типу поліморфізму, коли в якості параме- тра САА\Д-схеми виступає предметна об- ласть. В результаті, в залежності від вибо- ру предметної області, по одній і тій самій САА\Д-схемі в ДТМ може бути отриманий або ескіз друкованої плати КА деякого ОП, або програма, що асоційована з САА\Д-схемою і моделює роботу даного ОП. Остання можливість є дуже привабливою для розробників апаратних засобів. Вона дозволяє оцінити характеристики проек- тованого пристрою за програмою, яка його моделює, що набагато дешевше, ніж виго- товлення діючого прототипу. Цей алгоритм (САА\Д-схему) можна багаторазово корек- тувати і відразу ж бачити зміни характерис- тик ОП на його програмній моделі. Після то- го, як буде отримано алгоритм, що задоволь- няє всім вимогам до пристрою, його транс- люють вже не в програму, яка його моделює, а в опис ОП. Таким чином значно скорочу- ються терміни, підвищується якість і зни- жується вартість розробки ОП. Нарешті, САА\Д-схема допускає можливість представлення довільного алгоритму у вигляді САА\Д-формули в деякій алгебрі з метою за- стосування до цієї формули співвідношень. Як наслідок, пропонований підхід до автомати- зації проектування ОП забезпечує можли- вість їх оптимізації за різними критеріями не лише традиційними методами абстрактної і структурної теорії автоматів, а й методами ал- гебри алгоритмів. iSSN 2706-8145, control systems and computers, 2020, № 2 9 Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв ЛІТЕРАТУРА 1. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. М.: Физматгиз., 1962. 476 с. 2. Глушков В.М. Теория автоматов и вопросы проектирования структур цифровых машин. Кибернетика. 1965. № 1. С. 3–11. 3. Глушков В.М. Теория автоматов и формальные преобразования микропрограмм. Кибернетика. 1965. №5. С. 1–10. 4. Глушков В.М., Летичевский А.А. Теория дискретных преобразователей. Избранные вопросы алгебры и логики. Новосибирск: Наука, 1973. С. 5–40. Капитонова Ю.В., Летичевский А.А. 5. Математическая теория проектирования вычислительных систем. М.: Наука, 1988. 295 с. Глушков В.М., Цейтлин Г.Е., Ющенко Е.Л6. . Алгебра. Языки. Программирование. 3-е изд., пераб. и доп. Киев: Наук. думка, 1989. 376 с. Анисимов А.В.7. Рекурсивные преобразователи информации. Киев: Вища шк., 1987. 231 с. Bauer F.L., Wossner H8. . Algorithmische sprache und programmentwicklung. Berlin ets.: Springer Verlag, 1981. 513 p. Ершов А.П.9. Трансформационная машина: тема и вариации Проблемы теоретического и системного программирования. Новосибирск. НГУ, 1979. С. 5–45. Петрушенко А.Н10. . О диалоговых вычислениях в алгоритмических алгебрах. Кибернетика. 1990. №1. С. 13–20. Петрушенко А.Н11. . Об одном подходе к проблеме автоматизации оптимизирующих преобразований алгоритмов и программ. Кибернетика и системный анализ. 1991. №5. С. 127–136. Петрушенко А.Н12. . Об одном подходе к решению проблемы общения человека с вычислительной системой на естественном языке. Проблемы программирования: Сб. науч. трудов. вып. 3. 1998. С. 65–72. Петрушенко А.Н., Хохлов В.А13. . Об использовании естественного языка для представления абстрактных типов данных и полиморфизма. Проблемы программирования. 1999. №1. С. 76–83. Петрушенко А.Н., Хохлов В.А., Ткачев В.А., Шепетухин Е.С14. . Диалоговая трансформационная машина: некоторые функциональные возможности. Проблемы программирования. 2000. № 1–2 (Спец. выпуск). С. 323–334. Петрушенко А.М., Хохлов В.А.15. Концепція діалогових обчислень та деякі проблеми автоматизації програмування. Проблемы программирования. 2004. № 2–3 (Спец. выпуск). С. 37–47. Самофалов К.Г., Корнейчук В.Н., Тарасенко В.П. 16. Цифровые ЭВМ. К.: Вища шк., 1989. 423 с. Самофалов К.Г., Корнейчук В.Н., Тарасенко В.П., Жабин В.Н17. . Цифровые ЭВМ. Практикум. К.: Вища шк., 1990. 215с. Майоров С.А., Новиков Г.И18. . Структура электронных вычислительных машин. Л.: Машиностроение, 1979. 384 с Баранов С.И19. . Синтез микропрограммных автоматов. Л.: Энергия, 1979. 232с. Калужнин Л.А.20. Об алгоритмизиции математических задач. Проблемы кибернетики. Вып. 2. М.: Физматгиз, 1959. С. 51–67. Ляпунов А. А.21. О логических схемах программ. Проблемы кибернетики. Вып. 1, М.: Физматгиз, 1958. С. 46–74. Янов Ю.