 |
Пример структурного синтеза синхронного автомата.
|
|
|
|
Автомат называется синхронным, если его состояние меняется в строго определенные моменты времени.
Эти моменты времени определяется с помощью специальных синхронизаций сигналов.
тип логического элемента:
«И» «НЕ»
тип памяти RS 
Нужно получить минимум затрат, т.е. минимум логических элементов.
Этапы:
P = {0,1}
W = {0,1}
Кодирование производить не надо. т.к. они уже кодированы.
Триггер – 1 разряд
log23 = 2, т.е. для кодирования нужно минимум два разряда
Закодируем произвольно
q0 q1
S0 = 0 1
S1 = 1 1
S2 = 1 0
Представим исходный автомат виде таблицы переходов и выходов.
| Si / Pi | 0 | 1 |
| S0 | S1 /0 | S1 /0 |
| S1 | S2 /0 | S2 /0 |
| S2 | S0 /1 | S0 /0 |
Вместо состояний приводим в таблице их коды и получаем кодированную таблицу переходов и выходов
| Xi / q0q1 | 0 | 1 |
| 0 1 | 11 /0 | 11 /0 |
| 1 1 | 10 /0 | 10 /0 |
| 1 0 | 01 /1 | 01 /0 |
RS
*0
0 à 0
01
0 à 1
10
1 à 0
0*
1 à 1
| Xi / q0q1 | 0 | 1 |
| 0 1 | 01,0* /0 | 01,0* /0 |
| 1 0 | 0*,10 /0 | 0*,10 /0 |
| 1 1 | 10,01 /1 | 10,01 /0 |
Данная таблица называется таблица функций возбуждения и выходов.
Вместо кодов состояний в ней приводится значение на входе триггеров, которые приведут триггер в требуемое состояние.
В данной таблице представлены 5 булевых функций: R0, S0, R1, S1,Z0
| R0 | ------------q1 | |||
| ------------q0 | ||||
| --- | 1 | 0 | 0 | |
| X0 - | --- | 1 | 0 | 0 |
| S0 | ------------q1 | |||
| ------------q0 | ||||
| --- | 0 | * | 1 | |
| X0 - | --- | 0 | * | 1 |
| R1 | ------------q1 | |||
| ------------q0 | ||||
| --- | 0 | 1 | 0 | |
| X0 - | --- | 0 | 1 | 0 |
| S1 | ------------q1 | |||
| ------------q0 | ||||
| --- | 1 | 0 | * | |
| X0 - | --- | 1 | 0 | * |
| Z0 | ------------q1 | |||
| ------------q0 | ||||
| --- | 1 | 0 | 0 | |
| X0 - | --- | 0 | 0 | 0 |
|
|
|
В результате:
R0 = ^q1 (^ - отрицание)
S0 = q1
R1 = q0q1
S1 = ^q1
Z0 = ^q1^X1
В результате получается окончательная схема:
C – синхронизация
В начальном состоянии триггеры должны быть закодированы (установлены в начальное состояние S0) т.е. q0 – сброс
S1 – установка
При с = 0 функции возбуждения непосредственно на входах триггеров равны 0
Это соответствует режиму хранения двух триггеров, следовательно автомат находится (остается) в том же состоянии и не осуществляет переход.
При с = 1 получаем
R01 = R0
S01 = S0
R11 = R1
S11 = S1
т.е. непосредственно на входы триггера поступает синтезированная функция возбуждения и триггеры переключаются, т.е переходят из состояния в состояние в автомате и получаем на выходе qi новые входы.
Длительность с = 1 должна быть достаточной, чтобы сработал «и» на входе триггеров и переключились сами триггеры.
В тот момент времени, когда переключились триггеры, входные сигналы R и S не должны изменяться в противоположном случае поведение триггера может оказаться непредсказуемым.
С другой стороны в это время меняется значение qi и они по обратной связи поступают на вход триггера, т.е. могут привести к изменению значений Ri, Si
Следовательно длительность сигнала с должна быть ограничена сверху так, чтобы новые значения qi не успели поступить на входы Ri, Si (т.е. с – достаточно короткое).
Корректное значение z можно получить лишь тогда, когда q и x неизменные, т.е. после окончания их переключения и завершения всех переходных процессов в схеме, а это происходит при с = 0.
В автомате Миля выходной сигнал получают на переходе от одного состояния к другому, однако в этот момент меняется q, а значит может и изменится Z, следовательно получение Z и процесс смены состояния необходимо разнести во времени.
|
|
|
После переключений состояние уже будет новое, следовательно z уже не будет, S – уже новое, следовательно выходной сигнал Z будет соответствовать не предыдущему состоянию, а уже новому, следовательно вначале надо получить z а затем сменить состояние.
Следовательно x необходимо менять вместе со спадом сигнала с, а следовательно как только автомат переходит в новое состояние необходимо показать новый входной сигнал и после (задержки) переходной процесс получают значение Z.
Сам же переход из состояния в состояние произойдет при появлении с=1.
`Временная диаграмма.
К моменту t0 автомат должен быть установлен в начальное состояние S0, т.е. q0 = 0, q1 = 1. Функции возбуждения со штрихом равны 0, т.к. С= 0. Выходной сигнал Z = 0.
Ничего не меняется до момента t1, т.к. никакие сигналы (входные) не изменены. Появление С = 1 в момент t1 приводит (стрелки) и формирует S01 = 1, который устанавливает триггер q0 в 1, а это в свою очередь формирует R1 = 1, которое должно появиться после момента t2.
В момент t2 срабатывает S01, после t2 автомат находится в состоянии S1, т.к. q0 и q1 = 1.
До q0 ничего не происходит, т.к. смена q0 на его значение не влияет. От t3 до t4 новый переход автомата, который окажется в состоянии S2 при этом новое значение ^q1 = 1, сформирует Z = 1, на интервале t5, t6 автомат вернется в состояние S0.
Длительность сигнала С = 0 должно быть достаточно для формирования новых функций возбуждения на входах элементов «и», а также для формирования выходного сигнала «Z».
В данной схеме очень жесткое требование на синхросигнал, особенно при С =1.
Это может привести к нереализованности такого генератора синхросигналов.
|
|
|
