Синтез абстрактного автомата

Явление, при котором возникают условия для изменения состояния одновременно более, чем одного элемента памяти, называется состязанием элементов памяти. Если в результате состязания не происходит нарушение работы схемы, то такое состязание называют некритическим. Если же состязания приводят к нарушениям работы схемы, то они называются критическими. Для того, чтобы асинхронный конечный автомат правильно функционировал, в нем должны быть исключены критические состязания.

Выделим в таблице переходов клетки с критическими состязаниями элементов памяти символом «*», а в клетках, соответствующих устойчивым состояниям проставим скобки. Как теперь видно из таблицы переходов при данном кодировании в схеме может возникнуть одно критическое состязание. Правильная работа автомата гарантируется только в том случае, когда в его работе исключены опасные отказы. Для их исключения воспользуемся методом замены однотактного перехода многотактным. Переход 011®110 можно заменить двухтактным переходом 011®111®110. Для реализации такого перехода необходимо ввести неосновное состояние 111. Таким образом, мы получили таблицу переходов автомата без критических состязаний (табл. 2.6).

Таблица 2.6

Для синтеза асинхронного автомата будем использовать D - триггеры (таблица состояний см. табл. 1.8).

Составим обобщенную таблицу (табл. 2.7), описывающую работу автомата, объединяющую таблицу переходов, таблицу выходов и таблицу логических состояний на входах D элементов памяти, реализующих заданные переходы в соответствии с табл. 2.6.

Таблица 2.7 - Обобщённая таблица состояний автомата

Минимизируем функций алгебры логики, определяющие работу комбинационных схем логического и выходного преобразователей. Для этого составим для каждой из них карту Карно.

Каждая из функций зависит от четырех переменных.

Где a - входное воздействие,

X1, X2, X3 - биты состояния автомата,

Z - выходной сигнал автомата.

Таким образом, нам понадобятся карты, рассчитанные на четыре переменных и содержащие по 16 клеток. Заполним их, выделим на них контуры и запишем минимизированные выражения. Карты Карно для полученных функций изображены на рис. 2.1. На всех картах выделенными контурами пояснен процесс минимизации.

Рис. 2.1 - Минимизация ФАЛ с помощью Карт Карно

После минимизации получаем выражения:

С помощью правила Де - Моргана приведём полученные выражения к базису И-НЕ:

Перед тем, как непосредственно приступить к схемной реализации стоит упомянуть о структуре асинхронного конечного автомата. Автомат состоит из логического преобразователя, блока памяти и выходного преобразователя (рис. 2.2). Состояние автомата хранится в элементах блока памяти БП. С его выходов X сигналы одновременно поступают на выходной ВП и логический ЛП преобразователи. Логический преобразователь в зависимости от входного воздействия и текущего внутреннего состояния, формирует на своих выходах Y сигналы, которые поступают на элементы памяти, чем и осуществляется переход автомата из одного состояния в другое. Выходной преобразователь определяет выходной сигнал автомата. В зависимости от внутреннего состояния и входного воздействия, действующего в данный момент времени на входе автомата, формирует выходной сигнал на линии Z.

Читайте также

Разработка компьютерной сети по технологии Token Ring c STP с подключением к Интернет
Организация компьютерных сетей: Назначение КС - КС используется для объединения ПК, программно-аппаратных комплексов и связующих линий, обеспечивающих обмен информации. КС использует ...

Применение системы автоматического проектирования на ИП Суслова
Почти все крупные предприятия используют в своей работе возможности компьютерной техники, в частности CAD, CAM, САЕ технологии, т.к. они предоставляют ряд преимуществ, таких как ...

Проект устройства со световыми эффектами на основе микроконтроллера ATtiny12 семейства AVR фирмы Atmel
Популярность микроконтроллеров ATtiny постоянно увеличивается. Не последнюю роль в этом играет соотношение показателей «цена/ быстродействие/ энергопотребление», являющееся одним из ...