И22. . О логических схемах алгоритмов. Проблемы кибернетики. Вып. 1. М.: Физматгиз, 1958. С. 75–127. Яблонский С. В23. . Основные понятия кибернетики. Проблемы кибернетики. Вып. 2. М.: Физматгиз, 1959. С. 7–38. Ершов А.П24. . Операторные алгоритмы. 3 (об операторных схемах Янова). Проблемы кибернетики. Вып. 20. М.: Физматгиз, 1968. С. 181–200. Системы компьютерной алгебры семейства АНАЛИТИК25. . Теория. Реализация. Применение. К., 2010. 762 с. Разевиг В.Д. 26. Применение программ PCAD и PSpise для схемотехнического моделирования на ПЭВМ: В 4 выпусках. Вып. 1: Общие сведения. Графический ввод схем. М.: Радио и связь, 1992. 72 с. Надійшла 16.10.2019 REFERENCES 1. Glushkov, V.M., 1962. Sintez tsifrovykh avtomatov. M.: Fizmatgiz. 476 p. (In Russian). 2. Glushkov, V.M., 1965. “Teoriya avtomatov i voprosy proyektirovaniya struktur tsifrovykh mashin”, Kibernetika, 1, pp. 3–11. (In Russian). 3. Glushkov, V.M., 1965. “Teoriya avtomatov i formalnyye preobrazovaniya mikroprogramm”. Kibernetika, 5, pp. 1–10. (In Russian). 4. Glushkov, V.M., Letichevskiy, A.A., 1973. “Teoriya diskretnykh preobrazovateley”. Izbrannyye voprosy algebry i logiki. Novosibirsk: Nauka, pp. 5–40. (In Russian). 5. Kapitonova, Yu.V., Letichevskiy, A.A., 1988. Matematicheskaya teoriya proyektirovaniya vychislitelnykh sistem. M.: Nauka, 295 p. (In Russian). 6. Glushkov, V.M., Tseytlin, G.Ye., Yushchenko, Ye.L., 1989. Yazyki. Programmirovaniye. 3-ye izd., perab. i dop. Kyiv: Nauk. dumka, 376 p. (In Russian). 7. Anisimov, A.V., 1987. Rekursivnyye preobrazovateli informatsii. Kyiv: Vishcha shk., 231 p. (In Russian). 10 iSSN 2706-8145, системи керування та комп'ютери, 2020, № 2 А.М. Петрушенко 8. Bauer, F.L., Wossner, H., 1981. Algorithmische sprache und programmentwicklung. Berlin: Springer Verlag, 513 p. 9. Yershov, A.P., 1979. “Transformatsionnaya mashina: tema i variatsii”. Problemy teoreticheskogo i sistemnogo programmirovaniya. Novosibirsk, NGU, pp. 5–45. (In Russian). 10. Petrushenko, A.N., 1990. “O dialogovykh vychisleniyakh v algoritmicheskikh algebrakh”. Kibernetika, 1, pp. 13–20. (In Russian). 11. Petrushenko, A.N., 1991. “Ob odnom podkhode k probleme avtomatizatsii optimiziruyushchikh preobrazovaniy algoritmov i pro- gramm”. Kibernetika i sistemnyy analiz, 5, pp. 127–136. (In Russian). 12. Petrushenko, A.N., 1998. “Ob odnom podkhode k resheniyu problemy obshcheniya cheloveka s vychislitelnoy sistemoy na yestest- vennom yazyke”. Problemy programmirovaniya: Sb. nauch. trudov, 3, pp. 65–72. (In Russian). 13. Petrushenko, A.N., Khokhlov, V.A., 1999. “Ob ispolzovanii yestestvennogo yazyka dlya predstavleniya abstraktnykh tipov dannykh i polimorfizma”. Problemy programmirovaniya, 1, pp. 76–83. (In Russian). 14. Petrushenko, A.N., Khokhlov, V.A., Tkachev, V.A., Shepetukhin, Ye.S., 2000. “Dialogovaya transformatsionnaya mashina: nekotoryye funktsionalnyye vozmozhnosti”. Problemy programmirovaniya, 1–2 (Spets. vypusk), pp. 323–334. (In Russian). 15. Petrushenko A.M., Khokhlov V.A., 2004. Kontseptsiya dialohovykh obchyslen ta deyaki problemy avtomatyzatsiyi prohramuvannya. Problemy prohrammyrovanyya, 2–3 (Spets. vypusk), pp. 37–47. (In Ukrainian). 16. Samofalov, K.G., Korneychuk, V.N., Tarasenko, V.P., 1989. Tsifrovyye EVM. K.: Vishcha shk., 423 p. (In Russian). 17. Samofalov, K.G., Korneychuk, V.N., Tarasenko, V.P., Zhabin, V.N., 1990. Tsifrovyye EVM. Praktikum. K.: Vishcha shk., 215 p. (In Russian). 18. Mayorov, A., Novikov, G.I., 1979. Struktura elektronnykh vychislitelnykh mashin. L.: Mashinostroyeniye. 384 p. (In Russian). 19. Baranov, S.I., 1979. Sintez mikroprogrammnykh avtomatov. L.: Energiya. 232 p. (In Russian). 20. Kaluzhnin, L.A., 1959. “Ob algoritmizitsii matematicheskikh zadach”. Problemy kibernetiki., 2, M.: Fizmatgiz, pp. 51–67. (In Russian). 21. Lyapunov, A.A., 1958. “O logicheskikh skhemakh programm”. Problemy kibernetiki., 1, M.: Fizmatgiz, pp. 46–74. (In Russian). 22. Yanov, Yu.I., 1958. “O logicheskikh skhemakh algoritmov”. Problemy kibernetiki. M.: Fizmatgiz, 1, pp. 75–127. (In Russian). 23. Yablonski,y S.V., 1959. “Osnovnyye ponyatiya kibernetiki”. Problemy kibernetiki. M.: Fizmatgiz, 1, pp. 7–38. (In Russian). 24. Yershov, A.P., 1968. “Operatornyye algoritmy”. 3 (ob operatornykh skhemakh Yanova). Problemy kibernetiki. M.: Fizmatgiz, 2, pp. 181–200. (In Russian). 