УДК 004.274
СМЕШАННОЕ КОДИРОВАНИЕ НАБОРОВ МИКРООПЕРАЦИЙ
В МИКРОПРОГРАММНОМ
АВТОМАТЕ
Аннотация. Предложен метод уменьшения количества LUT в схеме микропрограммного автомата Мили,
реализуемого в базисе FPGA. Метод основан на удалении из наборов микроопераций некоторых элементов
для реализации на блоке памяти EMB. Такой подход позволяет уменьшить число уровней логики и межсоединений
в схеме, реализуемой на элементах LUT. Предложен алгоритм разбиения множества микроопераций.
Приведен пример синтеза и показаны результаты проведенных исследований.
Ключевые слова: автомат Мили, синтез, FPGA, LUT, EMB, кодирование наборов микроопераций.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
Баркалов Александр Александрович,
доктор техн. наук, профессор Университета Зеленогурского (Польша); профессор Донецкого национального университета имени Василия Стуса, Винница, 
A.Barkalov@iie.uz.zgora.pl
Титаренко Лариса Александровна,
доктор техн. наук, профессор Университета Зеленогурского (Польша); профессор Харьковского национального университета радиоэлектроники,
L.Titarenko@iie.uz.zgora.pl
Баев Артем Викторович,
кандидат физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Донецкого национального университета имени Василия Стуса, Винница;
руководитель направления по искусственному интеллекту, фирма Peoly, Винница, a.baev@donnu.edu.ua
Матвиенко Александр Владимирович,
научный сотрудник Института кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины, Киев,
avmatv@ukr.net
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Соловьев В.В. Проектирование цифровых схем на основе программируемых логических интегральных схем. Москва: Горячая линия — ТЕЛЕКОМ, 2001. 636 с.
- Грушницкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирование систем с использованием микросхем программируемой логики. СПб: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.
- Tiwari A., Tomko K. Saving power by mapping finite state machines into embedded memory blocks in FPGAs. Proc. Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition (Paris, France, 6–20 Feb. 2004). 2004. Vol. 2. P. 916–921.
- Skliarova I., Sklyarov V., Sudnitson A. Design of FPGA-based circuits using hierarchical finite state machines. Tallinn: TUT Press, 2012. 240 p.
- Czerwinski R., Kania D. Finite state machines logic synthesis for complex programmable logic devices. Berlin: Springer, 2013. 172 p.
- DeMicheli G. Synthesis and optimization of digital circuits. New York: McGraw-Hill, 1994. 576 p.
- Baranov S. Logic synthesis for control automata. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1994. 312 p.
- Garcia-Vargas I., Senhadji-Navarro R., JimБnez-Moreno G., Civit-Balcells A., Guerra-Gutierrezz P. ROM-based finite state machines implementation in low cost FPGAs. IEEE Intern. Simp. on Industrial Electronics (ISIE’07) (Vigo, 2007). 2007. P. 2342–2347.
- Rawski M., Tomaszewicz P., Borowski G., uba T. Logic synthesis method of digital circuits designed for implementation with embedded memory blocks on FPGAs. In: Design of Digital Systems and Devises. Lecture Notes in Electrical Engineering. Adamski M., Barkalov A., Wegrzyn M. (Eds.). Vol. 79. Berlin: Springer, 2011. P. 121–144.
- Sklyarov V., Skliarova I., Barkalov A., Titarenko L. Synthesis and optimization of FPGA-based systems. Berlin: Springer, 2014. 432 p.
- Rawski M., Selvaraj H., uba T. An application of functional decomposition in ROM-based FSM implementation in FPGA devices. Journal of System Architecture. 2005. Vol. 51, Iss. 6–7. P. 424–434.
- Maxfield C. The design warrior’s guide to FPGAs. Orlando: Academic Press, 2004. 542 p.
- Grout I. Digital systems design with FPGAs and CPLDs. Amsterdam: Elsevier, 2008. 784 p.
- White paper FPGA architecture. URL: www.altera.com.
- UG473 (v1.14) July 3, 2019. URL: www.xilinx.com.
- Yang S. Logic synthesis and optimization benchmarks user guide. Version 3.0. Techn. Rep. Microelectronics Center of North Carolina, 1991. 43 p.
- Barkalov A., Titarenko L., Chmielewski S. Mixed encoding of collections of output variables for LUT-based FSMs. Journal of Circuits, Systems and Computers. 2019. Vol. 28, N 8. P. 1–21.
- Nowicka M., uba T., Rawski M. FPGA-based decomposition of boolean functions: Algorithms and implementations. Proc. of the 6th International Conference on Advanced Computer Systems (Szczecin, 1999). P. 502–509.
- Barkalov A., Titarenko L. Logic synthesis for FSM-based control units. Berlin: Springer, 2009. 233 p.
- Kolopienczyk M., Titarenko L., Barkalov A. Design of EMB-based Moore FSMs. Journal of Circuits, Systems and Computers. 2017. Vol. 21, N 7. P. 1–23.
- DEMAIN. URL: www.zpt.tele.pw.edu.pl/oprogramowanie/demain.html.
- Garcia-Vargas L., Senhaji-Navarro R. Finite state machines with input multiplexing: A performance study. IEEE Transactions on CAD of Integrated Circuits and Systems. 2015. Vol. 34, Iss. 5. P. 867–871.
- Баркалов А.А., Титаренко Л.А., Ефименко К.Н. Оптимизация схем композиционных микропрограммных устройств управления. Кибернетика и системный анализ. 2011. № 1. C. 179–188.
- Баркалов А.А., Титаренко Л.А. Преобразование кодов в композиционных микропрограммных устройств управления. Кибернетика и системный анализ. 2011. № 5. C. 107–118.
- Баркалов А.А., Титаренко Л.А., Визор Я.Е., Матвиенко А.В. Оптимальное кодирование состояний в совмещенном автомате. Управляющие системы и машины. 2016. № 6. C. 34–39.
- Баркалов А.А., Титаренко Л.А., Визор Я.Е., Матвиенко А.В. Уменьшение числа LUT элементов в схеме совмещенного автомата. Управляющие системы и машины. 2016. № 3. C. 16–22.
- Баркалов А.А., Титаренко Л.А., Визор Я.Е., Матвиенко А.В. Уменьшение аппаратурных затрат в совмещенных автоматах. Управляющие системы и машины. 2017. № 4. C. 43–50.
