RESEARCH OF HARDWARE EXPENSES IN MICROPROGRAM FINAL-STATE MACHINE WITH DATAPATH OF TRANSITIONS

R. M. Babakov

Abstract


Contex. The problem of determining the hardware expenses in the logical circuit of a microprogram final-state machine with a canonical structure and a microprogram final-state machine with datapath of transition and various ways of generating of codes of transition operations was solved.

Objective. The goal of the work is the obtaining of analytical expressions for determining the hardware expenses in the investigated structures of microprogram final-state machine depending on parameters of the automaton when using the elemental basis of programmable logical integrated circuits.

Method. Based on results of HDL simulation, the experimental values   of hardware expenses in typical functional blocks of digital devices are obtained. As a unit of measurement of hardware expenses, LUT elements, which are regular structural elements of the FPGA, are used. Among the typical functional blocks, a combinational logical circuit, a multiplexer, an arithmetic-logical operation circuit, and a register are investigated. By approximating the experimental data, analytical expressions for determining the hardware expenses in typical functional blocks, depending on the parameters of the blocks, are obtained. By replacing the parameters of typical functional blocks with  parameters of the structural blocks of the microprogram final-state machines being researched, the analytical expressions to determine the hardware expenses in typical functional nodes are transformed in analogous expressions for separate structural blocks of automata.

Results. For each of the researched structures of microprogram final-state machines, analytical expressions for determining the total hardware expenses in the logical circuit of the automaton are obtained.

Conclusions. Received analytical expressions take into account the structural features of the Mealy and Moore automata and can be used to solve the problem of determining the field of effective application of the microprogram final-state machine structures with datapath of transitions.

Keywords


Microprogram final-state machine; datapath of transition; hardware expenses; VHD-modeling; analytical approximation.

References


Glushkov V. M. Sintez tsifrovih avtomatov. Moscow, Fizmatgiz, 1962, 476 p.

Baranov S. I. Sintez mikroprogramnih avtomatov. Leningrad, Energiya, 1979, 232 p.

Barkalov A. A., Palagin A.V. Sintez mikroprogrammnih ustroistv upravleniya. Kiev, Institut kibernetiki NAN Ukraini, 1997, 135 p.

Barkalov A. A. Sintez ustroistv upravleniya na programmiruemih logicheskih ustroystvah. Donetsk, DonNTU, 2002, 262 p.

Babakov R. M., Barkalov A. A. Operatsionnoe formirovanie kodov sostoyaniy v mikroprogrammnih avtomatah, Kibernetika i sistemniy analiz, 2011, No. 2, pp. 21–26.

Babakov R. M., Yarosh I. V. Operatsonniy avtomat perehodov Sbornik nauchnih trudov Donetskogo natsionalnogo tehnicheskogo universiteta. Seriya: «Vichislitalnaya tehnika i avtomatizatsiya». Vipusk 1 (28). Krasnoarmeysk, DonNTU, 2015, pp. 33–40.

Babakov R. M., Yarosh I. V. Formirovanie kodov operatsiy perehodov v mikroprogrammnom avtomate s operatsionnim avtomatom perehodov, Sbornik nauchnih trudov Donetskogo natsionalnogo tehnicheskogo universiteta. Seriya «Informatika, kibernetika i vichislitelnaya tehnika», Vipusk 1 (20). Krasnoarmeysk, DonNTU, 2015, pp. 11–16.

Tarasov I. E. Razrabotka tsifrovih ustroystv na osnove PLIS Xilinx s primeneniem yazika VHDL. Moscow, Goryachaya liniya, Telekom, 2005, 252 p.

Zotov V. U. Proektirovanie vstraivaemih mikroprotsessornih sistem na osnove PLIS firmi Xilinx. Moscow, Goryachaya linia, Telekom, 2006, 520 p.

Maksfild K. Proektirovanie na PLIS. Kurs molodogo boytsa. Moscow, Izdatelskiy dom «Dodeka-XXI», 2007, 408 p.


GOST Style Citations


1. Глушков В. М. Синтез цифровых автоматов / В. М. Глушков. – М. : Физматгиз, 1962. – 476 с.

2. Баранов С. И. Синтез микропрограммных автоматов / С. И. Баранов. – Л. : Энергия, 1979. – 232 с.

3. Баркалов А. А. Синтез микропрограммных устройств управления / А. А. Баркалов, А.В. Палагин. – Киев : Институт кибернетики НАН Украины, 1997. – 135 с.

4. Баркалов А. А. Синтез устройств управления на программируемых логических устройствах / А. А. Баркалов. – Донецк, ДонНТУ, 2002. – 262 с.

5. Бабаков Р. М. Операционное формирование кодов состояний в микропрограммных автоматах / Р. М. Бабаков, А. А. Баркалов, // Кибернетика и системный анализ. – 2011. – № 2. – С. 21–26.

6. Бабаков Р.М. Операционный автомат переходов / Р. М. Бабаков, И. В. Ярош // Сборник научных трудов Донецкого национального технического университета. Серия «Вычислительная техника и автоматизация». Выпуск 1 (28). – Красноармейск : ДонНТУ, 2015. – С. 33–40.

7. Бабаков Р. М. Формирование кодов операций переходов в микропрограммном автомате с операционным автоматом переходов / Р. М. Бабаков, И. В. Ярош // Сборник научных трудов Донецкого национального технического университета. Серия «Информатика, кибернетика и вычислительная техника». Выпуск 1 (20). – Красноармейск, ДонНТУ, 2015. – С. 11–16.

8. Тарасов И. Е. Разработка цифровых устройств на основе ПЛИС Xilinx с применением языка VHDL / И. Е. Тарасов. –М. : Горячая линия – Телеком, 2005. – 252 с.

9. Зотов В. Ю. Проектирование встраиваемых микропроцессорных систем на основе ПЛИС фирмы Xilinx. / В. Ю. Зотов. – М. : Горячая линия – Телеком, 2006. – 520 с.

10. Максфилд К. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца / Клайв Максфилд. – М. : Издательский дом «Додэка-XXI», 2007. – 408 с.




DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2017-4-12



Copyright (c) 2017 R. M. Babakov

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Address of the journal editorial office:
Editorial office of the journal «Radio Electronics, Computer Science, Control»,
Zaporizhzhya National Technical University, 
Zhukovskiy street, 64, Zaporizhzhya, 69063, Ukraine. 
Telephone: +38-061-769-82-96 – the Editing and Publishing Department.
E-mail: rvv@zntu.edu.ua

The reference to the journal is obligatory in the cases of complete or partial use of its materials.