1 / 14

Turing Machine を作る

Turing Machine を作る. 教養学部１年理科１類　水口康彦. 材料. XSP-006-200 　評価ボード 7SEG LED 　６つ スイッチ　４つ LED ４つ ブザー１つ シリアルポート１つ 時間　７，８コマほど. 動機. チューリングマシンシミュレーターはたくさんあるが、ハードウェアでの実装例は少ない 少し貧困な評価ボードの IO を生かす. http://member.nifty.ne.jp/mindstorms/gallery/k025.html. 実装. ８状態＊１６シンボル テープは４ビット＊１２８文字（輪）

reegan
Download Presentation

Turing Machine を作る

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TuringMachineを作る 教養学部１年理科１類　水口康彦

  2. 材料 XSP-006-200　評価ボード • 7SEGLED　６つ • スイッチ　４つ • LED ４つ • ブザー１つ • シリアルポート１つ 時間　７，８コマほど

  3. 動機 • チューリングマシンシミュレーターはたくさんあるが、ハードウェアでの実装例は少ない • 少し貧困な評価ボードのIOを生かす http://member.nifty.ne.jp/mindstorms/gallery/k025.html

  4. 実装 • ８状態＊１６シンボル • テープは４ビット＊１２８文字（輪） • テープへのインプットにRS232Cを使う TM 計算実行 文字書き換え

  5. できたもの • パリティーチェッカー 　入力された2進数のパリティーを計算 • （）検査器 　入力された（）の対応があっているか調べる • ２進数　ｔｏ　１０進数　変換器 　入力された２進数を１０進数に変換

  6. （）検査器 • ３状態４つのシンボル　（　）　＿　Ｅ　を使って実装 Ｌ Ｒ Ｌ ＳＴＡＲＴ

  7. 実行 • ＴｅｒａＴｅｒｍからテープに初期テープデータを入力（スイッチでもできるけど大変） • 計算実行ボタンが押されている間ＴＭは内部の５つ組み回路にそって計算を実行 • Ｅ（（（）（）））（））（（））（）（）Ｅ　 　 →　“Ｂ”と印字 • Ｅ（）（）（）（）Ｅ →　“Ａ”と印字

  8. [Q0,"0"]-> [Q0,"0"] :: R [Q0,"1"]-> [Q0,"1"] :: R [Q0,"B"]-> [Q0,"B"] :: R [Q0,"E"]-> [Q1,"E"] :: L [Q0,"A"]-> [Q4,"A"] :: R [Q1,"0"]-> [Q1,"0"] :: L [Q1,"1"]-> [Q2,"A"] :: L [Q1,"B"]-> [QH,"B"] :: L [Q2,"0"]-> [Q2,"0"] :: L [Q2,"1"]-> [Q2,"1"] :: L [Q2,"B"]-> [Q3,"B"] :: L [Q3,"_"]-> [Q0,"1"] :: R [Q3,"0"]-> [Q0,"1"] :: R [Q3,"1"]-> [Q0,"2"] :: R [Q3,"2"]-> [Q0,"3"] :: R [Q3,"3"]-> [Q0,"4"] :: R [Q3,"4"]-> [Q0,"5"] :: R [Q3,"5"]-> [Q0,"6"] :: R [Q3,"6"]-> [Q0,"7"] :: R [Q3,"7"]-> [Q0,"8"] :: R [Q3,"8"]-> [Q0,"9"] :: R [Q3,"9"]-> [Q3,"0"] :: L [Q4,"0"]-> [Q4,"0"] :: R [Q4,"1"]-> [Q4,"1"] :: R [Q4,"E"]-> [Q5,"E"] :: L [Q5,"0"]-> [Q5,"1"] :: L [Q5,"1"]-> [Q5,"0"] :: L [Q5,"A"]-> [Q0,"0"] :: L ２進数　ｔｏ　１０進数　変換

  9. 細々苦労した点 • テープへの書き込みを随時行っていたらSLICEsをすぐ使い切ってしまってた 　　→　テープへの書き込みは毎clk最後に一括 　　→　629 out of 2352 26% • 状態遷移をif-else ifで長々書いていたら、コンパイルが遅すぎてＰＣが止まってしまった 　　→　switch caseつかったら大丈夫になった

  10. tape parameter ssize=4; parameter wsize=128; reg[6:0] position; reg[ssize-1:0] tapebit[0:wsize-1]; wire[ssize-1:0] data; reg[ssize-1:0] wdata; reg wbit; reg lbit; reg rbit; assign data=tapebit[position]; • テープは配列 • リング構造にして有効に利用 • テープを書き換えるための各種フラグ wdata,wbit,lbit,rbit

  11. Updateで、テープをフラグにそって更新 update always@ (posedge clk) begin if(実行ボタンがおされていれば) 分周してすこしまってから　 step; end その他のキー処理 RS232Cの処理 update; end

  12. 計算実行 状態遷移 task step; begin /* parity checker */ case({state,data}) {3'd0,4'd0}: newstate(0,3,1); {3'd0,4'd1}: newstate(1,3,1); {3'd1,4'd0}: newstate(0,3,1); {3'd1,4'd1}: newstate(0,3,1); {3'd0,4'd2}: newstate(2,4,1); {3'd1,4'd2}: newstate(0,5,1); endcase end endtask parameter qsize=3; reg[qsize-1:0] state; task newstate; input[qsize-1:0] s; input[ssize-1:0] r; input m; // 1: right 0: left begin write(r); state=s; if(m==1) shiftr; else if(m==0) shiftl; end endtask

  13. まとめ • VerilogやＦＰＧＡの中身を理解していないのが、ＳＬＩＣＥを消費しすぎる原因　ハードウェア記述言語は難しい • Universal Turing Machineを作る予定だったのに、時間がなくて到達できなかった。が、おそらくできる。（ただしテープの長さには限りがある） • FPGAはチューリングコンプリートだ！

  14. Special Thanks

More Related