25. Sistemy kompyuternoy algebry semeystva ANALITIK. Teoriya. Primeneniye. K., 2010. 762 p. (In Russian). 26. Razevig, V.D., 1992. Primeneniye programm PCAD i PSpise dlya skhemotekhnicheskogo modelirovaniya na PEVM: V 4 vypuskakh. 1: Obshchiye svedeniya. Graficheskiy vvod skhem. M.: Radio i svyaz. 72 p. (In Russian). Received 16.10.2019 A.M. Petruchenko, PhD (Phys.-Math.), Associate Professor, Taras Shevchenko National University of Kyiv, 03022, Kyiv, Glushkov ave., 4D, Ukraine, anatoly@mytaskhelper.com The PrinciPle of firmware conTrol and design auTomaTion of oPeraTing devices. ii introduction. Promising areas of research that are developing both in Ukraine and abroad include the so-called transformational synthesis methods. According to these methods, a computing system is obtained by phasing the initial description of the system (setting the task) according to the rules, which is knowledge about the problem being solved. In this area of research, two inter- related directions can be distinguished–the theoretical and applied. The theoretical direction requires, in particular, the presenta- tion of various computational models that describe particular parts of computing systems, and the study of basic transformations in these models. The applied direction is associated with the creation of a transformation machine, the commands for which are basic transformations, and the data are expressions in the language over which these transformations are given. The Ukrainian Algebra-Cybernetic School researches the computational model, which is based on the concept of a discrete information converter. Representation of the computing process in this form allowed V.M. Glushkov and his students to create a new theoretical direction in the applied theory of algorithms – the algebra of algorithms. A characteristic feature of this direction is the commona-lity of mathematical models and methods for designing programmes and equipment. The apparatus of algebra of algorithms is the basis of the dialogue transformation machine – the main object of this article. The purpose is to demonstrate the inextricable link between the fundamental concepts of the general theory of computer systems design and practical methods of designing software and hardware of computer technology, as well as new technological capabili- ties that arise when using the apparatus of algebra of algorithms in the process of designing programmes and equipment using an interactive transformational machine. methods. When implementing the tools (conversational transformation machine) and the synthesis algorithm of operating de- vices, we used the algebraic-grammatical method of representing knowledge, the method of constructing operating devices based iSSN 2706-8145, control systems and computers, 2020, № 2 11 Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв on the principle of microprogram control, the methods of abstract and structural theory of automata, the methods of algebra of algorithms, etc. results. Synthesis methods for operating devices developed for the language of graph diagrams of algorithms and the language of logical diagrams of algorithms are extended to the language CAA \ D – the input language of the dialogue transformation machine. Based on the dialogue transformational machine, a toolkit has been developed that embodies the V.M. Glushkov mathematical model and allows the complex automation of the operating devices: from setting the task to obtaining a sketch of the printed circuit board. conclusions. The integral algebraic-grammatical apparatus underlying the dialogue transformational machine combines alge- braic, logical, and grammatical formalisms and is focused on the multi-level structural design of classes of algorithms and associated programmes (serial and parallel) and hardware. It is characterized by the analytical style of the specifications of programmes and equipment, focused on their optimizing transformations in order to achieve the necessary quality indicators. At the same time, us- ing the CAA \ Dv language as the input language of the dialog transformational machine allows you to increase the “intelligence” of the computer to a level that provides direct communication with it, in particular, inexperienced in programming users who are specialists in specific areas. Keywords: microprogram control principle, discrete information converter, operating device, algorithm algebra, algebra-grammatical method of knowledge representation, dialogue transformation machine. А.Н. Петрушенко, кандидат физ.-мат. наук, доцент, Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, 03022, г. Киев, просп. Академика Глушкова, 4Д, anatoly@mytaskhelper.com ПРИНЦИП МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ. ii Введение. Одной из определяющих тенденций развития науки в целом является ее математизация; не являются исклю- чением и науки, которые исследуют сами компьютеры, принципы их строения и функционирования. Создание ком- пьютеров и универсальных алгоритмических языков приводит к изменению акцентов при оценке значения математиза- ции — ее уровень является теперь не только одним из главных показателей уровня научности, системности представле- ний о тех или иных предметных областях, но и определяет возможности автоматизации процессов, протекающих в этих областях. Цель статьи. Компьютеры изменяют не только отношение к математизации, но и ее характер, и ее сущность. В част- ности, возникает новый метод научных исследований – имитационное моделирование, который соединил в себе черты классических дедуктивных и экспериментальных методов, присущих математике и физике соответственно. Но такой метод проведения эксперимента еще не есть настоящая математизация — для ее достижения необходимы алгебры алго- ритмов. Именно в существовании такой алгебры и состоит разница между настоящей математизацией и простой фор- мализацией знаний. Разработка такого аппарата связана с работами В.М.Глушкова, который ввел понятие дискретного преобразователя информации и системы алгоритмических (их сначала называли микропрограммные) алгебр. По Глуш- кову, каждая модель математизации должна состоять: из области объекта, которая должна быть изучена формальны- ми математическими методами; из формального языка, подходящего для более или менее адекватного описания этого объекта; из формальной модели вывода, включающей как общие средства логического вывода, так и средства вывода, специально разработанные для этого языка (алгебру данного языка). Формальный язык вместе с формальной моде- лью вывода образуют формальную теорию. Чтобы эта теория стала настоящим дедуктивным аппаратом, она должна быть воплощена в инструменте вывода, который составляет четвертую часть модели математизации. В настоящее время известны два типа таких инструментов: человеческий мозг и компьютер. Формальная теория, усвоенная мозгом или компьютером, названа системой познания. Легко видеть, реализация идей В.М.Глушкова в полном объеме сопряжена с корректировкой целей математизации – теперь одной из главных ее целей является повышение интеллекта компьютера до уровня, который обеспечивает непосредственное общение с ним несведущих в программировании пользователей – специалистов в конкретных предметных областях. Цель данной статьи — демонстрация одного из возможных подходов к реализации инструментария, воплощающего модель математизации В.М. Глушкова, и его (инструментария) возмож- ностей на примере синтеза операционных устройств. Методы. При реализации инструментария и алгоритма синтеза операционных устройств использовался алгебро- грамматический метод представления знаний, метод построения операционных устройств на базе принципа микропро- граммного управления, методы абстрактной и структурной теории автоматов, методы алгебры алгоритмов и т.д. Результаты. Разработан инструментарий, воплощающий модель математизации В.М. Глушкова и позволяющий осу- ществить комплексную автоматизацию проектирования операционных устройств. Выводы. Необходима работа по приведению инструментария к товарному виду. Ключевые слова: принцип микропрограммного управления, дискретный преобразователь информации, операционное устрой- ство, алгебра алгоритмов, алгебро-грамматический метод представления знаний, диалоговая трансформационная машина.

Принцип мікропрограмного керування та автоматизація проектування операційних пристроїв. ІІ

Репозитарії

Схожі ресурси